瓦斯監控監測系統建設的探討研究綜述

【摘 要】煤炭在我國一次性能源結構中占到7/10左右，短時間內難以尋找到新的清潔能源取而代之。但煤炭生產行業危險系數高，一方面要面對來自地質條件和賦存條件的壓力，而另一方面也受到諸如瓦斯、火、粉塵等自然因素的威脅，為了便于管理此類礦井的瓦斯通風安全，應建立科學高效的瓦斯監控監測系統，換句話說，瓦斯監控監測是預防各類瓦斯災害的重要保障。基于以上重要性，分析本文從系統概念、配置要求、設備選型幾個方面對如何建立瓦斯監控監測最優系統提出了幾點看法。

【關鍵詞】礦山；瓦斯監控監測系統；系統概念；配置要求；設備選型

0.引言

煤炭目前仍是中國最為重要的能源資源，其生產安全一直受到政府及社會各階層的關注。當前，中國煤礦安全生產面臨的形勢相當嚴峻，僅僅依靠人工監測手段難以滿足礦井對生產安全的要求，且監控數據難以保證準確性與及時性，因此需要建立一個科學高效的瓦斯監控監測系統，對工作環境和生產設備進行全天侯、全方位的監測。

1.瓦斯監控監測系統的概念

礦井瓦斯監測系統一般由監測傳感器、井下分站、信息傳輸系統和地面中心站等部分組成。

（1）監測傳感器。作為系統的感知元件，傳感品用來測量系統所需測量的量或判斷設備、設施狀態。其主要有甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、壓力傳感器及各種狀態（開關）傳感器等。傳感器的供電方式有兩種：一種是一個傳感器一個電源箱；另一個是集中供電的方式，即若干個傳感器共用一個電源箱，而這種電源箱大多和系統分站在一起，井下使用的傳感器的供電電源必須是本質安全型的。傳感器模擬出的被測量的電信號分為電壓型！電流型和脈沖型3種。

（2）井下分站。井下分站的作用是收集接入的各種傳感器送來的模擬信號并進行整理；根據中心站的命令將各種監測參數和設施、設備工作狀態參數發送給中心站；接收中心站的控制信息，執行中心站的各種控制命令，控制所關聯的設備、設施。一些智能化程度比較高的分站，在系統電纜斷開后，分站仍能繼續工作，如實現超限報警、斷電、連續記錄監測參數等。目前井下分站的發展趨勢主要是提高智能化程度，一般來說分站備有備用電源，在電網停電時仍能繼續工作。大多數分站可以接入4～8個模擬量，輸出2～3個控制量。

（3）信息傳輸系統。該系統是井下分站和地面中心站間的連接部分，它直接決定信息的傳輸質量和間接影響系統的投資費用。在電磁干擾大，環境潮濕，有易燃、易爆、腐蝕性氣體，空間小，有頂板冒落危險的井下，對信息傳輸提出了特殊的要求，特別是傳感器分散分布，信號無法集中發送時，情況尤為突出。這就造成了礦井信息傳輸系統在結構上的特殊性。信息傳輸系統按結構可分為放射狀、環狀和樹狀3種。

（4）地面中心站。地面中心站是礦井瓦斯監測系統的最為核心的部分。一般而言，它由計算機和信號傳輸接口組成。信號傳輸接口將井下傳來的信號解調送入計算機，而計算機則通過信息傳輸系統，向井下各分站進行通訊聯系，發出指令，指揮各分站向中心站送回各種監測量。地面中心站的計算機根據井下各分站送來的各種監測信息處理的結果，必要時可向有關分站發出指令，指揮分站控制某種對象（如井下某地區瓦斯濃度超限，切斷該地區的電源），操作人員也可根據計算機提供的清單，向計算機發出控制命令，計算機通過顯示屏顯示各種數據，既有實時監測數據，也可以了解過去某一階段的監測數據。

