煤礦監測監控系統的建設現狀與發展研究

龐海云

摘 要：對煤礦監測監控系統的作用進行了闡述，介紹了煤礦監測監控系統的發展歷程，存在的問題以及未來的發展方向。

關鍵詞：煤礦安全；監控系統；現狀；發展

近年來我國對國外六七十年代開發的煤礦監控技術進行了廣泛的應用，并且已經在各種礦井監控系統得到了迅速的發展，相應的配套產品的開始的到廣泛的應用。如今，我國在煤礦中所使用的各種監測和控制系統就有十幾種之多，而且在國有煤礦中都已將配備了相應的監控系統。另外由于監控系統的設置，有效地改善了我國的煤礦安全形勢，在一定程度上提高了煤炭生產的安全性和現代化管理水平。

1 煤礦安全監控系統的現狀

1.1 國外煤礦安全監控系統的現狀

21世紀初開始，由于計算機技術，微電子技術以及通信技術的快速發展，機電一體化技術和自動化技術在部分國家已經開始應用，煤炭生產過程實現了自動化和集約化，開發出了自動化監控系統應用整個作業巷道，該系統是集語言、圖像、數據、網絡中的無線接入技術于一身的具有多種功能的監控系統，覆蓋全礦井的每一個生產和生產支持領域，實現了對綜采工作面和礦井運輸，排水，供電等相關設施的工作參數以及礦井中瓦斯的濃度等相關參數的有效監測和控制。美國的MSA系統，德國BEBRO公司的茂德系統等都是這個領域具有代表性的礦井監測監控系統。

1.2 我國煤礦安全監控系統的現狀

1983年至1985年的時間內，我國從美國和歐洲國家將其已經推出的幾十套不同類型的煤礦安全監控系統引入到我國的煤礦開采中。1985年以來，我國通過對其他國家技術的改良和研發，先后開發了KJ4，KJ66，KJ70，KJ75，KJ80，KJ90，KJ92等型號的監控系統，如今安防監控系統接近30種，但是這些系統都存在通用性差，智能化程度低等問題。

（1）大多數現有的煤礦安全監控系統主要是應用于特定的監控對象（如環境安全，改善交通運輸等）而設計的，我國的各種設備的制造商之間沒有統一的要求，使得設備，配件無法通用，而且很難對系統進行擴展和升級。

（2）當今在煤礦中所使用的安全監控系統沒有統一的通訊協議和物理層協議。在煤礦安全監控系統中所使用的現場總線主要有：英特爾公司BITBUS，德國的Profibus總線，德國博世公司的CAN和串行通訊總線（RS232，RS485），RS485串行通信總線傳輸方式是我國所主要使用的?？刂葡到y主要采取主從結構的傳輸方式，這種方式不能建立一個多主冗余系統，利用專用的現場總線通訊協議來實現各現有的子站之間的控制，相互兼容性低，低系統的可靠性和可用性比較差，無法滿足對作業系統的實時監控。

（3）現有的監控軟件主要是針對特定的監控目的而進行開發的，很難通過簡單的操作實現對多方面監測的目的，這種監測只停留在對監測量的收集，存儲、監控和超限報警以及功率曲線產出水平圖表和報表的輸出，主要是對基本的數據進行處理和利用的簡單形式。大多數監控系統只是對監測參數進行利用，但沒有監管的職能，這是很難實現對煤礦作業的安全監管。

（4）遠程智能故障診斷系統和遠程維護功能也是比較缺乏的，系統雖然可以對所要監控的對象進行實時的監控，但是對于生產過程中所出現的故障無法進行及時的診斷，這就需要依靠專業人員對故障進行分析和判斷，往往由于系統維護的不及時導致工作不能正常進行。

（5）當前所使用的監控系統缺乏煤礦事故決策支持系統的功能，很難對礦山事故進行及時的預測，預警，這樣就無法避免事故的發生，用戶也無法及時的獲取解決方案。礦山終端的監控設備不具備黑匣子功能，這樣就無法對事故產生的原因進行有效的分析。

