論煤礦安全監控通用技術

黃道祿

【摘要】 本文主要介紹了煤礦安全監控系統概念和組成，詳細闡述了煤礦安全監控系統中的傳感器技術、現場總線技術以及煤礦井下分站技術。分析了煤礦安全監控系統的可行性和必要性。

【關鍵詞】 安全 監控 傳感器

《煤礦安全規程》第一百五十八條明確規定：所有礦井必須裝備礦井安全監測監控系統。礦井安全監測監控系統的安裝、使用和維護必須符合本規程和相關規定的要求。實施統一的“煤礦安全監控系統” 對煤礦安全生產的長治久安具有極其重要的意義。

一、煤礦安全監控系統概念

煤礦安全監控系統是具有模擬量、開關量、累計量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能。用來監測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風速、負壓、溫度、煙霧、饋電狀態、風門狀態、風窗狀態、風筒狀態、局部通風開停、主通風機開停等，并實現甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制等。

二、 煤礦安全監控系統組成

早期的礦井安全生產監測監控系統主要由傳感器、斷電儀、載波機、傳輸線、解調器、計算機、調度顯示盤等組成。隨著計算機技術、網絡技術、微電子技術的不斷發展，目前的礦井安全生產監測監控系統主要由監測監控終端、地面中心站、通信接口裝置、井下分站、各種傳感器等組成。其典型結構如圖1所示。

三、煤礦安全監控系統傳感器

煤礦井下各種有用、有害氣體及溫度和濕度等參數，都屬于環境參數。礦井環境參數主要有甲烷濃度、氧氣濃度、粉塵濃度、井巷硐室和工作面溫度、風量與負壓、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、二氧化硫濃度和硫化氫濃度等。

采煤、掘進、運輸、及通風等各系統的運行及相關設備的工作狀況稱為礦井工況參數。主要監測的工況參數有風筒風量、風門開關、輸送帶開停、煤倉煤位、采煤機組位置、排水系統、壓風系統、主要通風機工作狀態等工況參數。

傳感器一般由敏感元件、轉換元件和信號處理電路3部分組成，有時需要加輔助電源。

四、煤礦安全監控系統現場總線的選擇

現場總線和工業以太網技術的發展，不僅引起測控及過程自動化領域的變革，同時也給煤礦監控技術的跨越式發展帶來了新機遇。

由于煤礦井下的特殊環境（易燃易爆、潮濕、電網電壓波動大、監控距離遠等），礦用現場總線不能照搬一般工業現場總線標準，需要根據礦井監控的特點，經過技術移植和改造，開發出適合礦井生產環境的礦用現場總線。

目前，國內應用于控制及儀表領域的現場總線主要有FF、Profits、CAN、LonWorks等。FF總線H1是用于過程控制的總線，其響應速度較低。Profits的開發比FF相對容易。它的物理層允許3種物理接口。CAN總線具有成本低、開發容易、實時性好、抗噪功能性強等優點。

LonWorks是一種性能優良的現場總線，有完善的開發工具，且容易開發。用雙絞線時，有多種速率可選，易于實現總線本安供電。因此，煤礦井下采用LonWorks技術也是一種較好的方案。

五、煤礦安全監控系統井下分站

分站接收來自傳感器的信號，并按預先約定的復用方式遠距離傳送給主站 （ 或傳輸接口） ，同時，接收來自主站 （或傳輸接口） 多路復用信號。分站還具有線性校正、超限判別、邏輯運算等簡單的數據處理能力、對傳感器輸入的信號和主站（ 或傳輸接口） 傳輸來的信號進行處理，控制執行機構工作。

參 考 文 獻

[1] 李長青、孫君頂. 礦井監控系統.中國水利水電出版社2012.

[2] AQ6201-2006《煤礦安全監控系統通用技術要求》.