煤礦安全生產監控系統的發展歷程分析研究①

趙立永 鄧永紅 段緒華

(華北科技學院，北京東燕郊 101601)

煤礦安全生產監控系統的發展歷程分析研究①

趙立永②鄧永紅 段緒華

(華北科技學院，北京東燕郊 101601)

本文以對地方中小型煤礦應用煤礦安全檢測與監控設備存在的問題和實際需求為背景，描述了煤礦安全生產監控系統的組成、發展歷程和發展趨勢。對兩種安全檢測與監控系統KJ90N和KJ73N的性能、功能、特點和實際應用進行了比較分析，認為煤礦安全檢測與監控設備的推廣與規范應用是我國中小型煤礦安全生產的迫切需求。

監控系統;KJ90N;KJ73N

0 引言

我國煤礦的安全生產正在穩定中呈現好轉狀態，但形勢依然嚴峻。我國煤炭產量占世界的煤炭產量31%，但是煤礦死亡人數卻占世界煤礦死亡人數的60%以上。長期以來，煤礦安全監控系統在我國的安全生產中發揮了重要的作用，具有“煤礦安全衛士”的功能。近年來，我們針對地方中小型煤礦，就安全監控設備的應用情況進行過調研，認為煤礦安全監控系統的好壞，直接影響中小型煤礦安全生產及礦區經濟的發展。我們認為，目前我國中小型煤礦應用安全檢測監控設備存在有如下問題：

1)煤礦安全監控設備的生產、安裝與銷售市場秩序較混亂;廠家、品牌與代理渠道繁多，雖然已經過了幾次整頓，但前景仍然不容樂觀。

2)相當的地區(產量較高，煤礦較多的縣市)竟然出現了將上百個煤礦分攤給十幾個廠家進行實施設計、安裝的尷尬局面。

3)形成了裝備的監測監控系統型號不統一;測量參數、范圍及系統功能不統一;局域網不統一;因聯網不通而管理和監管也無法統一的局面。

因此在地方煤礦中，為將安全事故隱患消滅在萌芽中，從根本上減少和杜絕重大瓦斯事故的發生，我們應該總結經驗，研究在地方煤礦中安全監測與監控系統在安裝、使用、管理中應采取的對策，提高裝備的使用和管理水平，發揮煤礦安全檢測監控系統充當“礦山安全衛士”的重要作用。總結出對這些安全生產監控系統進行功能和性能測試的相關參考標準，統一地方煤礦安全監控系統驗收標準，這是煤礦安全生產的重要保證措施之一。因此在我國地方中小型煤礦推廣并規范了應用煤礦安全監控設備，制定相關的驗收、管理和培訓機制仍然任重道遠，意義重大。為了應用好煤礦安全監控系統，就應該了解煤礦安全監控與檢測設備的組成、發展、特點和發展趨勢，特別是對一些常用的品種設備應該更加深入了解。

1 煤礦安全監控系統組成

煤礦安全檢測監控系統(簡稱監控系統)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。它廣泛應用于當今社會現代化工業和日常生活的諸多方面，當將其作為一種安全防御技術設施應用到煤礦生產當中，就稱其為煤礦安全監控系統(如圖1所示)。

隨著傳感器技術、電子技術、計算機技術、和信息傳輸技術的發展及其在煤礦的應用，為適應機械化采煤的需要，礦井監控系統有早期的單一參數監控系統，發展為多參數單方面監控系統這些多參數監控系統包括環境安全監控系統、水災監控系統、煤與瓦斯突出監控系統等。

1.1 測控分站

測控分站，簡稱分站。根據放置地點和防爆要求的不同，有井下和地面分站之分。分站的主要功能是采集由傳感器傳來的環境安全參數、設備工況參數等信息，并進行預處理。根據預先設置好的參數極限，發出超限聲光報警信號和斷電、閉鎖信號，與中心站通過傳輸道進行通信，傳輸被測量信息，接受中心站的命令。井上、井下信息的交換必須加安全柵隔離。

圖1 安全監控系統

測控分站的核心是以單片機組成的微型計算機系統，包括CPU，ROM，RAM，I/0接口，必須外設，系統軟件和應用軟件。

1)傳感器：傳感器是將被測的物理量轉換為便于傳輸和處理的電信號，經傳輸和測控分站連接，為測控分站提供信息。有的傳感器本身就是智能傳感器，輸出為數字信號，可以設置測控分站，由傳感器與中心站直接交換信息。

2)執行或控制裝置：執行或控制裝置是根據分站或中心站的命令，進行狀態轉換和控制的裝置，主要包括聲、光報警裝置，斷電、閉鎖裝置等。報警裝置的作用是根據安全參數的極限值，發出聲、光報警信號。斷電、閉鎖裝置的作用是在安全參數超限時，切斷工作面工作設備的電源，以免發生事故防止事故的擴大，從而實現工作面電源的閉鎖。

1.2 中心站

中心站的關鍵設備是主機，采用高可靠性的計算機，如工控機等作為主要部件。主機一般設置2臺，采用冷備份或熱備份的方式，互為備用。主機的作用是系統的生成、系統的管理以及進行數據處理和輸出，并進行必要存儲，必要時對關鍵設備實現控制。

