淺論煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

1、淺論煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)                        摘要：煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產中有著重要地位。 關鍵詞：煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 0引言 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是融計算機技術、通信技術、控制技術和電子技術為一體的綜合自動化產品，當將其作為一種安全預防技術設施應用到工業(yè)生產和社會生活中時，就稱其為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在我國的工業(yè)安

2、全事故中，煤炭工業(yè)的安全事故較為頻發(fā)且性質嚴重，尤其以生產礦井瓦斯爆炸事故最為突出。為此，國家有關安全生產監(jiān)督管理部門專門制定了“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產”的十二字指導方針，由此可見，煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產中的重要地位。 1煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成 根據所述及概念，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測”，即檢測各種環(huán)境安全參數、設備工況參數、過程控制參數等；二是“控”，即根據檢測參數去控制安全裝置、報警裝置、生產設備、執(zhí)行機構等。若系統(tǒng)僅用于生產過程的監(jiān)測，當安全參數達到極限值時產生顯示及聲、光報警等輸出，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測系統(tǒng)；除監(jiān)測外還參與一些簡單的開關量控制，如斷電、閉鎖

3、等，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。 煤礦安全生產監(jiān)測控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級或三級管理的計算機集散系統(tǒng)，一般包含測控分站級和中心站級。每個測控分站負責某幾路傳感器信號的采集和某個執(zhí)行機構的控制，實現了采集、控制分散；中心站負責數據的處理、儲存、傳輸，實現了管理的集中。中心站與分站和計算機網絡之間的通信、傳感器到測控分站的數據傳輸、測控分站到執(zhí)行或控制裝置信號的傳輸，是通過傳輸信道實現的。 監(jiān)測系統(tǒng)一般由地面中心站，井下工作站，傳輸系統(tǒng)三部分組成。地面中心站一般有傳輸接口裝置和若干臺計算機，電源，數據處理及系統(tǒng)運行軟件，存貯、打印、顯示等裝置組成。為了計算機穩(wěn)定工作，一般還配備了機房恒溫調節(jié)，

4、不間斷電源等輔助設施。 井下分站和傳感器構成井下工作站。井下分站的作用是，一方面對傳感器送來的信號進行處理，使其轉換成便于傳輸的信號送到地面中心站；另一方面，將地面中心站發(fā)來的指令或從傳感器送來應由分站處理的有關信號經處理后送至指定執(zhí)行部件，以完成預定的處理任務，如報警、斷電、控制局扇開啟等；并向傳感器提供電源。 傳輸系統(tǒng)是用來將井下信息傳輸至地面和將地面中心站監(jiān)控指令傳輸至井下分站的信息媒介。信道，信息傳輸的通道，監(jiān)測系統(tǒng)大多采用專用通訊電纜作為信道。 傳感器與分站之間一般采用直接傳輸方式。我國國家標準規(guī)定傳感器的輸出信號應滿足以下幾種信號：模擬量信號有三種，頻率輸出（515HZ）；電流輸出

5、為05mA；電壓輸出為0100mV；開關量信號輸出一般有±0.1mA、±5mA和2001000HZ等。 2煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術指標 根據安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的組成，其主要技術指標，主要是以組成系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的技術指標為特征。 2.1測控分站容量：是輸入、輸出量的個數及類型。例如，模入8，開入4個接點信號、4個電流形式信號等；開出4個TTL電平、4個繼電器觸點輸出等。 接配傳感器：是指所接配傳感器的種類、型號、測量范圍、輸出信號形式、供電電壓、精度等。 檢測精度：是反映分站性能優(yōu)劣的主要指標之一，一般用滿量程的相對誤差來表示。數值越小，則檢測精度越高。 另外，還有分辨率

6、、轉換時間、傳輸距離等指標。 2.2中心站主機型號及配置：CPU型號，內存容量，硬盤容量，軟驅數量、規(guī)格，配置外設的種類、型號、數量等，另外，還有備用主機的情況。                             容量：即系統(tǒng)可帶分站的數量，例如，井下100個分站，地面10個分站。 傳輸速率：數字傳輸的波特率，例

