礦井通風安全監測監控系統中的關鍵技術應用

白宇

摘 要：礦井安全是現代化社會生產的重中之重，對于礦井中產生的瓦斯、風塵等要保證良好的通風性，為了實時的掌握控制礦井中的通風情況，建立有效的通風安全監測監控系統是必不可少的。保證礦井通風安全監測監控系統的穩定有效的運行，必須對其中應用的關鍵技術進行正確的實施，文中探討了不同關鍵技術的應用。

關鍵詞：通風安全監測監控系統;CAN總線技術;灰色預測

煤礦資源是我國重要的能源，為國民經濟的發展提供了有力的支撐，在煤礦的開采中，煤礦安全是保證穩定生產的關鍵因素。在這其中，礦井中良好的通風性是保證煤礦安全作業避免瓦斯、粉塵等產生安全事故的重要保障。為了實現對礦井的通風性進行實時的檢測及控制，在現代礦井中均采用了礦井監測監控系統，通過集合多種技術的應用實現礦井安全的信息化管理。

1 礦井通風監測監控系統概況

1.1 礦井通風監測監控系統組成

監測監控系統，指的是對于礦井生產中的參數進行自動化的采集，并且可以根據系統的數據進行分析，實現對生產環節的自動化控制，要實現這樣的目的，在系統中必須包含幾個關鍵的組成部分，分別包括，傳感器及執行器：傳感器依據所設定的功能實現對生產現場參數的信號采集執行器作為執行部件，依據系統的指令執行所設定的動作，實現需要的功能;智能分站：分站作為傳感器采集數據的預處理裝置，同時對傳感器保持供電，并實現與監控中心的通信;監控中心：作為整個系統的數據處理中心，對系統中的數據進行分析處理，并提供系統自身的信息，供查詢、控制等。要實現這些組成部分之間的互相通信，系統中還必須包含信息傳輸模塊，由系統中的傳輸光纜、控制器及相應的傳輸協議組成，實現系統中數據相互傳輸[1]。

1.2 礦井通風監測監控系統發展

自50年代開始人們將安全監測監控系統應用于礦井中，隨著技術的不斷發展至今，礦井通風監測監控系統隨著通訊制式的發展共經歷了五代的發展，最早采用的是空分制系統，依靠空分制進行信息的傳遞，每個測點都需要1對電纜來進行傳輸。第二代系統是頻分制傳輸，依據頻率的不同對信號傳輸進行信道的劃分，使得傳輸信道電纜芯線減少。第三代系統采用時分制的傳輸技術，這得益于大規模集成電路的發展應用，全部采用2芯線傳輸，而不必關注測點的數量，對于礦井監控系統具有了極大的提升。隨著計算機、網絡技術的發展成熟，煤礦監控系統采用了先進的分布式網絡技術進行信號的傳輸，使得系統的傳輸更為高效，這構成了第四代監控系統的特點[2]。

現在隨著人工智能、數據庫技術的出現，礦井安全監控系統也進入了第五代發展的時期，數據通信等可以實現系統的遠程監測、遠程控制及動態預警等功能，并可以根據煤礦生產的多機預警機制，為煤礦的安全生產提供更有利的支持[3]。隨著人工智能的發展應用，煤礦通風安全監控系統也朝著網絡化、智能化、集成化的方向發展，實現對于安全生產過程的全面監控及預防。

2 礦井通風安全監測監控系統關鍵技術

2.1 礦井通風安全監測監控系統總體結構

礦井通風安全監測監控系統實際的物理結構組成如圖1所示，包括中央集中控制室及各個不同的監控單元，采用通信鏈路實現相互之間的通信[4]。監控單元通過多個監控點實現對現場不同位置的生產數據的實時采集、管理及傳送等功能。

2.2 礦井通風安全監測監控系統總線技術

在礦井通風安全監測監控系統中，要實現數據的及時有效地傳遞，總線技術是其中的關鍵技術，總線技術是現場總線技術的簡稱，以總線技術為核心，是監控領域的革新性技術。在總線技術中，我國礦井通風安全監測監控系統中，控制器局域網CAN總線技術是應用最為廣泛的一種形式，這種方式具有較高的可靠性，并且對于信號的傳輸介質沒有特殊的要求，可以實現廣播方式的接受過濾信號。

控制器局域網CAN總線技術的主要結構形式如圖2所示，這種通訊方式采用串行總線的方式，實現系統的全雙工模式工作，這種通信方式最早應用于汽車構建的測量中，由此逐漸推廣到對于汽車不同部件之間的通信[5]?？刂破骶钟蚓WCAN總線技術在進行數據傳輸過程中，將要傳遞的數據組成帶有識別符、長度碼、傳送請求等信息包的形式進行傳送。

控制器局域網CAN總線技術在礦井安全監控系統中實現良好的效果，對于總線軟件及通信接口的設計是其中重要的環節?？偩€軟件中的通信模塊的選擇設計關鍵步驟，對于通信接口的設計來說，CAN驅動器是其中的關鍵設施，在系統中CAN驅動器要具有良好的抗電磁干擾的能力，并且對監控系統起到熱保護、短路保護的作用，而其自身要能低功耗穩定的運行，為系統的運行提供安全保障。

2.3 灰色預測理論技術

在礦井通風安全監測監控系統中，要實現對現場數據實時有效的采集，智能傳感器采集數據的有（下轉第120頁）（上接第117頁）效終端，智能傳感器發揮良好的效果，必須采用灰色預測理論對傳感器進行自校正。與傳統的自校正方法不同的是，灰色預測理論基于灰色理論的范疇，通過數據處理得到不同數據之間的關系，從而進行灰色數的處理時限對智能傳感器的自校正，避免了傳統方法在礦井監控系統中的缺點，可以實現較少的運算量，并且速度快，可以簡單的實現。

灰色預測理論技術對智能傳感器進行自校正，需要對原始數據進行處理，將不同的數據相互進行疊加，通過弱化數據的隨機性來得到數據變化的模型，從而可以預測未來的變化趨勢。采用灰色預測理論技術對智能傳感器進行校正，其技術原理簡單，計算簡單，并且具有較高的精度，同時可以采用較少的數據來建立需要的模型，避免了大量數據的獲取，并且對于模型可以實現較好的重構。

3 總結

礦井通風安全監測監控系統在實施中，對于系統中的關鍵技術要采取相應的措施保證系統良好的效果，對于智能傳感器、CAN控制器等關鍵設備，要采取嚴格的質量管理及維護管理工作，建立嚴格有效的管理措施，保證系統中設備的良好的運行，同時，對于系統中出現的新技術、新問題要采取積極的措施，不斷的鼓勵創新，以新技術不斷提高礦井監測監控系統的穩定性，從而不斷提高礦井的安全性，實現安全高效的生產。

參考文獻：

[1]宋清貴.礦井通風安全監測監控系統關鍵技術應用[J].山東煤炭科技，2018（12）：119-121.

[2]康甲甲.對礦井通風安全監測監控系統關鍵技術的探討[J].山東煤炭科技，2017（07）：112-113+116.

[3]倪志英.礦井通風安全監測監控系統的運行研究[J].機械管理開發，2017，32（04）：130-131+170.

[4]吳麗春.礦井通風監測系統的研究與設計[D].長沙：中南大學，2012.

[5]林安棟.礦井通風安全監測監控系統關鍵技術研究[D].遼寧工程技術大學，2008.