浅析煤矿瓦斯监控系统

叶广磊

摘要：煤矿的瓦斯灾害时有发生，不仅威胁井下人员生命，摧毁矿井设施，迫使矿井停产，而且需要投入大量人力物力抢险救灾。因此，对瓦斯参数进行监测并对其抽放进行智能控制已势在必行。煤矿抽放瓦斯，既可以解决煤矿瓦斯灾害，又可以变废为宝，产生洁净能源，减少大气污染。采用瓦斯监控系统，能有效地对瓦斯抽放状态进行连续跟踪监测和实时调控，使之在最佳状态下工作。本文对煤矿瓦斯监控系统进行阐述，同时介绍了其存在的问题及其解决措施。

关键词：煤矿瓦斯监控系统

0引言

我国矿井瓦斯监控技术经历了从简单到复杂、从低水平到高水平的发展过程。从新中国成立初期到20世纪70年代，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定仪、风表等携带式仪器检测井下环境参数。20世纪60年代初期，我国开始研制载体催化元件，随着敏感元件制造水平的提高和电子技术的发展，特别是大规模集成电路、微型计算机的广泛应用，使监控技术进入了新的发展时期。20世纪70年代瓦斯断电仪问世，装备在采掘工作面、回风巷道等井下固定地点，实现了对瓦斯的自动连续监测及超限时自动切断被控设备的电源。随后，陆续研制了便携式瓦斯检测报警仪、瓦斯报警矿灯。1983年至1985年，从欧美国家先后引进了数10套监控系统及配套的传感器和便携式仪器装备煤矿矿井，并相应地引进了部分监控系统、传感器和敏感元件制造技术，由此推动了我国矿井安全监测监控技术的发展进程。1983年以后，国内有多种型号矿井监控系统通过了技术鉴定，逐步实现了对矿井安全、生产多种参数的连续监测、监控、数据储存和数据处理。近几年，随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家推出了多种监控系统，监测管理系统由早期的地面单微机监控已发展到网络化监测监控，以及不同监测监控系统的联网监测，完成监控数据的采集、传输、处理及预警控制。

1煤矿瓦斯监控系统的结构组成

1.1中心站

1.1.1中心站系统组成中心站由监控主机工控服务器、系统监控软件、网络附件系统、电源系统、网络打印机、中心监控大屏系统、大屏幕控制软件、大屏幕控制开关电源等组成。

1.1.2中心站软件功能监控主机服务器可以进行数据存储、报警、显示、打印，同时可以在监控中心设置“各矿瓦斯数据监视大屏”，对井下各分站进行监测监控。主要功能有：①简单配置功能。地面可对井下分站、传感器的数量、类型、参数、安装地点等进行设置o②丰富的图形功能。各种瓦斯监测数据动态图形、柱状图、实时曲线、历史曲线显示。③用户根据实际情况自行设计实用的报表功能。软件可自动生成报表，报表内容、起止时间可由用户设定。④可靠的存储功能。软件可根据具体要求定时存储一组数据。⑤进行实时数据、实时曲线、实时报警数据、实时断电数据查看，历史数据显示，历史曲线、历史报警数据、历史断电查看，其它历史故障、传感器标定、传感器设置、数据传输设置。

1.2井下分站尽管各厂的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备以下功能：①开机自检和本机初始化：②通信测试；⑨分站设程控(实现断点仪、风电瓦斯闭锁、瓦斯管道监测和一般的环境监测)：④死机自复位且通知中心站；⑤接收地面中心站初始化本分站参数设置(如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限和报警下限等)：⑥分站自动识别配接传感器类型(电压型、电流型或频率型等)；⑦分站本身具备超限报警；⑧分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作和异地断电。

监控系统的软件设计主要解决煤矿井下采区现场监控设备的注册，具有数据的接收、转发、管理、发布和远程控制等功能。监控软件的结构和功能分以下几个模块：注册模块、数据接收模块、数据转发模块、数据存储处理模块、数据管理模块、数据发布模块、远程控制模块。

1.3通信接口井下瓦斯等信息采用分时多路复用技术传输，信息的传输是井下监控分站的信息交换过程。信息传输的主要表现为：信息下发是由地面主机产生的，传输到井下的监控仪处理后，执行各种反馈任务。井上、井下信息传输设备接口通常采用RS485通信协议和CAN总线通信。RS485采用差分平衡式无地线传输方式，数据传输质量高，抗干扰能力强，符合欧洲工业标准。随着CAN总线技术的发展，分站通过CAN总线中心站计算机进行数据通讯，能够满足矿井监控系统对监控分站的要求。

1.4瓦斯传感器传感器的稳定性和可靠性，是煤矿监测监控系统能否正确反映被测环境和设备参数的关键。催化的燃烧型瓦斯传感器是当前煤矿使用最广泛、最普通的瓦斯传感器，是煤矿用来监控矿井瓦斯动态的有效工具。随着其技术的发展与完善，该类型仪器近年来发展迅猛，产品种类繁多，从报警矿灯、便携式瓦斯报警仪到安全监控系统中的低瓦斯传感器，现已占据了煤矿瓦斯检测的主导地位。

2煤矿瓦斯监控系统存在的问题及其解决措施

在安全监控系统方面，计算机硬件采购投入大，软件投入少；信息平台已建立，但没有有效利用各类信息。目前，在我国煤矿安全监测行业，煤矿安全监控系统并没有统一的通信协议，系统各自处于封闭状态。系统间无法实现信息资源共享，很难实现更高级别联网及实行监控和管理。

因此，煤矿瓦斯监控系统不应仅仅限于能实现监测监控，还应研发出能根据被监测环境地点的参数进行有效危险性判别、分析并提出专家决策方案的新软件。同时系统应用软件应向网络发展，按统一格式提供监测数据，针对通信协议不规范和传输设备物理协议不规范的情况，应尽快寻找一种解决系统兼容性的途径，或制定相应的专业技术标准。这对促进矿井监控技术发展和系统推广应用均具有重要意义，同时研制高可靠性瓦斯传感器、强化技术培训等等、提高现场管理和对监测系统的维护水平等等，都能很好的确保系统的正常运转。

3结束语

随着国家经济的快速发展，煤炭工业出现了历史以来最好的情况，煤炭持续出现买方市场，煤矿效益大大提高，用在生产和安全方面的投入明显增加了，特别是最近几年通过国家安全治理整顿，加大安全监察和资金投入力度，落实国家提出的“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针后，全国各国有煤矿矿井基本上都购置安装了安全(通风)监测监控系统，实现了对井下瓦斯、一氧化碳、风速、风压、温度、风机开停、风门开关的自动、连续、集中监测和瓦斯超限、报警断电，曾多次避免了瓦斯和火灾事故。大部分矿区还实现了全局、全省监测数据联网，对煤矿安全生产起到了重要的促进作用。