浅谈监测监控系统在煤矿中的重要性

浅谈监测监控系统在煤矿中的重要性

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摘要：瓦斯是以甲烷为主的有毒有害气体的总称，在煤矿采掘生产过程中，会不断涌向采掘空间，对井下生产活动造成严重的安全威胁，是煤矿五大灾害之一，所以，时时刻刻防止瓦斯超限在煤矿生产工作中非常重要。随着现代科技发展，安全监测监控系统在煤矿中应用越来越广泛，利用各类传感器对生产系统进行安全监测，对井下各掘进面瓦斯浓度进行监控，可为煤矿安全生产提供一定保障性。

引言：生产是人类社会存在和发展的基础。如果生产中存在各种隐患、存在各种不安全因素，那么生产就无法顺利进行。因此，安全是生产的必须条件。生产中只有安全有了保障，才能持续、稳定发展。所以我们要时刻牢记\安全第一\的理念，我们要不停的付出实际行动，确保有安全再生产。对于煤矿安全生产而言，防止瓦斯超限非常重要，它是生产的大前提，是安全的根本，所以各种防治瓦斯超限的技术便应用而生，其中就包括监测监控技术。因为不同监测监控系统相互联网监测，可以完成监控数据的采集、传输、处理及预警控制等多项任务。所以说瓦斯监测检测系统，传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术和控制技术等多种技术便伴随煤炭工业发展而逐步发展起来了。

一．瓦斯安全监测监控系统的作用

为了落实国家提出的“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针后，全国各国有煤矿矿井基本上都购置安装了安全监测监控系统，实现了对井下瓦斯、一氧化碳、风速、风压、温度、风机开停、风门开关的自动、连续、集中监测和瓦斯超限、报警断电，曾多次避免了各类瓦斯和火灾事故。大部分矿区还实现了全局、全省监测数据联网，对煤矿安全生产起到了重要的促进作用。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。

二．瓦斯监测监控系统的组成 矿井安全监控系统一般由四部分组成

1.中心站

（1）中心站系统组成 中心站由监控主机工控服务器、系统监控软件、网络附件系统、电源系统、网络打印机、中心监控大屏系统、大屏幕控制软件、大屏幕控制开关电源等组成。

（2）中心站软件功能：监控主机服务器可以进行数据存储、报警、显示、打印，同时可以在监控中心设置“各矿瓦斯数据监视大屏”，对井下各分站进行监测监控。

2.井下分站

尽管各厂的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备以下功能: ①开机自检和本机初始化；②通信测试 ③分站设程控：实现断点仪、风电瓦斯闭锁、瓦斯管道监测和一般的环境监测 ④死机自复位且通知中心站 ⑤接收地面中心站初始化本分站参数设置：如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限和报警下限等 ⑥分站自动识别配接传感器类型 ⑦分站本身具备超限报警 ⑧分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作和异地断电。

也就是说井下监控分站设计有高效可靠的保护电路和程序纠错功能，即使井下分站与地面中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要求实现瓦斯超限断电报警、断电和复电控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。并且分站在出现故障时，可在极短的时间内自动复位并重新启动单片机投入运行；即使分站仍不能正常运行，也可自动脱离系统，不影响其它分站正常工作。

3.通信接口

井下瓦斯等信息采用分时多路复用技术传输，信息的传输是井下监控分站的信息交换过程。信息传输的主要表现为:信息下发是由地面主机产生的，传输到井下的监控仪处理后，执行各种反馈任务。

4.瓦斯传感器

传感器的稳定性和可靠性，是煤矿监测监控系统能否正确反映被测环境和设备参数的关键。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、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。

三．瓦斯安全环境监测监控系统技术指标

根据安全监测监控系统的组成，其主要技术指标，主要是以组成系统的各个子系统的技术指标为特征。

测控分站中如容量（输入、输出量的个数及类型），检测精度（是反映分站性能优劣的主要指标之一，一般用满量程的相对误差来表示。数值越小，则检测精度越高），分辨率、转换时间等指标。中心站有主机型号及配置，容量，传输速率（数字传输的波特率，波特率越高，传输效率越高）。系统信息管理软件有开放性好，安全性，数据容量，响应速度等衡量指标。

