煤礦安全監測監控系統的發展歷程和趨勢

李陽

摘 ?要：更新現代化的監測、監控設備，采用現代化的監測、監控手段，對礦井的生產設備和工作環境進行全方位、全天候的監測和監控是非常迫切的，也是非常重要的。文章主要介紹了煤礦安全監測監控西塔的發展歷程和發展趨勢。

關鍵詞：安全監測;監控系統;發展歷程

隨著煤礦工業的發展，綜合機械化采煤工藝不斷完善，工作面單產不斷提高，對環境參數的檢測和對開采、運輸各生產環節的協調要求越來越高。對環境和生產參數要求長期連續地進行可靠的檢測，按一定程序進行控制。礦井監測系統其主要功能是能夠及時、準確地反映各類所需要的監測信息，從而滿足諸如環境安全、膠帶運輸、軌道運輸、供電系統以及對瓦斯、風速、一氧化碳、溫度、負壓等環境參數及設備開停、風門開閉、風筒風量不同監測對象的要求，以實現在生產中對全礦井的綜合監測。

1煤礦監測監控技術的發展歷程

1.1國外煤礦監控技術的發展

國外煤礦監控技術是20世紀60年代開始發展起來的，至今已有四代產品，基本上5～10年更新一代產品。從技術特性來看，主要是從信息傳輸發生的進步來劃分監控系統發展階段的。

第一代煤礦監測系統采用空分制來傳輸信息。60年代中期英國煤礦的運輸機控制、日本煤礦中的固定設備控制大都采用這種技術。波蘭在70年代從法國引進技術推出了可測瓦斯、一氧化碳、風速、溫度等參數共128個測點的CMC-1系統。

煤礦監控技術的第二代產品的主要技術特征是信道的頻分制技術的應用。由于采用了頻分制，傳輸信道的電纜芯數大大減少，很快取代了空分制系統。其中最具代表性且至今仍有影響的西德Siemens公司的TST系統和F+H公司的TF200系統。

頻分制的應用，體現了以晶體管電路為主的信息傳輸技術的發展，而集成電路的出現推動了時分制系統的發展，從而產生以時分制為基礎的第三代煤礦監控系統，其中發展較快的是英國。英國煤炭研究院于1976年推出轟動一時的以時分制為基礎的MINOS煤礦監控系統，并在膠帶傳輸、井下環境監測、供電供水監測和洗煤廠監控等方面取得成功，形成了全礦井監測監控系統。這一系統的成功應用，開創了煤礦自動化技術和煤礦監測監控技術發展的新局面。

到了80年代，美國以其擁有的雄厚高新技術優勢，率先把計算機技術、大規模集成電路技術、數據通信技術等現代高新科技用于煤礦監控系統，使煤礦監控技術躋身于高科技之列。這就形成了以分布式微處理機為基礎的第四代煤礦監控系統。其中有代表性的是美國MSA公司的DAN6400系統，其信息傳輸方式仍屬于時分制范疇，但用原來的一般時分制的概念已不足以反映這一高新技術的特點。

1.2煤礦監測監控技術在我國的發展應用

我國監測監控技術應用較晚，20世紀80年代初，原煤炭部組織了對國外煤礦監控技術進行大規模的考察和引進工作，大大促進了國內監控技術的發展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等（如DAN6400V、TF200、MINOS和Senturion-200）引進了一批安全監控系統，裝備了部分煤礦;在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2、KJ4等系統并通過了鑒定，90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學總院常州自動化研究所的KJ95系統等，其主要特點是：監控分站的智能化水平進一步提高;具有網絡連接功能;系統軟件采用了Windows操作系統。同時，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。因此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，為用戶提供了更多的選擇機會，并促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。實踐證明，安全監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。

綜合評價我國現有煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、煤炭科學總院撫順分院的KJF2000、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95和北京瑞賽公司的KJ4、KJ2000等系統無論在軟硬件功能、穩定性和可靠性、專業技術服務能力、企業性質和生產規模等方面基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。

2煤礦監測監控系統的發展趨勢

2.1發展全面的監測監控專家系統

目前，我國有20余家生產監測監控系統與煤炭生產全過程實行監測監控差距還較大。在軟件技術上應研究開發能根據被監測環境地點的參數進行有效的危險性判別、分析和提出專家解決方案，在事故情況下，指示最佳救災和避災路線，為搶救和疏散人員、器材提供決策。同時系統軟件應向網絡化發展，按統一的格式向外提供監測數據。

發展覆蓋面更廣，監測監控參數更多的軟件系統，為實現煤礦生產綜合自動化奠定良好基礎，是我國監測監控系統的發展任務之一。

2.2研制高可靠性、品種齊全的礦用傳感器

目前，國產監控系統的配套傳感器，主要存在兩大問題：一是品種不齊全，用于監測環境參數的傳感器較多，而用于監測生產設備工作運行狀況參數的傳感器少;二是現有的傳感器不同程度存在精度差、可靠性不高的缺陷。特別是用于瓦斯綜合治理和災害預測的甲烷傳感器，一直存在使用壽命短、工作穩定性差和調校期頻繁的缺點，嚴重制約著礦井瓦斯的支持檢測。

在研制新型傳感器是應高起點、高智能化，應充足利用微處理器的優點，做到自診斷、自校正、自調零、配置標準遠傳接口，統一傳感器的傳出信號制，以提高傳輸的可靠性、數據出來的簡單性和傳感器的互換性。

發展配套齊全、高可靠性的礦用傳感器是監控系統發展的關鍵技術之一。

2.3實現全面化的網絡管理

雖然現在許多礦建立了局部的計算機網絡系統，實現了本礦井的資源共享，但大多還處于一礦一系統，與外界幾乎沒有聯系，其功能和任務也極其簡單。今后的發展趨勢是各生產礦井與礦物局、各礦物局與本省乃至全國煤礦系統構成統一完整、功能先進的計算機網絡系統，真正實現更大范圍的煤礦資源共享。

2.4標準化、云計算及大數據應用

隨著專業分工協作越來越細，接口的標準化、協議的統一成為監控系統發展趨勢，也為設備的兼容提供了便利，使專業化開發、服務成為可能。安全監控系統不再由某個單位整體開發，而是由專業人員開發，軟件、平臺、終端設備相互獨立卻互相兼容。

同時，隨著技術的不斷發展，數據存儲基礎架構平臺向著云計算的方向轉變，該架構借助網絡實現相互鏈接，構建計算資源池，并實行統一化管理，可根據用戶實際需求提供遠程服務。在云計算環境下，打破了一臺服務器一個應用程序的模式，數據實現了集中式管理，方便監管，確保了數據的有效性，以實現較高的可用性。與此同時，云計算確保用戶需求得以切實實現，并提供按需服務，借助虛擬化技術，硬件使用效率得以提升，軟件重置過程得以簡化，最終達到提升工作效率的目的。而且云計算為大數據利用提供了基礎，綜合分析環境數據與地質變化，人員工效與安全保障之間的關系，為提升礦井綜合管理能力，實現智能化礦山提供技術保障。

3 結束語

雖然目前對煤礦安全監控系統的發展進行了突破，但在現代化的建設和技術上仍然有很大的問題，所以我們要保證煤礦生產過程中的安全監控，就要加強對其系統的理念，技術上的更新。

參考文獻

[1]張新宇.煤礦安全監測監控系統的現狀及發展趨勢研究[J].能源與節能，2016（04）：33-34.