探究煤礦安全監控技術與系統

【摘 要】安全是煤礦生產的第一要求，煤礦安全監控技術在煤礦安全管理中有著重要的意義，是保障煤礦開采與生產各環節安全的必要條件。隨著科技水平的不斷進步，煤礦安全監控技術也在得到不斷地優化。本文闡述了監控技術在煤礦安全管理中的重要職能，并對當前的煤礦安全監控技術進行了綜合的分析與探究。

【關鍵詞】煤礦安全 監控技術 監控系統 探究

1 煤礦安全監控技術與系統的職能

1.1 生產

通過設置視頻監控，管理者可以通過終端及時掌握礦井下的環境狀況與開采情況；通過設置安裝位置移動感應器，掌握生產裝配運行曲線，及時進行當其生產數量的總結。通過相應的設備與檢測系統掌握井下煤礦位的變化，合理安排施工周期；在通風設備上安置檢測設備，掌握風機運行情況，保障作業人員的安全。也可以在礦井的頂板安置檢測設備，實時反映頂板的壓力數據，預防坍塌事故的發生。

1.2 供電

煤礦的開采與生產多數是大規模化，這種大規模的作業有一個很大的弊端，那就是，礦井與地面供電場所的距離拉大，這也一定程度上增加了電力的管理風險。高壓供電實時監測監控系統能有效的進行供電安全管理，這種系統的原理是數據通過網絡進行傳輸，地面終端接收到相關數據后，對電力狀態進行壓力測試，并且可以進行有必要的電力分流操作。這不僅有為管理者的電力管理提供了便利，實現了井下與地面管理的聯合，也有效的保障了供電網的安全。

1.3 運輸

鋼絲繩和輸送帶的安全監測同樣是煤礦安全管理的重要環節。鋼絲繩弱磁檢測技術可以對鋼絲繩和輸送帶在運輸過程中的損傷情況進行檢測，并可以預設后期可能發生的損傷，對鋼絲繩的安全承載范圍作出有效的評估，減少相關事故的發生。這種檢測屬于自動檢測系統，它的優勢在于保障鋼絲繩與輸送帶在使用過程中全程受到檢測，確保設備的使用壽命能得到合理保障、事故隱患的也將大大降低，同時也有利于煤礦企業降低成本，提高經濟效益。

2 煤礦安全監管系統構成

2.1 視頻監測子系統

具體表現為井上、井下的監視設備；防爆攝像機、網絡接口、環網設備以及監視設備終端等。在這一子系統中，防爆攝像機負責收集所需監測監控的對象信息，網絡接口負責信息傳送，環網設備一般安置在地面上，負責信息轉換成數據或圖像顯示在監視終端上，終端設備最終實現井下狀況的監控與預警。

2.2 安全參數監測子系統

具體表現為傳感器、監測分站、網絡接口、環網設備以及安全參數監測終端的全程操作：傳感器將感應數據傳輸給監測分站，監測分站將所收集的各項信息傳送到網絡接口，環網設備負責信息轉換并傳送給安全參數監測終端，安全參數監測終端最終實現分析與預警，并將結果及時返回各個監測分站。

2.3 人員定位子系統

具體表現為由井下基站、無線信號塔、網絡接口、環網設備以及定位終端實現對井下人員的跟蹤，保障作業人員安全。首先是無線信號搭會將代表每個人的頻道發射給網絡接口，環網設備將每個人的信息頻轉輸給終端，最終由定位終端實現對人員的安全管理。

3 煤礦安全技術

3.1 瓦斯紅外傳感技術

瓦斯紅外傳感技術在煤礦安全監測中的操作原理是紅外吸收光譜，這種技術通過單光源和雙波長電調制 ，還將參比測量校正技術運用其中。它的很大優勢是監測范圍廣，廣度為從0.00%到10.0%；監測結果的精度較高，當濃度為0%到1%的時候，它的檢測誤差通常在±0.06%范圍內，當濃度為 1%到10%的時候，他的誤差為6%；反映能力較快，通常它對檢測對象的響應時間小于25秒；不需進行頻繁調整矯正，通常只需兩年進行一次；并且具有抵抗高濃度瓦斯沖擊的特點。瓦斯紅外傳感技術可以進行報警、自動斷電、自動故障檢測等功能。3.2 以太網技術

以太網技術具有較強的實時性，它在信息傳送過程中能有效的保證傳輸的速度與信息的準確性，同時，它也會及時根據變化對數據進行刷新。以太網技術分為快速以太網和交換式以太網，以太網的準確性在這兩種技術的發展過程中得到很大的完善。以太網不僅在傳輸速率上從原來的100M增加到了現在的10G，這也意味著，在同量的數據處理情況下，網絡的負荷得到很大減輕，網絡的傳送時間也大為縮短，也就是網絡碰撞機率下降，同時，以太網在發展的過程中也在不斷的與其他網絡技術進行整合。需要注意的是以太網原本并不是面向控制領域，在運用中也存在諸多的問題，在實際運用以太網的時候，可以考慮將以太網技術與其他技術整合運用，實現優劣勢互補，比如，煤礦安全檢測監控系統的傳輸層采用以太網技術，系統底層設備采用CAN總線技術。

3.3 CAN總線技術

CAN總線技術最早是由德國的博世公司創造，最初是為了進行汽車的數據檢測。當前的一些煤礦安全監控系統的底層設備總線會使用CAN總線，但是需要注意的是，CAN總線在結構上與TCP/IP協議數據往往存在一定的差異，因此，在使用的過程中必須加裝轉化接口，對數據進行轉化。對于分布式或實時控制的網絡，CAN總線都能給予有效的支持，CAN總線在工作中以多主的形式存在，總線給予網絡中每個各節點優先訪問權，且各個節點通過無損結構模向總線傳輸數據信息。由于CAN總線對數據進行了響應的編碼，容易發生不同的節點同時間接收相同數據的情況，這一方面使得CAN總線的各節點間的數據往來實時性增強，另一方面容易形成結構冗余。總的來說，CAN總線技術已經有了相應的國際標準，在應用中得到了一致的認可，是煤礦安全監控系統中有效的一種現場總線。

4 結語

當前的煤礦生產事故頻發，煤礦生產企業應該充分重視安全監控體系的建設，強化監控與預警機制，對安全隱患進行提前預防，對事故隱患進行及時排查。監控技術是建設安全監控體系的重要組成部分，煤礦企業應該及時掌握最新的技術，對原有老舊的監控體系進行升級，不斷優化煤礦安全管理水平。

參考文獻：

[1] 孫繼平.煤礦安全監控技術與系統[J].煤炭科學技術，2010（10）.

[2] 黃素果.煤層頂板危險源分析與新型監控技術研究[D].山東科技大學，2011.

[3] 鄧明勝.煤礦安全監測監控技術研究與實踐[J].煤礦現代化，2010（1）.

[4] 鄒丹妮，韓有強.現代電子監控技術在安全生產領域的應用[J].中國安全生產科學技術，2011（12）.

作者簡介：葛琦（1982—），男，河北唐山人，本科，畢業于河北科技大學，通訊工程師，現研究方向：煤礦安全監測。