淺析監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在礦井安全生產(chǎn)中的發(fā)展與應用

摘要：該文就瓦斯監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在瓦斯防治工作中如何了解瓦斯實時變化情況，對其濃度進行監(jiān)測和控制進行了分析，具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：瓦斯 監(jiān)測監(jiān)控技術(shù) 防治 發(fā)展與應用

0 引言

在七十年代以前，礦井瓦斯氣體監(jiān)測只能依靠人工監(jiān)測來進行，而瓦斯監(jiān)測設(shè)備也十分落后，利用的設(shè)備是日本二十年代研制的光干涉原理瓦斯檢測儀，工人必須手持瓦斯監(jiān)測儀到現(xiàn)場進行人工操作監(jiān)測瓦斯。這種儀器易受環(huán)境溫度、壓力、視覺等因素影響而造成測量誤差，又不能連續(xù)檢查瓦斯，在瓦斯監(jiān)測過程中容易出現(xiàn)漏洞，無法正常監(jiān)測井下施工現(xiàn)場的瓦斯?jié)舛?，確保人們的生命產(chǎn)才安全。這時的監(jiān)測技術(shù)就是一人加一檢測儀器而已。

1 自動監(jiān)測斷電時期

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，我國于七十年代初期自行研制出了單體式瓦斯報警斷電儀，采用熱敏載體催化原理，它的測量原理是把環(huán)境中的瓦斯氣體物理量轉(zhuǎn)換為一定的電量信號，來測量出環(huán)境中的瓦斯值的大小。當瓦斯值超過規(guī)定時，發(fā)出聲光報警信號，并自動切斷被控電氣設(shè)備的電源，實現(xiàn)了瓦斯自動連續(xù)監(jiān)測與控制。改變了多年來單純依靠人工利用光干涉瓦斯檢測儀檢查瓦斯，往往發(fā)生因人為出現(xiàn)的測量誤差。這時的監(jiān)測技術(shù)可以說是形成了一個小小的監(jiān)測系統(tǒng)，由迎頭的瓦斯監(jiān)測儀器和斷電儀器兩個部分組成，呈現(xiàn)監(jiān)測范圍小，通訊距離短的特點。另外這種儀器還是單體式的，準確性和穩(wěn)定性都不高。隨著科技的進步，八十年代出現(xiàn)了集成電路和數(shù)字電路，這一技術(shù)被廣泛應用于儀器監(jiān)測設(shè)備中和礦井瓦斯監(jiān)測中，另外運用了電壓頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)和載波調(diào)制技術(shù)，把現(xiàn)場瓦斯電信號轉(zhuǎn)換成適于傳輸?shù)母哳l電信號，再經(jīng)過信號調(diào)制，后由傳輸線路送至地面，地面的接收裝置對其進行信號解調(diào)，這樣人們就可以在遠距離的地面觀察井下現(xiàn)場瓦斯變化情況。由于使用了集成電路和數(shù)字電路等技術(shù)，設(shè)備的監(jiān)測性能更加穩(wěn)定，準確性相應的得以提高。這時的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)初步形成監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)由瓦斯檢測儀器、斷電儀器、傳輸線路和地面接受裝置以及地面信號顯示裝置。但是不夠規(guī)范，只是一種系統(tǒng)的雛形。

2 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

由于煤礦安全技術(shù)的落后，導致事故的頻發(fā)，血和淚的教訓逼迫著煤礦人要求改變煤礦安全的落后面貌，引進新設(shè)備和新技術(shù)，做好瓦斯防治工作，避免類似災難事故的再次發(fā)生。八十年代，我國先后從英國和美國引進了兩套煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，在借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上研制出了符合我國煤礦開采特征的煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，它是由地面監(jiān)控機房、井下分站和各種傳感器組成，地面監(jiān)控機房內(nèi)有數(shù)據(jù)接受裝置和監(jiān)控主機。主機上安裝一套與井下分站等設(shè)備相匹配的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，井下有分站和各種傳感器，其中有瓦斯傳感器、CO傳感器、溫度傳感器以及斷電器等，附有示意圖例。這時監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)形成為一套比較完整的系統(tǒng)，基本上已經(jīng)滿足了礦井安全生產(chǎn)的瓦斯監(jiān)控技術(shù)要求，實現(xiàn)了遠距離瓦斯監(jiān)測監(jiān)控，地面可以實時監(jiān)控的一種技術(shù)。

3 網(wǎng)絡(luò)安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)

