監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用

1、監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用摘要：受中國現(xiàn)實(shí)的煤礦生產(chǎn)條件所限，瓦斯氣體檢測監(jiān)控單純依賴人工，由工人手持檢測儀深入煤礦開展相關(guān)監(jiān)測監(jiān)控工作。然而，人工監(jiān)測監(jiān)控?zé)o論是在儀器設(shè)備使用上，還是人工勞力本身等方面，均極大地受限于煤礦環(huán)境；無論是在監(jiān)測監(jiān)控的準(zhǔn)確性方面，還是安全性方面，均得不到有效保障。基于此，從當(dāng)前中國煤礦生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的角度出發(fā)，闡述了現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展情況，以期為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展提供一定的借鑒。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)；煤礦；安全生產(chǎn)；瓦斯監(jiān)測0引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等研發(fā)和攻關(guān)方面取得了突出成績，極大地推動(dòng)了中國社會經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展。現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)作為

2、一種不可或缺的技術(shù)體系，在各行業(yè)，尤其是化工、煤炭等國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)性行業(yè)中被高度重視。波蘭、法國、美國等發(fā)達(dá)國家對于監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的研制和應(yīng)用起步比較早，而中國起步比較晚，無論是技術(shù)的成熟度，還是推廣應(yīng)用范圍，都還有極大的上升空間。1現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用概述從廣義上講，煤礦安全生產(chǎn)過程對于現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用主要是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息管理技術(shù)、傳感器技術(shù)開展對于礦井內(nèi)部相關(guān)氣體（比如CO2、CO、CH4等）、環(huán)境參數(shù)（溫度、壓力、濕度、風(fēng)速）和其他動(dòng)力參數(shù)（比如局部通風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、主要通風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)）的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制過程。作為一種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其監(jiān)測監(jiān)控功能的展開依賴于各組

3、成部分，比如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、MCU、CAN總線隔離器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和若干功能傳感器等。整個(gè)過程大致如下：由CAN總線作為介質(zhì)將信號傳遞至傳感器，途徑協(xié)議轉(zhuǎn)換器傳至CAN總線隔離器篩分、處理，后借助TCP/IP協(xié)議由CAN總線接口傳輸至數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在此過程中，鑒于煤礦安全生產(chǎn)與礦井瓦斯氣體濃度密切相關(guān)，所以，對CH4風(fēng)電閉鎖控制、超限聲光報(bào)警等方面的應(yīng)用較為關(guān)鍵。瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建乃至正常運(yùn)行離不開礦井采煤、掘進(jìn)工作面實(shí)時(shí)位置而開展的活化處理，這一過程是以平面圖為基本參照的，通過收集反饋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)了解礦下工作進(jìn)度，從而掌握諸如瓦斯?jié)舛?、分布等方面的詳?xì)信息，以便開展分析與評價(jià)、預(yù)測乃至預(yù)警等工作。另

4、一方面，礦下通風(fēng)系統(tǒng)是基于采掘工程平面圖構(gòu)建的，其運(yùn)行過程離不開相關(guān)通風(fēng)設(shè)施的設(shè)計(jì)和布置，比如監(jiān)測表和說明牌等。其中，監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)中具有代表性的有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)控發(fā)展過程以及具體形式的不同，有點(diǎn)對點(diǎn)、切換控制電路、微處理器監(jiān)控、外掛多媒體監(jiān)控、多媒體監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等之分。無論采用何種監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)，過程運(yùn)行的核心都是提供全方位、多層次管理，以保證煤礦生產(chǎn)的時(shí)效性和嚴(yán)密性。2煤礦現(xiàn)代安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)與國外發(fā)達(dá)國家相比，中國煤礦現(xiàn)代安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)起步比較晚，近年來，除了引進(jìn)外來先進(jìn)技術(shù)并消化吸收之余，還有部分有自主知識產(chǎn)權(quán)，比如由重慶煤炭科學(xué)院、遼寧煤炭科學(xué)院共同研制的KJ

