煤矿安全监测监控系统研究

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摘要：煤矿安全生产不仅关乎着煤矿企业的经济效益，而且关乎着从事煤矿生产人员的安危，因此，煤矿生产问题值得重视。鉴于此，本文先介绍了我国煤矿安全生产现状，分析煤矿生产中出现的问题，从而提出建立煤矿安全检测系统重要性和优化煤矿安全检测系统的论点，最后达到增加煤矿生产安全化与效率化、有序化的目的。

关键词：煤矿；监测监控；通信；安全

近些年来，随着国家经济、科学技术的不断发展，相关的煤矿生产法律逐渐完善，可是我国煤矿生产过程中却依然存在着许多问题。

1我国煤矿生产安全现状与出现的问题

我国自古以来就国土辽阔，地形种类很多，煤田地质也就复杂，而且采掘技术虽在近些年来随着国家经济与科技发展，相关技术改进很多，但机械化开采率依然低。不仅如此，因为煤矿生产技术等综合因素，煤矿事故也多次发生，其中顶板事故渐渐成为常见的煤矿事故。据有关调查，在发生的煤矿事故中，有一半之上是顶板事故，而且顶板事故危害性极大，因其致命的人员有很大一部分。其次，还有一些事故是煤矿瓦斯爆炸事故，这是因为一些煤层的赋存环境质量差的原因造成的。

2煤矿生产出现问题及分析

近些年来，我国煤矿生产相关技术的改进，以及煤矿安全检测系统虽应用于各个地区煤矿，但我国煤矿生产安全问题还是没有得到根本上缓解，尤其是很大一部分乡镇小企业。他们缺乏专业的技术人员，而且对于维护与管理煤矿安全检测系统方面有很大不足。另外，国有大型煤矿企业的管理体制存在缺陷，造成对煤矿安全监测监控系统管理问题，因此造成了许多煤矿生产安全隐患，甚至严重的会危急到相关人员的生命安全，以及威胁到煤矿企业发展的稳定性。

3煤矿安全监测监控通信系统应用

3．1系统功能及优势

煤矿安全监测监控系统是将三大技术融为一体的综合自动化设备，其包括了通信技术控制技术、计算机技术和电子技术的应用。煤矿安全监测监控系统由许多部分组成，像传感器执行单元、测控分站信道等。其功能主要有两大块，第一是测，第二是控。前者作用是检测各种参数数据，比如各种环境安全参数、过程控制参数等；而“控"的意义主要是在获取检测参数的基础上去控制与管理安全装置报警设备生产机器执行机构等。而煤矿安全监测监控系统的优势可以自动采集与处理资料，同时还能具有控制作用，其次，系统本身具有很多优点，比如及时性、准确连续可靠性。从而促使矿井安全化和矿井“一通三防”管理水平的改进，最后达到提高矿井抗灾能力的作用。

3．2构建煤矿安全监测监控通信系统的重要性

目前在我国煤炭行业，大多数企业都已经或正在进行生产调度、监测监控等网络系统的建设，这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用，但是由于各种系统建于不同时期，使用不同的技术，各系统无法有效的集成，使安全生产监测监控信息不能很好的整合、利用，将安全生产监测监控信息及时、准确的传送到各级相关人员手中，缺乏有效的手段。要解开当前煤矿安全形式的僵局，从信息技术人手是必然选择。矿井安全监测监控系统是传感器技术信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术等多种技术在矿井安全生产监控领域应用的产物，对保障煤矿安全生产，提高生产效率和机电设备的利用率都具有十分重要的作用。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、－－氧化碳、烟雾、温度等环境参数和矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备工作状态进行监测和控制，用计算机分析处理并取得数据的一种系统。安全监控系统可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，使领导在办公室即可随时了解生产、安全等信息，特别是利用移动无线网络，开发手机终端查询软件、实现随时随地掌握井下安全信息实时情况，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施。另外通过对被测参数的比较和分析，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大；在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员提供决策信息。利用高科技信息通信技术开发远程监控系统来完善煤矿安全生产保障机制，是－－条长远健康可持续的发展道路。煤矿安全信息化，是一项拯救生命的工程，更是－项拯救产业的工程。要解开当前煤矿安全形式的僵局，从信息技术入手是必然选择。如何促进煤矿安全监测监控网络信息系统上新的台阶，是我们面临的紧迫的新课题。通过建立煤矿安全监测监控分站层统一的通信接口协议、系统层基于TCP／IP协议的统一－的信息接口规范、以及系统层联网层通信规范，建立全矿井监测、控制、管理－体化的、基于网络的大型开放式分布控制系统，实现系统所需的监测监控路由器开发、中心站软件、以及基于无线移动网络的客户端软件开发，对全矿井安全状况和生产过程进行实时监测、监视、控制、通信和信息管理，企业的领导及主要安全责任人可以第一一时间获得瓦斯超限报警信息。煤矿安全监测监控通信系统的创新性：系统的数据采集层的开放协议是提高系统分站兼容性的必然选择，统－－的开放协议规范了产品；的技术标准，有利于产品的市场竞争和技术进步；系统的网络层的开放协议是提高安全监测监控系统内部网络互联的基础，同时提高了与其它信息系统的无缝联结。减少了数据转换环节，便于软件的标准化开发，减少重复劳动，促进安全监测监控软件开发水平的提高；嵌人式安全监测监控路由器的实现，大大提高了系统的安全性、兼容性和与其它煤矿信息化系统联结的能力；新型无线移动网络的软件。使安全信息无处不在，无论领导和工程技术人员随时随地了解安全监测监控信息，特别是隐患刚发生时就能及时采取适当的措施，减少事故的发生。