近年來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及與應用，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)也日趨完善，實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)的連接，人們可以通過網(wǎng)絡(luò)終端方便的查看井下安全監(jiān)控數(shù)據(jù)，至此，煤礦安全監(jiān)控技術(shù)形成了一套科學、規(guī)范的專業(yè)系統(tǒng)。地面實現(xiàn)主機與備機的實時安全切換而數(shù)據(jù)不中斷，并專門設(shè)置一臺網(wǎng)絡(luò)終端供各級領(lǐng)導查看和將監(jiān)控數(shù)據(jù)實時上傳給上級部門。井下實現(xiàn)了多分站全區(qū)域的安全監(jiān)控。下面附有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖。地面部分也就是所謂的地面監(jiān)控中心站，這里所顯示的是設(shè)備的主要部分，另外還有打印機、避雷器、大屏顯示等其他附加設(shè)備這里不作多述，地面中心站的主要功能就是全面監(jiān)控管理整個系統(tǒng)的運行情況，分析處理、集中顯示、統(tǒng)計存儲井下分站采集送上來的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的實時控制、監(jiān)控畫面及各類報表的編輯、制作；任意時段監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、打印；監(jiān)控信息的遠程傳輸和網(wǎng)絡(luò)通訊等，真正實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖像信息、文件的異地實時共享。兩臺監(jiān)控主機，其中一臺為備用，主機里安裝有配套的監(jiān)控軟件，這里以重慶煤科院研制的KJ90型煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件為例進行講解。數(shù)據(jù)傳輸接口：主要用于監(jiān)控主機與井下監(jiān)控分站之間的信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通訊及電氣本安隔離，負責轉(zhuǎn)換井下分站采集傳輸?shù)母鞣N監(jiān)測信號，發(fā)送監(jiān)控主機的各種控制命令。監(jiān)控主機：因為機內(nèi)安有系統(tǒng)軟件，所以負責對整個系統(tǒng)實施初始化，定義和修改井下分站、傳感器、控制器的類型、安裝位置、控制通道等重要參數(shù)；對模擬量傳感器的報警上下限、斷電器的斷電、復電值等參數(shù)進行多級別設(shè)定。給井下分站設(shè)置不同的信號采樣、巡檢周期，以主、從隊列兩種掃描方式實現(xiàn)對個別分站的重點監(jiān)控；用戶可在主機上根據(jù)實際需要進行相關(guān)操作等。監(jiān)控主機將監(jiān)測到的井下實時數(shù)據(jù)通過外網(wǎng)交換機以及內(nèi)網(wǎng)交換機分別傳給不同地方。

井下監(jiān)測分站:井下監(jiān)測分站是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備，具有智能化程度高、功能強、結(jié)構(gòu)簡潔靈活等特點。主要是給各類傳感器集中供電，實時采集和預分析處理各類傳感器的實測結(jié)果，通過數(shù)據(jù)傳輸接口與地面監(jiān)控主機進行實時數(shù)據(jù)通訊，向地面?zhèn)魉途赂黝惐O(jiān)控信息，執(zhí)行地面下發(fā)的各種控制命令。具有現(xiàn)實控制、超限聲光報警、斷電控制等多種功能。下附有分站工作結(jié)構(gòu)示意圖：

井下安全生產(chǎn)所涉及到需要安裝的模擬量傳感器一般有瓦斯、CO、風速、負壓、溫度、風量、管道流量、水位、等近二十余種。開關(guān)量有設(shè)備開停、風門、煙霧、饋電等十余種。

4 結(jié)語

監(jiān)控系統(tǒng)最主要的功能就是環(huán)境參數(shù)監(jiān)測和適時自動執(zhí)行斷電，以甲烷傳感器為例，環(huán)境監(jiān)測就是監(jiān)測現(xiàn)場瓦斯?jié)舛惹闆r，瓦斯?jié)舛纫坏┻_到或者超過傳感器的報警設(shè)定值，甲烷傳感器就會發(fā)出聲光報警，以提醒現(xiàn)場作業(yè)人員及時撤離采取措施進行處理。當瓦斯?jié)舛冗_到或者超過傳感器的斷電值時，瓦斯傳感器就會向分站發(fā)送信號，分站就會立即給斷電器下發(fā)一斷電信號，此刻斷電器執(zhí)行此命令斷去被控開關(guān)的電源.瓦斯爆炸的三個條件：瓦斯?jié)舛?、引火溫度和氧氣濃度，而監(jiān)控系統(tǒng)就是針對其中的瓦斯?jié)舛群鸵饻囟妊邪l(fā)的，電容易產(chǎn)生電火花，斷電就是杜絕在瓦斯?jié)舛雀叩那闆r下有電火花的產(chǎn)生。