就其技術而言，測控系統是傳感器技術、通信技術、計算機技術、控制技術、網絡技術等信息技術的綜合。

2 煤礦安全監控系統發展歷程

自20世紀60年代以來，隨著信號傳輸技術的發展，煤礦安全監控技術已經歷了四個發展階段。

第一階段，煤礦安全監控系統主要采用空分制信號傳輸方式，典型系統有法國的CT163/40煤礦監測系統、波蘭的CMM—20、CMC—1系統和中國的AU1系統。

第二階段，煤礦安全監控系統主要采用頻率區分信道的頻分制信號傳輸方式，大大減少了信號傳輸電纜的芯數，典型系統有西德的TF200系統。

第三階段，煤礦安全監控系統主要采用分時區分信道的時分制信號傳輸方式，其通信規程比較嚴格、抗干擾能力強、傳輸電纜與測試點數無關、結構簡單、配置靈活。典型系統有英國的MINOS系統、美國的DAN5400系統和中國的KJ4。

第四階段，煤礦安全監控系統采用分布式微處理器技術為基礎，以開發性、集成性和網絡化為特征，信號的傳輸方式還是屬于時分制范疇，典型系統有加拿大參透里昂600型系統、中國的KJ66和KJ90等系統。

3 煤礦安全監控系統的應用

3.1 KJ90N型煤礦安全生產監控系統的應用

KJ90N型煤礦安全生產監控系統(如圖2所示)，是重慶煤科院自主研制開發的。KJ90N具有良好的開放性和可伸縮性，采用模塊化設計，組態靈活。地面監控中心運行在標準的Ethernet TCP/IP網絡環境，操作系統平臺為中文Win98/ 2000/2003，可方便實現網上信息共享和網絡互聯。支持Internet/Intranet模式的Web系統綜合監控信息瀏覽。

圖2 KJ90N型煤礦安全生產監控系統

系統顯示畫面采用文本、圖形兼容方式，顯示信息直觀、生動，具有實時多屏顯示功能。具有實時數據存儲和各種統計數據存儲能力。數據存儲時間長、查詢和報表功能豐富，格式可由用戶編排。有系列化，多用途監控分站，功能豐富，具有甲烷斷電儀及甲烷風電閉鎖裝置的全部功能。有完善的數據停電保存能力，確保監測數據和設置數據信息不丟失。配有智能口，可采用RS485通訊方式的各種傳感器及設備。

3.2 KJ73N型型煤礦安全生產監控系統的應用

KJ73N型煤礦安全監控系統是集礦井安全監控、生產工況監控、瓦斯抽放監控及多種監控子系統為一體的新型煤礦綜合監控系統，而且該系統還能與KJ280型礦井工作人員定位管理系統有機的融合在一起，具有很強的兼容性。

KJ73N系統全套設備均由泰固德順煤機科技公司獨立研發及生產制造，自配套性強，性價比高，售后服務有保障。這對于技術落后的小型煤礦來說是比較好的，廠家或代理商可以提供售后技術支持和技術培訓，有助于安全監控系統的維護。

KJ73N系統主要由地面監控中心站主機KJ73N監控軟件、KJ55N型數據傳輸接口KJ73－G型礦用光端機、KJF86N系列監控分站、KDW0.3/660系列礦用隔爆兼本質安全型電源箱、各種監測傳感器及控制執行器等設備組成。

包括系統主控軟件、網絡終端軟件、報表查詢處理軟件、作圖軟件、圖形工作站軟件等。操作方便、網絡功能強大、可靠性好、支持C/S和B/S模式;支持異地遠程訪問，圖形軟件可支持矢量圖方式;全局聯網可支持WEBGIS方式，實現礦、局、市、省等各級聯網;利用公用無線網絡可實現GPRS分級安全信息分級報警功能。系統軟件能與企業構筑的INTERNET/INTRANET網絡環境能很好融合，真正實現安全監控信息網絡化共享。

4 結束語

圖3 KJ73N型煤礦安全生產監控系統

本文介紹了煤礦安全監控系統組成、作用，系統發展及應用現狀，煤礦安全監控系統技術的發展趨勢等。總結了KJ90N型與KJ73N型安全監控系統的功能、性能及特點，這對煤礦安全具有重要的意義。建立健全以檢測監控瓦斯通風參數為核心的安全監控系統，特別是管好、用好煤礦安全監控系統，是建立防治瓦斯災害的長效機制，遏制重大瓦斯事故，保證礦井安全生產的重大舉措。在地方中小型煤礦應用煤礦安全檢測與監控系統意義重大，應該逐步推廣并規范其應用。

［1］周英.采煤概論［M］．北京：煤炭工業出版社，2009

［2］李樹剛.安全監控檢測技術［M］．江蘇：中國礦業大學出版社，2008

［3］孫繼平，宋秋爽.煤礦安全生產綜合監控［M］．江蘇：中國礦業大學出版社，2008

［4］魏樂平.煤礦安全監控系統應用中存在的問題與對策［M］.北京：煤炭工業出版社，2009

The Production Safety Monitoring System Development and Analytical Research

ZHAO Liyong，DENG Yonghong，DIAN Xuhua

(North China Institute of Science and Technology，Yanjiao Beijing-East101601)

In this paper，the application Problems of local small and medium－sized coal mine safety testing and monitoring e quipment and the actual demand for background，describe the coal mine safety production monitoring system of the composition the development history and trend.Of the two safety testing and monitoring the performance of the system technology，function characteristics and application are analyzed，think coal mine safety testing and monitoring equipment promotion and standard application is the urgent needs of coal mine safety in production.

monitoring system;KJ90N;KJ73N

TD76

A

1672－7169(2011)03－0041－04

2011－04－28。項目基金：華北科技學院人才基金(062Y01)。

趙立永(1978－)，男，河北唐山人，碩士，現任華北科技學院電信系講師，研究方向：電力電子與電力傳動，傳感器與檢測技術。