礦井安全監測監控系統現狀及主要技術探討

摘 要：煤礦井下安全生產離不開安全監測監控系統，隨著煤礦工藝的進步與發展，礦山開采逐漸朝著智能化與機械化方向發展，這對煤礦安全發面提出了更高的要求，因此對煤礦井下安全監測監控系統進一步了解與掌握非常重要。本文基于煤礦安全監測監控技術現狀及主要技術，提出了安全監控系統運行的優化措施，旨在為煤礦高效安全生產貢獻自己的一份力量。

關鍵詞：安全監測監控系統;主要技術;優化措施;安全生產

0 引言

礦山安全監測監控技術和系統可以對礦山災害數據進行實時監控，例如粉塵、瓦斯、水害、通風以及火災等，監測數據能夠通過有線或無線方式傳輸到礦山監控中心，相關工作人員將監測數據傳輸到相關系統，該系統就能夠通過數學建模以及數值模擬等方式進行分析，導出實驗結果從而可以預測出災害發生的可能性，能夠為煤礦井下開采及掘進等工作提供有價值的指導。隨著煤礦工藝的進步與發展，礦山開采逐漸朝著智能化與機械化方向發展，這對煤礦安全發面提出了更高的要求，因此國家應急管理局規定，所有煤礦必須完善礦山安全監測監控技術和系統以保護煤礦的安全開采，但由于煤礦井下環境復雜多變，粉塵、瓦斯、空氣濕度以及電磁干擾容易損壞監測線路，所以礦山安全監測監控系統也有特殊要求，設備和監控線應耐腐蝕和抗干擾，為了正確地將系統布置在礦井中，有必要了解礦山安全監測監控系統的現狀、關鍵技術及優化措施。

1煤礦安全監測監控技術現狀

1.1國內煤礦安全監測監控技術現狀

煤礦安全生產監控系統用于監測和控制影響井下安全生產的各種參數和設備。在1980年代，中國煤礦安全監控技術的飛速發展主要體現在以下方面。

（1）完善安全監控技術標準。 《煤礦安全規程》明確規定：“所有礦山必須配備礦山安全監測系統。礦山安全監測系統的安裝，使用和維護必須符合本規定和有關規定的要求。”這項規程的出臺，能有效提高煤礦安全生產。

（2）安全監測監控系統的傳輸數據及傳輸容量增大。傳統的煤礦井下傳輸方式為數字頻帶傳輸技術，但隨著煤礦技術的發展以及互聯技術的提高，逐漸普及光纖傳輸系統，系統的傳輸速率及可靠性有了明顯提升。

（3）軟件功能增多。依靠互聯網技術，可以共享監視和處理管理信息。一旦發現井下有危險情況，便可以立即進行警報語音提醒。

（4）增強傳感器開發。煤礦監測監控系統的穩定性與傳感器的可靠性直接相關，目前已經開發出各種新的傳感器，例如二氧化碳傳感器，采空區中的多點溫度傳感器等，對煤礦監測監控系統的多樣性發展提供了基礎。

1.2國外煤礦安全監測監控技術現狀

（1）應用光纖技術。國外煤礦監控系統主要是用光纖通信技術，將監控中心與進行監測分站連接，提高系統運行效率

（2）光纖分布式測溫技術的應用。在1990年代初期，西方發達國家率先使用這項技術來監視皮帶輸送機道路，該技術可以在整個巷道鋪設區域上進行連續的溫度監控。

（3）光纖氣體檢測技術。美國礦務局開發了一種光纖環境檢測和報警系統，用于監測礦井中的CO，SO2和NO2等氣體，系統元件功率低、服務時間長并且安全可靠。

（4）其他傳感器新技術。法國使用熱催化原理研制GT-MQG型甲烷監測儀器，能夠提高系統的使用壽命。

2礦井安全監測監控系統主要技術

2.1礦井安全監控系統的組成

（1）數據采集監測系統

瓦斯濃度、電氣設備運行狀態及數據、巷道圍巖應變以及頂底板位移量，這些都是礦井安全監控系統需要采集的數據，將不同的傳感器分別布置在需要監測的部位，通過無線傳輸或者專用線路傳輸方式，將這些數據傳輸到數據監測分站，監測分站接收數據后通過環網設備轉換收集到的數據，在通過網絡接口或其他傳輸協議，將數據發送到安全監控數據收集系統的終端，經過終端系統的數學分析后預測結果，并將結果反饋給監測分站