四．瓦斯安全环境监测监控系统的种类

监测系统按工作侧重点分为环境监测系统和工况监测系统两大类。每种系统又可能包含若干子系统。如环境监测系统可能配备瓦斯突出预报子系统、顶板监测子系统；工况监测系统可能配有综采监控、胶带监控等各类子系统。 环境监测系统一般侧重于监测采掘工作面、机电硐室、采区主要进回风道等自然环境的参数，工况监测系统一般侧重于监测机电设备，一些大的监控系统通常包括环境监测与工况监测两大功能，适应性更为广泛。

五．瓦斯安全环境监测监控系统的结构

瓦斯安全生产监控系统的系统结构分为集中式和分布式。集中式控制是一种中心计算机直接控制被控对象的系统。其特点是信息采集、分析处理、信道管理，控制功能均由地面中心站计算机完成。分布式多级计算机控制系统，简称DSSC系统，是实时控制系统中广为采用的一种控制系统。所谓分布式多级计算机系统，就是由分布在不同地点，以协作方式互相配合进行工作的多计算机系统。 瓦斯监测监控分布式系统多用树型结构来实现。树型结构拓扑简单，适合于矿井安装施工；信息单一，系统的规模易于扩展，易于构成多级分布式系统。地面中心站只须用一根电缆直通井下，井下各分站都并联在这根主传输电缆上。这种结构方式，分站连接十分方便灵活，可根据矿井现场情况灵活配置。由于分站与分站之间并联连接，因此，任一分站的故障对其它分站无影响，分站的可靠性较高。但在首末分站距离较远时阻抗难以匹配。构成分布式计算机系统除了树型结构还有星型、公共总线型、环型等结构形式。它们之间的区别仅在于通讯过程中

数据流的路径和方式不同。

煤矿生产是地下作业,环境条件复杂。煤矿除面临地面一般工业企业的危险与有害因素以外,还有其特殊危险与有害因素,而且一种事故的发生,往往会引起另一事故的发生;工作地点和工作条件随着时空的变化而变化,使危险与有害因素产生和消亡呈现出明显的动态性;有的危险与有害因素比较隐蔽,仅凭感官和直觉难以发现,必须通过仪器和专用设备才能检测出来。煤矿主要事故如下:(1)瓦斯爆炸;(2)水灾;(3)煤矿火灾;(4)粉尘;(5)中毒和窒息;(6)高处坠落;(7)物体打击;(8)触电伤害;(9)机械伤害;(10)冒顶、片帮;(11)高处坠落;(12)淹溺;(13)坍塌;(14)爆破伤害;(15)火药爆炸。

六．瓦斯监测监控系统的现状和不足 1.传感器质量和性能差

煤矿瓦斯安全监测监控系统目前的应用已较为普遍，高瓦斯煤矿、煤与瓦斯突出矿井已全部装备了瓦斯监测监控系统。与安全监测监控系统配接的甲烷传感器和CO传感器已成为矿井瓦斯综合治理和监测煤炭自燃发火灾害预测的关键技术装备，并越来越受到使用单位和研究人员的普遍重视。在现场使用中，虽然系统主机、分站以及软件已经不断进行升级，但传感器全部采用载体催化元件，载体催化元件一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁、灵敏度漂移、监测分站带载备用电源供电时间不足、断电器远程操作电压衰减严重等缺点，严重制约着矿井有害气体的正常检测。

而且《煤矿安全规程》中对甲烷传感器的调校有严格的规定。它规定调校工作需要专用器具和标准气样，对甲烷传感器每7天调校一次，这样往复频繁的调校期会缩短了传感器的正常使用寿命。同时，由于监测系统维护不到位，造成系统运行不够稳定，故障率也会较高，还有部分地区因地处偏远，瓦斯监测监控的校对工作不及时，会造成瓦斯监测监控系统系统虚设，无法发挥其作用。