2.監測系統的選擇配置要求

礦井使用瓦斯監測系統的目的是為了通過采用新技術來改進采掘過程中的安全狀況，改善礦井的環境與安全條件，提高生產率；保證礦井的生產計劃和工程的實現。為此，系統的選擇主要應從如下幾個方面考慮。

（1）礦井災害情況。如礦井瓦斯涌出量、煤層自然發火、沖擊地壓和地溫地熱等災害及程度都是確定建立礦井瓦斯監測系統類型的依據。

（2）礦井生產情況。要根據礦井生產能力的大小與生產系統復雜程度，以及井下采掘工作面的數量、機電硐室數目、裝煤點數目、風硐等一些需要監測地點的數量來確定瓦斯監測系統的裝備容量，并在此基礎上再考慮20%～30%的備用量。

（3）系統的功能。選擇礦井瓦斯監測系統時應優先配用計算機系統進行數據處理，除漢字功能外，其軟件功能要強，易于開發，有足夠的容量，能夠用來開展通風安全管理、數據統計、計算及報表編制工作，當監測點數較多時，應考慮生產監控和安全監測自成系統。在計算機的選型上應優先使用兼容機種，要能方便地和礦、局計算機聯網。

3.監控設備選型要求

（1）監控設備選型原則。礦井監控系統是以環境監測和生產設備工況監控為目的，因此，礦井監控系統應滿足：可靠性高、抗干擾能力強、抗故障能力強、監控種類多（ 如甲烷、風速等多種物理量的監測）、容量大、監控距離遠、監控周期短、處理軟件豐富、顯示直觀、操作方便、使用電纜少、安裝維修方便、投資少、可配置遠距離終端、方便與上級主管部門聯網的要求。

（2）監控總站和各分站主要設備。基本配置：分站主機、電源、傳感器電源、甲烷超限報警斷電閉鎖裝置。井下分站應安裝在便于工作人員觀察、調度、檢驗、支護良好、無滴水、無雜物的入風巷道或硐室中。其距離巷道底板的高度不應小于0.3m，并加墊木或支架牢固固定。獨立的聲光報警箱要懸掛在巷道頂板以下300～400mm處，懸掛位置應滿足報警聲能讓需要聽到的人聽到的要求。地面中心站的布置要求：礦井監測系統中心站應配備2臺計算機，一臺工作，一臺備用，并配有打印機和屏幕顯示器。中心站要能遙測和記錄所有瓦斯傳感器的數據。中心站計算機電源應有在線式不間斷電源或交流穩壓器加后備式不間斷電源供給。中心站機房應采用空調設施及抗靜電地板。

4.傳輸設備及器材選型要求

（1）監測系統傳輸電纜要專用，不能與井下通信電纜合用，以提高可靠性。

（2）監測系統各設備之間本質安全信號的連接宜選用藍色外護套的礦用通信和信號電纜，井下非本質安全信號之間的連接不宜使用藍色外護套的電纜。

（3）監測系統中井下設備所使用的電纜應具有阻燃性能。

（4）監測系統中各設備之間的連接電纜需加長或作分支連接時，被連接電纜的芯線應采用盒線，或具有接線盒功能的裝置，用螺釘壓接或插頭插座插接，不得采用電纜芯線導體的直接搭接或繞接的方式。

（5）具有屏蔽層的電纜，其屏蔽層不宜用做信號的有效通路。在用電纜加長或分支連接時，相應電纜之間的屏蔽層應具有良好的連接，而且在電氣上連接在一起的屏蔽層一般只允許一個點與大地相連。

（6）所有傳輸系統直流電源和信號的電纜盡量與電力電纜在巷道兩側敷設，若必須在同一側平行敷設時，它們與電力電纜的距離不宜小于0.5m。

5.結語

建立瓦斯監控監測系統的根本目的是為了對工作環境和生產設備進行全天侯、全方位的監測，以保證礦井生產安全和提高工作效率。其不可或缺性要求我們在建立此系統時應著重考慮針對性和功能性，通過選擇合適的設備或器材建構科學穩定的監控系統來為礦山安全生產服務。 [科]

【參考文獻】

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