2 我國監測監控系統的發展趨勢

2.1 發展品種齊全、高可靠性的礦用傳感器

國內監控系統所配備的傳感器存在兩個反面的主要問題：第一，就是品種單一，傳感器用于監測環境參數的比較多，但很少有傳感器被用來對生產設備工作參數進行監控；第二，現有的傳感器的準確度，可靠性存在很大的缺陷。發展高可靠性和品種多樣的傳感器是當前限制監控系統發展的主要方面。在新型傳感器的開發過程中，要有高起點，實現設備的高智能化。選擇新的一次敏感元件，有效利用微處理器，實現自動調零，自動校準等功能的運用，現場配備總線標準遠傳接口。對所要輸出的信號進行統一設置，由于環境安全參數的變化比較慢，可以使用的頻率信號進行輸出，這樣傳輸的互換性就會提高，數據處理更加的簡單，傳感器的互換性得以實現。傳感器要向復合型方向發展，對不同類型的傳感器進行有機組合，使用不同的一次敏感元件，運用相同的轉換，發送電路，對數據分時段進行采集和傳送。

2.2 發展專家診斷、專家決策系統軟件

我國的監控系統軟件，目前主要是用于對被檢測量的實時收集，存儲和曲線、圖形以及報表輸出，對最基本的數據進行合理的處理。開發專家決策，專家診斷的系統軟件是當務之急。例如對礦井中的瓦斯氣體進行檢測，在發生意外時，為員工提供最好的逃脫和避災路線，及時對人員和設備進行搶救，并提供有效的決策；對機械設備的故障進行及時的診斷。

2.3 發展覆蓋面廣的監測監控系統

如今我國生產監測和控制系統的公司或機構就已經超過了20家，其所生產的產品則主要是對環境安全參數進行監測，如果安全參數異常，就會執行報警或斷電控制。生產設備的監測，主要是對設備的開/關狀態進行監控，當然有些監測系統還可以實現對風扇速度和風門的有效調節。覆蓋面更廣的監測和控制系統的研發，對于煤炭生產的綜合自動化的實現打下了堅實的基礎。

采礦設備應設計成機電一體化產品，裝備，監控與遠程傳輸設備不可缺少，實現與工業局網絡的鏈接。開發，研制地面生產監測監控系統，對煤炭生產經營的各個環節進行監控。

2.4 規范網絡結構，實現網絡的標準化

中國的煤礦監測監控系統的子系統多基于獨立運行，兩級管理子系統通常是DCS系統，增加其網絡結構樹（中央車站級，子站層）。分層樹結構是一個分層的管理體系，配置靈活，易于擴展，成本低，但星型網絡結構比較復雜途徑的中間節點（中心站），以連接主被攝體之間的兩個節點（分站）特別是難以轉移阻抗匹配，從而不穩定的傳輸質量缺陷，應引起足夠的重視。

自20世紀90年代以來，監控系統的開發和發展都考慮了子系統之間的互聯，為工業局網的發展奠定了基礎，但選擇網絡結構時各種系統有不同的偏好。大柳塔煤礦監控系統中使用TOKEN-RING局域網，實現了邏輯環網，運用物理星型進行連接，傳輸速度較高而且還具有較高的可靠性，但是其成本相對較高。KJ66系統采用自主研發的Xdnet適時網絡，使用Novell網絡硬件介質，符合相關標準，這樣能夠對網絡文件進行一般管理，并可以直接應用低級別的協議實現數據的實時傳輸。

所以，計算機網絡適用的煤礦監測監控系統的研發，對網絡體系結構進行規范，這樣就能夠實現網絡的標準化。

總之，隨著科學技術的快速發展和進步，煤礦中的監測系統也會有單一監控功能向綜合信息系統的監測和控制，遠程監控，設備故障排除和災害預警的方向發展，全面發展煤礦安全監測監控系統的功能，實現煤礦生產的安全。

參考文獻

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