2.通信协议不规范，可集成性差

因为没有一个符合矿井电气防爆等特殊要求的总线标准，所以现有生产厂家的监控系统的通信协议几乎都采用各自专用的，互不兼容。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。在使用中，个别系统虽经多次升级改造，仍不能实现系统资源的有效共享，形成了一个个独立的“信息孤岛”，严重阻碍了矿井安全生产管理水平的进一步提高。

3.诊断功能有待加强，系统的可维护性低

现场设备在线故障诊断、报警、记录功能不强，现场设备的远程参数设定困难，影响系统的可维护性。作为管理维护监控系统的辅助手段，部分系统只能对系统的通讯状况诊断，不能详细地判断故障的性质和故障点。但实际工作中要求能迅速判断出分站、传感器或电缆故障之间，或短路报警与真实超限之间的区别，为维护人员提供故障的类型和方位，以便于迅速处理故障地点。

4.现场管理和维护水平欠缺

尽管各省市煤炭管理部门都强制性要求各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，而且近几年再次加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。另外，在大多国有煤矿还存在着监测监控方面的管理制度不够健全、对已经存在的监测监控管理制度执行不严、对监测监控系统的监督管理不到位等问题，严重地制约着安全监测监控系统的正常运行。

实时监测监控各个矿井的安全状况，随时调度指挥生产，避免和减少安全事故的发生，因此煤矿安全生产监测监控系统的建设，对煤炭企业的安全生产、文明生产、科学生产具有重要的意义。

七．如何更好的利用矿井安全监测监控系统 1.严格落实安全监控相关规定，确保系统稳定性

中心站装备2套主机，1套使用、1套备用，并配备了后备电源。各类传感器安装齐备，使用正常。瓦斯超限报警装置为声光报警，当瓦斯超限报警时，首先切断该区域供电电源，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，只有确认瓦斯浓度降到安全规定以下，方可人工送电，恢复正常工作。通过对被测参数的比较和分析，有利于提前决策，防止事故的发生或扩大。

同时，监控系统属于精密性仪器，其监测分站、传感器的设计、安装统一由专人负责，所有拆、装都必须由指定人员来操作，其他人不得擅自拆装；其他相关人员应相互监督保护矿井安全监控系统，所有开停传感器、馈电传感器、风门传感器、温度传感器等都应正常使用，不得随意改变，更不得拆除；由专门的指定人员负责各类传感器的正常维护、标校工作，确保传感器处于完好状态；同时

对各类保护功能进行定期试验，及时处理存在问题，确保各类保护灵敏可靠，保证矿井监控系统运行稳定。

2.完善安全监控管理制度，充分发挥安全监控作用

要建立细致严谨的管理制度，及时完善有关监测监控管理的规定，贯彻执行国家的法律、法规以及上级的文件指示精神，制定瓦斯超限处置程序和应急预案。树立高度的责任感和使命感，严格落实执行监测监控24小时值班制度，强化值班人员的技能水平、应急处置能力和责任心，严禁以任何理由空岗、脱岗，真正实现24小时不间断监控，构建责任明确、制度完善、执行有力、监督严格的管理体系，建立装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速的监控系统，努力实现标准化、科学化管理。确保监控系统正常运行并发挥其监测、控制和预警作用。

3.加强业务培训，不断吸纳专业技术人才

监测工必须经过培训，考试合格，持证上岗。随着监控系统的不断发展、更新，必须加强对监测工的业务技术培训，不断拓宽知识面，采取多种形式提高监测维修人员的维修技术和操作水平，除了具备本职工作的应知应会，还应掌握了解一通三防的基础知识，组织理论和实践的学习，对新调入的安全监测员，重点加强对其基础知识的学习和培养，合理利用系统售后服务和兄弟单位相互指导的便利条件，借鉴其它单位好的经验做法，来指导自己的工作，确保矿井监测监控系统的正常运行。同时，不断吸纳安全监测监控专业人才，创造条件，充分发挥其专业知识竟能，不断完善监控系统，提高系统运行稳定性，为矿井安全生产保驾护航。

八．总结

安全监测监控系统是生产、安全及管理方面的一个实时监控系统，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，确保矿井安全生产。

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