5、66、KJ75等礦下氣體監(jiān)測系統(tǒng)，在部分煤礦中推廣應(yīng)用。盡管如此，相當(dāng)一部分礦下生產(chǎn)的監(jiān)測監(jiān)控過程仍以模擬數(shù)據(jù)的方式開展，即將氣體濃度轉(zhuǎn)換為電磁脈沖信號。與現(xiàn)代監(jiān)測系統(tǒng)相比，這個(gè)過程的抗電磁干擾能力有待提高。另外，從整體情況來看，中國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)硬件、軟件投入比例方面有所失衡，企業(yè)過分重視硬件質(zhì)量，忽略了軟件本身所賦予的監(jiān)測監(jiān)控能力。當(dāng)前，中國煤礦現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：a)操作可靠性和便捷度相對比較高，這與現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)多以Windows操作平臺為基礎(chǔ)，具有可視化界面、強(qiáng)大的功能導(dǎo)向和便捷人性化的操作方式密不可分。同時(shí)，其具有語音播報(bào)、音頻報(bào)警等先進(jìn)功能，能夠自

6、動(dòng)糾錯(cuò)，極大地改善了監(jiān)測監(jiān)控過程的可靠性；b)性價(jià)比高。煤礦礦井需要分站式設(shè)計(jì)與管理，現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)能夠分站式管理與運(yùn)行，解決多信號互相干擾的問題，與多種電流、電壓信號兼容，極大地提升了設(shè)備的使用率和利用效率；c)能夠適應(yīng)復(fù)雜的礦下工作環(huán)境。現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)擺脫了惡劣環(huán)境（比如濕度大、腐蝕性和易燃易爆氣體濃度高、礦塵濃度大以及空間范圍狹窄等），極大地解放了勞動(dòng)力，可靠性比較高，能夠接受惡劣環(huán)境的挑戰(zhàn)與考驗(yàn)；d)充分利用電氣防爆和無線傳輸技術(shù)。這一技術(shù)全面落實(shí)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)防爆標(biāo)準(zhǔn)，符合安全規(guī)程相關(guān)要求，同時(shí)，采用差分平衡的方式開展無線傳輸，極大地提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性。3現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

7、運(yùn)用中存在的問題3.1監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備水平參差不齊中國煤礦資源的儲量比較大，是世界重要的煤炭產(chǎn)地。然而，國內(nèi)煤礦生產(chǎn)企業(yè)水平良莠不齊，無論是生產(chǎn)規(guī)模，還是安全生產(chǎn)防護(hù)方面，差距都比較大?？梢哉f，中國的煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀是，國有煤礦為主、中小規(guī)模并存，這一情況導(dǎo)致中國煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管難度比較大，無論是在技術(shù)裝備水平方面，還是安全生產(chǎn)質(zhì)量等方面，與世界先進(jìn)水平相比差距比較大?；诖?，中國政府相關(guān)監(jiān)管部門自2012年開始便圍繞煤炭行業(yè)存在的問題展開系列整頓，但嚴(yán)峻形勢仍舊擺于行業(yè)眼前。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國為數(shù)不多的大型煤礦中，相當(dāng)一批煤礦未按照規(guī)定投放瓦斯抽放裝備，僅2012年上述問題便不同程度地存在于20余家

