煤矿安全监测监控系统设计与应用

冯应

摘 要：随着我国煤炭工业的整合与发展，2015年煤炭需求仍保持在57亿吨左右，大中型矿井数量保持在5000座以上。为保证煤矿安全生产，煤矿安全监测监控系统运用起到了非常重要作用，而电子信息技术正是煤矿安全监测监控系统的工具与抓手。本文对矿井安全基础环境进行了分析，对电子信息技术在煤矿安全生产中应用意义进行了阐述，对煤矿安全监测监控系统的设计进行了分析，对煤炭安全监测监控系统建设中应注意的问题进行了探讨。

关键词：安全监测监控；电子信息技术；设计应用

我国目前正在进行煤炭系统的整合，大大小小的煤矿数以千座，生产规模在几十亿吨以上，煤矿安全生产要求很高。煤矿安全关系到国家利益、关系到每个家庭的安康。井下环境复杂多变，但如果采用先进的电子信息技术，就可以预防与保障井下工人与设备的安全。采用井下安全监测监控系统将会对矿井安全生产管理起到非常重要的作用。

1 煤矿井下安全基础环境分析

目前我国矿井有很多是高瓦斯矿、地质环境也非常复杂，有些矿疏于管理，所以在矿井下，主要具有火灾、水灾、瓦斯、煤尘、冒顶、机电事故等灾害发生。在以上事故中由以火灾发生可能性较大，因为矿井除煤炭自燃外；井下还含有CH4等可燃气体与煤尘，一旦浓度到达一定条件，将会引起爆炸。所以井下巷道与综采面通风非常重要。井下一般主巷道设置为进风巷道，同时还有回风巷道，将各种气体、粉尘带出井口。同时为保证井下正常生产，给排水处理、变电所、机电设备状态监控也非常重要。

2 电子信息技术在煤矿安全监测监控应用的意义

随着国家对煤炭安全生产规范的出台，国家、省、市、县政府逐级建立起了煤矿安全监测监控中心，这些中心通过调用辖区内的矿井安全监测监控系统采集的井下安全数据，来管理各自辖区内矿井的安全生产。所以，建设性能稳定、可靠、冗余井下安全监测监控电子信息系统有着非常重要的意义。

3 煤矿安全监测监控系统的设计与实现

煤矿安全监测监控系统，具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、平台软件、传输平台、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。此系统设计包含以下3部分内容。

3.1 地面监控中心站设计

地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统核心，通过系统软件与应用软件实现管理整个系统设备及监测数据、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。所以主要技术应配置冗余监控主机、数据备份服务器、文件服务器、管理机、DLP拼接大屏幕显示墙等。

地面网络包括两部分，主要部分为地面到井下的工业以太环网传输平台；辅助部分为传输到县、市、省政府监测监控中心的广域网。监控机房布置2台核心工业环网交换机，井下布置若干台本安型环网交换机。矿井工业以太网光纤冗余环网传输平台通讯协议采用标准的TCP/IP网络协议；平台传输速率高、带宽容量大、传输距离远、抗干扰和雷击能力强；采用先进的多主并发通讯模式，系统检测速度快，实时性强；系统支持光纤冗余环网工作模式，节点故障不影响整个系统性能，故障自恢复时间短（0.3S），通信更加可靠；智能工业环网交换机由于具有SNMP协议，所以整体网络具有网络管理能力。广域网配置路由器。

3.2 井下分站的设计

井下分站，用于接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口，同时，接收来自传输接口多路复用信号的装置。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理、对传感器输入信号和传输接口传输来的信号进行处理的能力，控制执行器工作。上接井下环网交换机，下接各巷道、采面传感器，是起到呈上启下作用的设备。

3.3 井下监控传感器的功能设计

（1）甲烷传感器、管道瓦斯传感器具有连续监测矿井环境气体及抽放管道内甲烷浓度的功能。当CH4超标，一般会具有显示及声光报警功能。

（2）一氧化碳传感器具有连续监测矿井中煤层自然发火及胶带输送机胶带等着火时产生的一氧化碳浓度的功能。

（3）粉尘传感器具有连续监测矿井巷道、综采面粉尘超标的功能。

（4）烟雾传感器具有连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生烟雾浓度的功能。

（5）温度传感器具有连续监测矿井环境温度高低的功能。

（6）风速传感器具有连续监测矿井通风巷道风速大小的功能。

（7）风筒传感器具有连续监测局部通风机风筒“有风”或“无风”状态的功能。

（8）负压传感器具有连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点通风压力的功能。

（9）设备开停传感器具有连续监测矿井中机电设备“开”或“停”工作状态的功能。

以上传感器上接监控分站，安装位置可根据各自的功能，按照国家相关规范要求，安装到井下所要监控的位置。传感器触发报警与开关量也应按照国家相关规范标准进行设置与计量。

4 煤矿安全监测监控系统建设中应注意的问题

煤矿安全监测监控系统建设工作中，采购井下设备时，应具备本安标识；应具备国家煤矿电气检测部门出具的防爆合格证。井下线缆应采购阻燃线缆；线缆与设备连接处喇叭口必须进行失爆检查；同时应做好安全监测监控数据的备份工作；做好上传政府监测监控中心数据软件接口标准工作。

5 结束语

矿井安全是煤矿生产的底线，建设一个高质量、高性能的煤矿安全监测监控电子信息系统是我们每个建设者的使命，在建设中，我们应该严格按照国家制定的安全标准，认真完成工程中每一个设计细节，保证矿井在交付后的生产安全。

参考文献

[1]宁延全，王永超，刘玉华，等.全国煤矿安全技术培训通用教材[M].煤炭工业出版社，2008：269-313.

[2]钱德群.矿井通风安全仪器及监测系统[M].煤炭工业出社，1991：153-154.

（作者单位：西安炎黄信息系统咨询有限公司）