（2）人員定位系統

礦井人員定位系統是由多個子系統構成，其中包括定位終端子系統、環形網絡設備子系統、地下基站子系統以及無線信號塔等組成，井下每個工作人員都有自己獨特的通道參數，該頻道參數經過無線信號塔傳輸到網絡接口，環網設備進行參數轉碼，最終發給定位終端，由此可以實時看到井下工作人員的工作地點，實現井下人員管理。

（3）視頻監控系統

視頻監控系統包括井上和井下兩部分，井上監控系統即地面監控系統，主要監測廠區內的作業安全以及生產狀況，運行機制相對簡單，主要由普通監控探頭實現;井下監控系統由于所處環境復雜，其運行相對復雜，主要包括：監視設備終端、防爆攝像機以及環網設備等，防爆攝像機采集監測數據，通過環網設備傳輸到視頻監控終端，最終實現預測與預警功能。

2.2礦井安全監測技術

（1）紅外傳感監測瓦斯技術

礦井瓦斯監測主要依據紅外吸收光譜原理，該紅外技術使用參考測量和校準技術，并由雙波長和單光源調制，能夠保證監測數據的準確性，監測誤差在0.06%以下，并且能夠在25秒內完成數據監測，耗時短監測方便。紅外技術與安全監控系統聯合使用，能夠實現危險預警以及切斷電源等功能，可以有效地保證礦山安全。

（2） 互聯網技術

如今互聯網技術突飛猛進，數據的傳輸和處理越來越方便，數據傳輸速度以及安全性也得到了極大的提高，其中最主要的是以太網技術，因此以太網技術是礦井安全監測系統傳輸的主要手段，并且在實際應用中得到了一致認可，傳輸速度快，傳輸信息準確，因此可以確保預測預警的可靠性，防止產生差錯。

3安全監測監控系統運行的優化措施

3.1 生產企業提升自身產品質量

一方面，安全監測監控系統的生產商以及經銷商應該具備責任意識，保證自身產品的質量，在產品設計以及制造過程中，要根據特定煤礦的實際工況，進行針對性設計，不斷優化產品操作過程、運行機制以及部件質量，提高系統的安全可靠性;另一方面，生產商以及經銷商還應建立完善的售后服務體系，當安裝運行的朝批出現問題以及礦方出現疑惑時，要及時趕赴現場，通發生的問題及現象，總結經驗，不斷完善自身產品質量，樹立良好的業界口碑。

3.2 完善安全監控系統現場管理

煤礦相關領導及技術人員，要不斷完善安全監測監控系統管理制度，各個部門只能明確，相互學習，并優化系統的使用。此外，針對相關的儀器與設備還應進行專門培訓學習，組建一支具備理論基礎與實踐經驗的使用和維護人員，完善系統后期管理制度，安排人員定期檢查系統的各個部件，一旦發現損壞及時維修與更換，保證系統安全運行。同時，完善設備責任制度，實行設備到人，責任到人，通過構建獎懲制度最大限度地提高工作人員的主觀能動性。

3.3 實現原有系統的創新優化

一方面，使用以太網通信協議進行系統的信息傳輸，并且傳輸過程使用光纜，這不僅可以有效緩解多個監控對象傳輸數據較大而查收訥航的緩慢現象，還能夠實現實現視頻，音頻信號的同時傳輸，簡化了系統，提高了工作效率;另一方面，在井下的基站、采集設備以及傳感設備等之間設置節點，能夠更好實現數據傳輸及監測監控。

4 結語

礦山安全“六大系統”的協調工作離不開安全監測監控系統，其在煤礦生產中發揮著極其重要的作用。本文基于國內外煤礦安全監測監控技術現狀，闡述了礦井安全監測監控系統主要技術及優化措施，結合時代發展背景，互聯網、設備以及人員都是影響系統的重要因素，處理好以上因素能夠使系統的可靠性和準確性得到全面提高，從而為煤礦健康可持續發展奠定良好的基礎。

參考文獻：

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作者簡介：

孟群智（1998-），男，山東省臨沂市人，山東科技大學安全工程專業在讀本科生，主要進行煤礦災害預測與防治研究。