8、企業(yè)中。此外，更嚴(yán)重的是，30余家企業(yè)完全缺少瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，更別提網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)；同時(shí)，相當(dāng)一部分中小煤礦，無論是生產(chǎn)設(shè)備，還是監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，長期運(yùn)轉(zhuǎn)超負(fù)荷，更新滯后，安全隱患較多，令人堪憂。3.2安全生產(chǎn)現(xiàn)代化監(jiān)測監(jiān)控水平不理想眾所周知，煤礦所在地自然環(huán)境惡劣，事故災(zāi)害多發(fā)，煤礦安全事故傷亡人員數(shù)量一直居世界前列，而瓦斯事故在煤礦安全事故中占有較大的比例，人員傷亡率高，同時(shí)，還會對礦井巷道和設(shè)備造成不可估量的損害，可以說，這既毀壞生產(chǎn)運(yùn)行，又危及工作人員的生命安全?；诿旱V生產(chǎn)環(huán)境的特殊性、復(fù)雜性，與安全生產(chǎn)的高難度系數(shù)，再加上中國絕大多數(shù)煤礦為瓦斯礦井的客觀事實(shí)，安全生產(chǎn)形勢更加嚴(yán)峻。然而

9、，目前中國絕大多數(shù)煤礦生產(chǎn)過程仍舊依靠人力，屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，無論是進(jìn)礦生產(chǎn)，還是下礦安全監(jiān)測，都由工人親自施行，現(xiàn)代化監(jiān)測監(jiān)控覆蓋率非常低，完全覆蓋率不到60%。由此可見，安全生產(chǎn)現(xiàn)代化監(jiān)測監(jiān)控水平不盡如人意。4監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)未來發(fā)展趨勢4.1自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，中國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控逐步向自動(dòng)化方向邁進(jìn)。基于無線傳感器完成對礦井下氣體信號（比如CH4濃度、分布特點(diǎn)等）、環(huán)境信號（溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向）的采集、處理，編碼形成數(shù)據(jù)，通過有線或無線方式將其輸送至應(yīng)用服務(wù)器端口，經(jīng)歸類、整理分別放置于對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫列表中，供客戶端查詢、分析和利用。4.2安全生產(chǎn)

10、過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控對于動(dòng)態(tài)監(jiān)控過程的需求是基于煤礦生產(chǎn)過程所具備的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化屬性而產(chǎn)生的。為了獲得實(shí)時(shí)、有價(jià)值的生產(chǎn)信息，對于生產(chǎn)過程中每一環(huán)節(jié)信息的采集、科學(xué)統(tǒng)計(jì)、分析與處理便顯得尤為重要。可以說，數(shù)據(jù)僅為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)切實(shí)了解其背后所反映的生產(chǎn)問題，發(fā)現(xiàn)其他相關(guān)因素間的關(guān)聯(lián)才是重點(diǎn)，這是科學(xué)制訂控制方案的關(guān)鍵。因此，基于收集的數(shù)據(jù)全面建立數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)分析過程提供第一手資料，是監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)開展的基礎(chǔ)。通過合理篩選，去除數(shù)據(jù)源中無利用價(jià)值（無任何內(nèi)在關(guān)聯(lián)、偶然性事件等）的數(shù)據(jù)，按照一定順序（比如時(shí)間順序等）排列，是推動(dòng)現(xiàn)代化、科學(xué)化監(jiān)測監(jiān)控的核心環(huán)節(jié)。5結(jié)語中國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)處于初步發(fā)展階段，上升潛力與空間較大，如何從控制理念出發(fā)，充分借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀、典型的應(yīng)用案例并加以引進(jìn)、吸收，同時(shí)，基于自身現(xiàn)狀開展自主研發(fā)設(shè)計(jì)攻關(guān)，值得整個(gè)行業(yè)重視。在敘述中國煤礦安全生產(chǎn)對現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的需求的基礎(chǔ)上，闡述了現(xiàn)代安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的現(xiàn)狀及其特點(diǎn)，然后從監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備水平參差不齊、安全生產(chǎn)現(xiàn)代化監(jiān)測監(jiān)控水平不理想兩個(gè)方面說明了當(dāng)前存在于中國煤礦現(xiàn)代監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)中的問題，最終從自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理、安全生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控兩個(gè)方面展望了中國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。參考文獻(xiàn)：1馬龍，劉春富，付淑玲，等.在用煤礦監(jiān)控系統(tǒng)甲烷超限斷電控制時(shí)間測試技術(shù)探討J.煤礦安全，2010