4煤矿安全监测监控通信系统应用

4．1系统功能及优势

煤矿安全监测监控系统是将三大技术融为一体的综合自动化设备，其包括了通信技术控制技术、计算机技术和电子技术的应用。煤矿安全监测监控系统由许多部分组成，像传感器执行单元、测控分站信道等。其功能主要有两大块，第一是测，第二是控。前者作用是检测各种参数数据，比如各种环境安全参数、过程控制参数等；而“控"的意义主要是在获取检测参数的基础上去控制与管理安全装置报警设备生产机器执行机构等。而煤矿安全监测监控系统的优势可以自动采集与处理资料，同时还能具有控制作用，其次，系统本身具有很多优点，比如及时性、准确连续可靠性。从而促使矿井安全化和矿井“一通三防”管理水平的改进，最后达到提高矿井抗灾能力的作用。

4．2系统工作原理

GPRS提供的是通用分组的无线业务，是在CSM系统的无线分组交换技术的基础上，，从提供端到端的、广域的无线IP连接。它利用分组交换技术，因此每个用户能占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源。GPRS网络的技术核心是在CSM网络中传送分组数据业务，技术优势主要体现在可实现用户数据与无线网络资源的最佳结合，实现了TCP／IP协议的透明传送。其主要特点为传输速率高；永远在线；快速登陆，无需进行长时间的拨号来建立网络连接等。

4．3系统总体方案

监测系统的总体方案如图所示。系统由井下、井上两部分组成［1］，并下部分由安装在各个作业点现场的传感器CAN数据总线以及数据：采集主站组成；井上部分由CPRS无线通信模块CPRS网络、移动终端和监控中心等组成。井下数据的采集与传输采用CAN总线方式进行数据传输，CAN即控制器局域网。它可提供高达1Mbit／s的数据传输速率，当信号传输距离达到10kin时，仍可提供高达50kbit／s的数据传输速率。CAN总线采用差分信号进行传输，具有远距离抗千扰通讯能力，与其它现场总线比较是最容易实现的一种，但其性能并不比其它现场总线差。其主要特点为低成本，有极高的总线利用率；有很远的数据传输距离，高速的数据传输速率，可靠的错误处理和检错机制及发送的信息遭到破坏后，可自动重发，节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。本系统中的每一个数据采集点都是由多个传感器、单片机CAN控制器、光电隔离器和总线驱动器组成。每一－个采集点为一一个数据采集节点，也就是CAN总线网络中的一个节点，该节点将现场采集到的甲烷气体浓度煤尘浓度、温度等信息通过CAN总线传输到位于井口的数据采集总站，如图所示。在－＿个矿井中可能有多个地方需要安装传感器，也就是有多个节点。这些节点都连接到CAN总线上，然后将数据传输到井口的数据采集总站上。对于多个矿井，则有多个主站，在图中只表示出了一－个主站。本系统采用GPRS网络的方式进行远程的无线传输，如图中井上的部分。主要由数据采集总站计算机GPRS模块、通信网络（包括GPILS网络和公共数据网）以及监控中心组成。GPRS模块通过串口与数据采集总站的计算机连接，然后将要传输的数据进行分组，并发送到GPRS网络中。GPRS网络把数据传输到移动公司的内部网中，每个GPRS终端连上GPRS网络时，即分配到一个CPRS网络内部IP地址，接着通过GPRS网关节点（GGSN）把端口映射到Internet，从而将数据传输到Internet上，并且去寻找在Intemet上的一个指定中心服务器，中心服务器通过数据接收软件将数据接收，数据接收后可以转发到企业内部网络的指定数据处理服务器上。整个数据传输过程是基于TCP／IP协议进行，可构成“中心服务器一多个用户终端"的组成模式。

4．4监控中心

系统的监控中心由监控软件和数据库软件构成。监控中心的服务器本身具有固定的IP地址，并以此IP地址接人Intermet。监控中心的服务器从绑定的IP地址上可以接收每个GPRS通信模块发送来的数据，并将这些数据传给监控软件进行分析和处理，并通过图表或其他形式进行显示，同时将这些数据及其处理结果保存在数据库中，以方便管理人员可对数据进行管理和查询。基于GPRS的矿井远程监控系统可同时对多个分散矿井进行监测。并可最大程度地保证数据采集的及时性、准确性和数据传输的可靠性。本系统具有移动办公的优势，既可以在公司的监控中心查看，也可通过移动电脑查看，还可以在外地通过访问中心服务器来查看，重要信息还能直接用短信的方式发送到相关人员的手机上，通过本系统可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策的科学性，从而避免或减少因决策失误而造成的安全事故和财产损失。

5结束语

在煤炭企业，安全生产是摆在各级领导工作的第－－位大事。而目前国内的煤炭生产特别是不断发生的重大瓦斯爆炸事故造成了严重的损失，已经引起各级领导的高度重视。高性能的煤矿监测监控系统在我国有着广阔的前景，安全监测系统是生产、安全及管理方面的－－个实时监控系统，随着企业信息化的不断深人，安全生产信息化成为企业信息化首当其冲的重要内容。利用现代化的计算机网络信息技术手段，建设安全生产监督管理信息网络系统，才能将安全生产监督管理工作落到实处。

［参考文献］

［1］毛武晓，王万利．监测监控对煤矿安全的作用［J］．经营管理者•上旬刊，2016，（1）．

作者:赵国刚 单位:山西汾西矿业集团柳湾煤矿