煤矿监测监控系统的构建和管理

李 宁

(山西长治经坊庄子河煤业有限公司，山西 长治 047100)

1 前言

随着当前信息技术的迅速发展，对煤矿的安全生产要求也在不断提升，煤矿的开采和生产过程中使用煤矿监测监控系统也越来越广泛。煤矿监测监控系统的构建中，许多先进技术，如信息通信传输技术、传感器技术、计算机技术等，不断完善煤矿监测监控系统，提升了煤矿安全生产的工作效率。但当前在煤矿安全生产管理中，由于对煤矿安全生产的技术使用、运行等方面的因素，导致煤矿监测监控系统产生了各种问题，影响煤矿产业的安全发展。

2 煤矿监测监控系统的建设发展

2.1 煤矿监测监控系统技术

我国煤矿监测监控技术相较于发达国家使用的时间比较晚，在20个世纪80年代，主要是通过参考国外的技术，如DAN6400煤矿监测控制系统，与我国煤矿安全生产管理的实际情况相互结合，使得部分煤矿开采煤矿监控系统得以实现。近年来，我国煤矿监测监控技术的相关研究不断深入，不仅引进了国外先进技术，同时也展开了自主研发，逐渐出现了以KJ4、KJ2为主的煤矿监测监控系统在煤矿的生产中运用。信息技术的发展也促进了煤矿监测监控技术的成熟，煤矿监测监控技术的类型在不断增多，如KJ90、KJG2000系统，同时也逐渐出现了数字化网络监测管理系统、煤矿安全综合化系统。成为煤矿企业安全生产管理的必备安全系统，在很大程度上影响着煤矿的安全生产和管理。

2.2 煤矿安全监控系统

2.2.1 煤矿安全监控系统中传感器的类型

(1)甲烷传感器。使用甲烷传感器能够完成矿井内部连续性的CH4成分监控，检测CH4在抽放管道内和矿井环境中的浓度，同时还具有显示和声光报警的功能。矿井中主要的采煤面瓦斯浓度较高，需要将甲烷传感器悬挂在巷道上方，在风流稳定位置悬挂，并使其与顶板的距离控制在300mm以内，与巷道侧壁的距离控制在200mm以内；安装的位置需要方便进行维护和检查，且不能对煤矿的开采工作产生阻碍。在单巷掘进工作面，同样将甲烷传感器设置在煤巷、瓦斯涌出岩巷、半煤岩巷位置的相应位置，布置方式见图1。若工作面采用的是串联通风，则应将甲烷传感器T3设置在串联工作面通风机的前段。

图1 煤与瓦斯突出矿井巷掘进工作面甲烷传感器布置图

(2)一氧化碳传感器。煤矿开采中会产生具有易燃性质的一氧化碳，一般情况下一氧化碳传感器的标准浓度设置为0.002 4%以下，另外还有需要设置一氧化碳传感器的位置，如自然发火观测点、煤矿采区回风巷、胶带输送机滚筒下风侧的10～15m位置等。

(3)风速、风压传感器。用于对矿井环境内部空气流动状态衡量，是对风速和风压的检测，是对煤矿开采过程中易燃、易爆气体迅速排出的保障。一般来说，风速传感器设置的位置有一翼回风巷、回风巷、总回风巷，而风压传感器则主要是设置在通风机的风硐处。

(4)开关量传感器。开关量传感器主要是监控煤矿开采生产过程中多种机电设备的运行状态，从而保证工作的正常进行。温度传感器一般设置在通风机、风门、提升机以及水泵等位置。

(5)温度传感器。温度传感器悬挂在巷道的上方，与风流稳定位置的顶板距离不超过300mm，与巷道侧壁的距离不超过200mm。安装过程中需要注意一定要便于进行维护，不会对煤矿相关工作产生影响。通常情况下，温度传感器的标准为30℃。

2.2.2 煤矿监测控制系统的主要类型

随着煤矿监测控制系统技术的发展，当前煤矿安全生产管理应用中的类型较多，其中最为常见的有两种，一是采用公共接线，连接煤矿监测监控系统中地面中心站和煤矿矿井下分站，而采用专用线缆，将监测控制系统的传感器部分和煤矿矿井下分站进行连接，如图2。它属于一种PLC分站，在后方的传感器之间，需要采用一根专业线缆连接。这种类型的煤矿检测控制系统较为常见，存在的不足是维护管理方面存在一定缺陷。二是单纯使用公共接线方式连接系统的线路，并没有设置分站接线。在这种监测控制系统中，传感器装置的设置在总连接线缆中，若存在部分系统结构的传感器相对集中，则可对其设置分站进行集中控制，见图3。

