煤礦安全監測監控系統現狀與升級改造

劉志旺

（汾西礦業高陽煤礦， 山西 孝義 032300）

1 煤礦安全監測監控技術介紹

礦井生產實時監測是通過專用網絡的傳輸設備進行信號傳輸，包含通訊電纜和調制解調器，運用傳感器的信號轉換處理的方法，對所監測現場的工作過程加以監測，將井下分站的信號予以采集和轉換、再進行處理，調用和顯示各個監測點收到的礦壓監測值等參數，傳到地面的計算機系統中，然后為管理者提供資料、參數。緊急處理狀態下還能把多臺礦壓傳感器集中和連接起來，將設置在采區監測點的傳感器的信息加以轉換，形成井下分站的信號傳輸架構，方便管理者掌握生產過程中各個環節的運行情況。參數值超過限定值的時候，就預示著煤礦現場產生了安全隱患，監控系統可以及時進行報警，充分顯示出了系統的安全預警能力[1]。

例如對瓦斯爆炸進行的監控和監測，該系統模擬通風系統，運用計算機網絡技術動態地將礦井的通風系統加以實時監測，進行模擬、仿真。通過煤礦的礦井通風網絡安全性評估，不僅可以提高通風網絡對瓦斯的檢測力度，兩個監測系統還可以加以整合，再形成新的監控系統，在災害發生的過程中快速形成救災策略。

2 煤礦安全監測監控系統組成

安全監測監控系統包括了無線網絡、監測監控數據中心、傳感器的節點，對礦井的設備的運行狀況和氣體環境進行監測。無線傳感器特點為無線、自組織、多跳等，監測的指標包括有礦井的瓦斯濃度、溫度數據等等，安裝在巷道、工作面，對采區的氣體以及設備運行進行動態的檢測，通過數據采集、數據處理模塊和無線通信模塊、供電模塊、控制模塊等進行現場環境的無線數據傳輸，達到對分站的監測監控[2]。無線傳感器網絡中的通信平臺，應安全監測監控系統的要求，進行信息融合和技術整合處理，對礦井的生產中發揮著安全監測監控功能。無線傳感器采用多節點協作通信技術，將各個領域的檢測技術信息和糾錯技術予以接收和傳輸，使井下監測、監控、檢測信息技術更加完善。

3 煤礦安全監測監控系統存在問題

1）當前常用的井下安全檢測監控系統，包括一氧化碳傳感器、甲烷傳感器等，構成了井下瓦斯綜合管理系統，對開采過程中火災等進行預警。經過升級，現場建設了主機和分站等，運用到的載體包括催化元件等，存在著工作穩定性差、調校器頻繁、靈敏度飄移等問題，容易造成電源供電不足、電壓衰減、斷電器無法操控等問題，對于礦井中的危險因素無法進行正常檢測[3]。

2）個別系統不能實現對系統資源的整體共享和整合，系統功能沒有得到充分的利用，現場設備的故障報警、記錄功能不強，對于設備的遠程操控較為困難。例如，礦井的電氣防爆設備，現有的生產廠家在監控系統的通信協議上，各有各的標準，不能相互兼容，產品之間缺乏互換性、集成性以及操作性，系統功能不能拓展，可維護性不高。管理維護監控系統的輔助手段，不能智能判斷故障的類別、性質，與實際工作中要求迅速判斷分站、傳感器、電纜故障的要求不符，無法為維護人員迅速判定故障、解決故障提供幫助。

4 煤礦安全監測監控系統配置和安裝要求

為了更好地進行安全監測監控工作，根據行業煤礦安全監控系統維護工作的相關指導意見，要求運用穩定性較強的設備。在相關設備取得新的煤礦安全標志證書之后，要采用統一顯示格式的系統軟件，按照安全標志證書的規定，進行系統的配置和安裝。如甲烷、饋電、一氧化碳、溫度、風門等傳感器的安裝，在位置、地點、數量等問題上都要符合規定要求。中心站的裝備，要配備后備電源，確保系統保持24 h穩定運行[4]。

5 系統改造案例分析

某煤礦為了強化井下安全監測監控系統的功能，對原有的系統進行改造。改造時將系統傳感器技術、計算機應用技術、信息傳輸技術、防爆控制技術等進行統一布設，形成了新的完整的礦井安全生產監測監控系統。

為了保障煤礦安全生產，將該安全監測監控系統改造分三個階段實施，首先建立了中心站，由計算機、外圍設備等組成，運用應用軟件運行；其次設置了信息傳輸裝置，包括傳輸接口、分站，內涵接線盒、傳輸線路等；最后設置了執行裝置和傳感器，對煤礦的一氧化碳、煙霧、溫度等進行監測和監控，并要求對井下運輸、排水等環節能進行控制。系統改造過程包括以下幾個方面：

第一，進行煤礦安全監控和監測系統的安裝和改造，依據國家安全監管總局發布的煤礦安全監控系統和檢測儀器的使用管理規范，在無線傳感器設備的數量和規模上進行了重新布置。首先取得了煤礦安全標志證書，改造的重點是采用了新的煤礦安全標志證書確認傳感器等關聯設備，采用統一格式的系統軟件，將沒有經過國家授權的相關設備，以及沒有經過檢測機構批準的設備予以去除[5]。中心站要求擁有了兩套主機、一套使用，一套備用。包括風壓設備、一氧化碳、煙霧、溫度檢測監控設備在數量、位置等安裝到位之后，要確保系統能夠實現24 h安全運行，其中瓦斯報警應采用聲光報警技術。

第二，為了確保數據的精確，根據使用說明書的要求，對新裝的安全監測監控設備要定時進行調校和維護，以提高新系統傳感器的穩定性。利用甲烷傳感器可以對數據跟蹤誤差和斷電閉鎖同時進行監測，可保證設備斷電后安全可靠。當瓦斯出現了超限現象時，為了確保斷電，先切斷該區域內的供電電源，要求工作人員迅速撤離工作現場，然后進行自動閉鎖，停止局部通風機運行，待瓦斯濃度降低到安全數值之后，方自動回復正常工作。自動監測系統可實現對被測參數的比較和分析工作，并可對風險進行提前預測，防止事故的發生[6]。

第三，為了實現井下安全自動化監測監控工作的運行，負責監測監控的技術人員，必須經過嚴格的培訓和考試，在獲得證書之后方能上崗。同時，要制定嚴格的監測監控管理規定、應急預案、危險處置預案等，嚴格落實24 h監控監測值班制度，防止由于責任心不強等造成的工作疏忽。

6 結語

建立完善可靠的安全監測監控系統是煤礦生產管理工作的重要組成部分，因此，必須將這項工作視為煤礦安全生產的重要保障來認真落實，使監測監控實時、準確，為煤礦安全決策提供科學、及時的相關數據。

[1]劉寶靜.網絡技術在煤礦安全監測監控中的應用[J].煤炭技術，2012，31（1）：126-127

[2]張衛豐.探討網絡技術在煤礦安全監測監控中的應用[J].建筑工程技術與設計，2016（19）：172.

[3]周彬.基于網絡技術的煤礦安全監測監控[J].煤炭技術，2014，33（1）：136-137.

[4]徐曉麗.試分析基于Web的煤礦安全監測監控及管理系統軟件實現[J].中國電子商務，2014（2）：39.

[5]梁博森.煤礦安全監測監控技術現狀及發展趨勢[J].內蒙古煤炭經濟，2017（12）：71-72

[6]何云文.煤礦安全監測監控系統故障快速處理技巧[J].能源技術與管理，2016，41（5）：130-132.