关于煤矿安全监测与监控系统的应用及发展分析

关于煤矿安全监测与监控系统的应用及发展分析摘要：煤矿安全监测监控是实现矿井安全生产预防事故的主要措施之一,也是现代化矿井管理水平的重要标志。通过对监测监控系统的研究,使煤矿监控系统的安全可靠性大大提高,对确保煤矿安全生产将起到一定的作用。本文浅谈了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的发展现状和存在的问题，对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的发展提出了展望。关键词：煤矿监测监控系统安全信息化自2000年以来，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井陆续在装备矿井监测监控系统。系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率，同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。为保障煤矿的安全生产，除进一步加强煤矿安全管理意识外，关键是建立煤矿井下安全监测监控系统，形成煤矿井上、井下可靠的安全预警机制和管理决策信息通道。所以当前现代化矿井的生产不仅要解决煤矿生产过程中存在的安全问题、生产自动化的问题、又要了解各种与生产经营相关的信息。建立安全生产、调度和管理网络系统，对井上、井下安全生产全面了解，靠及时准确的信息指挥生产和防止各种事故的发生，已成为煤矿设计工作必须解决的问题。一、煤矿安全检测与监控系统的作用及现状在煤炭行业中,矿井安全监测监控系统是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术等多种技术在矿井安全生产监控领域应用的产物，对保障煤矿安全生产，提高生产效率和机电设备的利用率都具有十分重要的作用。矿井安全监控系统一般由三部分组成:①中心站(包括应用软件、计算机及外围设备)；②信息传输装置(包括传输接口、分站、传输线、接线盒等)；③传感器和执行装置。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度等环境参数和矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备工作状态进行监测和控制，用计算机分析处理并取得数据的一种系统。安全监控系统可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施。另外通过对被测参数的比较和分析，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大；在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息。我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大安全装备。由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。特别是近年来由于老系统服务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。二、国内安全检测与监控系统存在的问题2.1传感器质量和性能差与安全监测监控系统配接的甲烷传感器和CO传感器已成为矿井瓦斯综合治理和监测煤炭自燃发火灾害预测的关键技术装备，并越来越受到使用单位和研究人员的普遍重视。但在现场使用中，虽然系统主机、分站以及软件已经不断进行升级，但国产安全检测用的传感器几乎全部采用载体催化元件，长期以来我国载体催化元件一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校频繁、灵敏度漂移以及制作工艺水平低等缺点，严重制约着矿井有害气体的正常检测。另外《煤矿安全规程》中对甲烷传感器的调校有严格的规定，调校工作需要专用器具和标准气样，对调校人员的技术水平有一定的要求。很多煤矿往往由于缺乏专业技术人员等原因而不能按时对系统进行维护和调校，甚至从不调校，严重制约了矿井有害气体的正常检测。2.2通信协议不规范，可集成性差因为没有一个符合矿井电气防爆等特殊要求的总线标准，所以现有生产厂家的监控系统的通信协议几乎都采用各自专用的，互不兼容。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。在使用中，个别系统虽经多次升级改造，仍不能实现系统资源的有效共享，形成了一个个独立的“信息孤岛”，严重阻碍了矿井安全生产管理水平的进一步提高。2.3诊断功能有待加强，系统的可维护性低现场设备在线故障诊断、报警、记录功能不强，现场设备的远程参数设定困难，影响系统的可维护性。作为管理维护监控系统的辅助手段，部分系统只能对系统的通讯状况诊断，不能详细地判断故障的性质和故障点。但实际工作中要求能迅速判断出分站、传感器或电缆故障之间，或短路报警与真实超限之间的区别为维护人员提供故障的类型和方位，以便于迅速处理故障地点。2.4现场管理和维护水平欠缺尽管各省市煤炭管理部门都强制性要求各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，而且近几年再次加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。另外，在大多国有煤矿还存在着监测监控方面的管理制度不够健全、对已经存在的监测监控管理制度执行不严、对监测监控系统的监督管理不到位等问题，严重地制约着安全监测监控系统的正常运行。三、煤矿安全检测与监控系统的发展趋势随着计算机技术、网络技术、通信技术、微电子技术的进一步发展,矿井设备自动化水平不断提高,现代化的生产和管理在煤矿行业中不断推广。为了满足现代煤矿安全生产和信息管理的要求,煤矿监控系统朝着网络化、标准化、智能化的方向发展,并从单一监控功能向性能可靠、功能强大的全矿井综合监控信息系统发展。3.1网络化随着煤矿规模化生产程度和监控要求的不断提高,矿井范围越来越大,由单纯的参数数据监控发展到数据、语音、图像混合监控,要求通讯网络具有良好的开发性、较大的传输带宽和距离以及多种数据传输方式(数据通信、视频语音通讯等)。现场总线技术在煤矿监控系统中广泛应用,扩展了监控系统的功能,信号传输为时分制或调频信号,由于受现场恶劣环境和电缆带宽的限制,只能传输数字语音信号,通信速率偏低,难于满足现场图像视频多媒体信息的实时传输要求,目前图像监视采用单独的工业电视系统。随着工业以太网技术的迅速发展,它不仅应用于监控系统的监控级,而且已经开始用于现场设备网络。通过基于嵌入式的网络协议转换器将现场总线(与现场设备相连的支路网络)和工业以太网(与管理层相连的主干网络)有机结合应用于监控系统中,充分利用两者的优势,建立基于现场总线和工业以太网的煤矿实时监控综合信息系统,将现场监控层、信息传输层和信息管理层连成一个完善的监控网络,融合各种信息(参数数据、语音信号、图像视频等),共享系统资源和信息,实现整个煤矿矿区或更大范围的监测、控制、管理,这是煤矿监控技术发展的必然趋势。3.2标准化3.3智能化突发灾害、生产设备故障是影响煤矿安全与生产的两个主要因素。如何对突发灾害进行预测与预报以及对生产设备故障进行诊断是煤矿监控系统研究难题和方向。在监测灾害的同时,将现代的预测理论(灰色理论、混沌理论等)与专家决策智能模块引入监控系统,使之形成状态监测、灾害预报与处理决策支持功能智能系统,更加有效地防止灾害的发生。生产设备故障监控系统应具有以下基本功能:通过对工况的监测,判断故障的发生;发生故障后,监测出故障源的位置,确定故障的原因;判断故障的严重程度,采取包括启动保护系统等必要的措施。将专家系统和网络技术引入到生产设备故障监控系统建构远程故障诊断专家系统,结合相关领域的专家和经验丰富的技术人员,建立相关煤矿知识库和构建推理机,共享网络数据和更多的技术支持,利用实时监控系统,对采集的参数数据、视频和音频信号进行专家综合推理和诊断,更加及时、准确定位故障并采取相应措施。因此,智能化是煤矿监控系统的又一发展趋势。四、结语随着科学技术的不断发展,煤矿安全监控系统将由单一监控功能向全矿井综合信息监测控制系统发展,实现远程监测、监控、监管、设备故障诊断和灾害预警与决策等功能,为煤矿安全生产打下坚实的基础。参考文献[1]曾宇航我国煤矿安全监控系统研究综述[期刊论文]-软件导刊2010(7)[2]王国臣.矿井安全综合视频监控系统的发展[J].煤炭技术,2006(8)[3]贺嘉玉信息技术在煤矿瓦斯监测监控领域应用状况分析[期刊论文]-科技资讯2007(6)[4]晋发洲张传亭煤矿监测监控通信技术的发展[期刊论文]-煤矿自动化1998(4)[5]谷守禄,鲁远祥.煤矿监控系统的发展概况及趋势[J].中国安全科学学报,1997(12)