图2 分站公共接线式安全监测监控系统示意图

图3 全总线式安全监测监控系统示意图

3 煤矿安全监测监控系统的选择管理

3.1 系统地面中心站

对于系统地面中心站的选择管理，安全监测监控系统的地面中心站系统结构部分一般来说选择最新配置的工控机，为信息的有效处理和传递提供保障。

3.2 系统结构中井下分站

重点是保证系统电力供应和监测设备能够处于正常的运行状态，在进行分组选择管理时，需要满足井下环境瓦斯超限断电的条件，保证分站的正常运行。同时，在不断运行的过程中，对电气设备的运行安全提供保障，选择使用隔爆型电器。

3.3 安全检测监控系统的通信

(1)系统通信方式的选择。目标是提升监测控制信号的传递效率，通信模式需要选取集中信息传递量的方法；通信传输过程中使用统一的通信协议标准，通过互联网进行的开放式传输。能够最大化地满足通信监测和控制管理。

(2)系统通信协议的选择。在设计过程中，采用的是国际标准的IP通信协议，结合相关管理信息网络系统，成立网络链接，以实现通信传输。

4 煤矿监测监控系统的重要性

4.1 智能数字传感器接入

煤矿监测监控系统相对应的传感器测量的方式是智能数字化模式，提升了检测的精确性，同时自动化性能较强。在煤矿开采生产的环境中，风速、温度、压力以及一氧化碳等指标，都能够通过数字化明确的显示出来，提升了系统的整体工作效率。

4.2 检测和控制的高效性

煤矿监测监控系统检测和控制的内容较多，如对线路中功率、电流等运行情况，井下中央变电所的电量分配情况等，另外还有水仓水位的检测，都实现了自动化检测和控制功能。

4.3 多媒体监控和动态显示

煤矿整个生产的监测控制活动都能够通过多媒体进行动态显示，有利于进行实时化的管理。通过动态显示，可完成对现场工作的数据采集和相关调节、控制。监控系统则能够实现任务和工作效率的优化组合，并同时完成对多个监控点的展示。

4.4 自动化系统

煤矿监测控制系统中心能够通过系统自动化互联，完成与工业化系统的连接，以实现监控信息并传递相关指令。这种自动化系统能够合理使用互联网将现场的信息传递到控制中心，从而获得有效的反馈信息，增强煤矿开采工作的安全性和有效性。

5 结语

综上所述，煤矿监测系统的发展与当前的信息化技术具有密切关系，而煤矿的安全生产和管理也离不开煤矿监测系统，可有效提升煤矿工作的有效性，并降低出现安全事故的可能性，促进煤矿产业的可持续、稳定发展。对煤矿监测监控系统的构建和管理进行有效分析，对于煤矿安全监测系统的设计质量具有重要意义。

[参考文献]

[1] 陆承文.煤矿井下供电设备监测监控系统论述[J].技术与市场,2015，(8):116-117.

[2] 张大勇.业以太网技术在煤矿集中监测监控管理系统中的应用[J].科技与企业,2016，(9):83-84.

[3] 刁 勇,张 轶.煤矿瓦斯抽采监控智能评价管理系统的设计和构建[J].中州煤炭,2016，(6):14-17.

[4] 郝跃飞.煤矿安全监测监控系统在应用中存在的问题及解决措施分析[J].工程技术(文摘版),2015，(33):164-164.

[5] 葛 琦.浅析煤矿安全监测监控系统的应用及发展[J].中国新技术新产品,2015，(19):179-179.

[6] 熊 洁.煤矿监测监控系统建设与管理探析[J].能源与节能,2017，(1):8-9.

[7] 何云文.煤矿安全监测监控系统故障快速处理技巧[J].能源技术与管理,2016,41(5):130-132.

[8] 郝建军.现代化煤矿监测监控系统有关问题研究[J].电子世界,2016，(5):57-58.