7、如，600bit/s，1200bit/s。波特率越高，傳輸效率越高。 另外，還有傳輸距離、可靠性等指標。 2.3系統(tǒng)信息管理軟件開放性好：組態(tài)軟件數據庫提供了開放數據訪問接口，可以實現數據庫的二次開發(fā)。 安全性良好：所有的設計方案都充分考慮了系統(tǒng)的安全性，使用采集系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)的影響達到最小。 數據容量大：采用虛擬內存管理技術，理論上數據存儲是無限制的（受硬盤空間和內存大小的影響）。 另外，還有響應速度、運行是否穩(wěn)定、擴展性是否強、兼容性好等衡量指標。 2.4防爆及防爆標志根據國家標準的規(guī)定，爆炸危險環(huán)境用電設備分為2類。有瓦斯爆炸危險的礦井使用的電氣設備為I類，除瓦斯礦井以外的爆炸危險場所使

8、用的電氣設備為II類。II類電氣設備又分為A、B、C三級，這是根據使用場所的爆炸性混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流來分的。II類電氣設備還按最高表面溫度的不同，分為T1-T6共6組。防爆型設備在外殼上的總標志為：“Ex”。 防爆型電氣設備按防爆結構的不同，可以分為以下幾種類型：增安型、隔爆型、本質安全型、通風充氣型、充油型、無火花型、特殊型等等。 3煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的種類 監(jiān)測系統(tǒng)按工作側重點分為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和工況監(jiān)測系統(tǒng)兩大類。每種系統(tǒng)又可能包含若干子系統(tǒng)。如環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可能配備瓦斯突出預報子系統(tǒng)、頂板監(jiān)測子系統(tǒng)；工況監(jiān)測系統(tǒng)可能配有綜采監(jiān)控、膠帶監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

9、一般側重于監(jiān)測采掘工作面、機電硐室、采區(qū)主要進回風道等自然環(huán)境的參數，其主要功能為監(jiān)測低濃度沼氣（4%以下）、高濃度沼氣（4%100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風量、風速、負壓、礦壓、地下水、通風設施、煤塵、煙霧等參數，除實時顯示檢測數據外，還應按煤礦安全規(guī)程的要求及各礦井實際情況，在一定地點及工作場所設置報警（燈光、音響）和執(zhí)行裝置，以便防止和預報災害。 工況監(jiān)測系統(tǒng)一般側重于監(jiān)測機電設備，其主要監(jiān)測參數有采區(qū)產量、井下煤倉煤位、采煤機機組位置、運輸機械、提升機械監(jiān)控、設備故障監(jiān)測及效率監(jiān)測等等。但生產工況監(jiān)測信息并非全部要傳輸到集中監(jiān)控系統(tǒng)之中。 一些大的監(jiān)控系統(tǒng)通常包括環(huán)境監(jiān)測

10、與工況監(jiān)測兩大功能，適應性更為廣泛。 4煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的結構 煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結構分為集中式和分布式。 4.1集中式集中式控制是一種中心計算機直接控制被控對象的系統(tǒng)。其特點是信息采集、分析處理、信道管理，控制功能均由地面中心站計算機完成。數據傳輸量大、負擔繁重，中心站計算機是系統(tǒng)關鍵性節(jié)點，當中心站和傳輸通道發(fā)生故障時，將導致整個系統(tǒng)的癱瘓。 集中式控制系統(tǒng)大多為星型結構，其特點是結構簡單，將多個節(jié)點連接到一個中心節(jié)點即可；增加、擴展節(jié)點十分方便。中心節(jié)點是整個系統(tǒng)的“瓶頸”，該系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點。 4.2分布式分布式多級計算機控制系統(tǒng)，簡稱DSSC系統(tǒng)，

11、是實時控制系統(tǒng)中廣為采用的一種控制系統(tǒng)。所謂分布式多級計算機系統(tǒng)，就是由分布在不同地點，以協作方式互相配合進行工作的多計算機系統(tǒng)。一般在幾個地方設置執(zhí)行簡單任務的低檔計算機，而較復雜的任務則集中由中、高檔計算機去執(zhí)行。 煤礦監(jiān)測監(jiān)控分布式系統(tǒng)多用樹型結構來實現。樹型結構拓撲簡單，適合于礦井安裝施工；信息單一，系統(tǒng)的規(guī)模易于擴展，易于構成多級分布式系統(tǒng)。地面中心站只須用一根電纜直通井下，井下各分站都并聯在這根主傳輸電纜上。這種結構方式，分站連接十分方便靈活，可根據礦井現場情況靈活配置。由于分站與分站之間并聯連接，因此，任一分站的故障對其它分站無影響，分站的可靠性較高。但在首末分站距離較遠時阻抗難以匹配。