煤礦監控監測系統的基本構成及發展趨勢

趙 艷

(長治市煤礦技術服務中心，山西 長治 046000)

煤炭是國家重要的能源原料之一，其安全生產問題需要引起廣泛的重視。近年來我國的能源建設實現了快速發展，煤炭安全生產需要得到進一步的關注。盡管最近幾年的時間里，國內煤炭生產安全問題得到了好轉，但是依然面臨嚴峻的形勢和局面。長期以來，我國的煤礦事故數量及死亡人數高居不下，對國家財產及人身安全構成了巨大的威脅。在煤礦安全生產過程當中，監控監測系統具有重要的作用與意義。隨著信息技術與煤炭產業的快速發展，煤礦監控監測系統面臨著一系列全新的挑戰。

1 煤礦監控監測系統的安全、生產監控與自動化

1.1 綜合自動化監控網絡

當前煤礦監控監測系統均使用工業以太環網構建，是自動化的集成網絡平臺，主要由調度監控中心網絡平臺和工業以太環網構成。

在煤礦調度室中，設置有一臺核心工業以太網交換機。而在地面積極煤礦井下構建一個統一化1 000 M/s環網，同調度監控中心核心同交換機進行連接構建環網，建立工業以太環網骨干網絡。各個生產監控子系統和工業電視編碼器依照就近原則同環網交換機進行接入，運行于獨立網段內，以交換機和集團的局域網進行連接。

在綜合自動化監控網絡中，實施調度監視并查詢煤礦的生產情況，監視并控制各類關鍵設備。網絡安全同煤礦的生產緊密關聯，因此網絡安全尤為重要，需要采取病毒防治、網絡隔離、網絡管理等多種手段加強綜合自動化監控網絡的安全性與可靠性。

1.2 調度中心監控及顯示系統

調度中心在煤礦調度、監控、安全生產以及預警中居于中心地位，煤礦的管理者主要通過調度中心對煤礦的安全生產狀況進行操作，對煤礦進行管理。在調度室內，硬件及軟件設備為核心設備，硬件設備同煤礦運營狀況息息相關，是煤礦實現綜合自動化的根本。調度中心能夠為煤礦決策指揮及生產調度提供正確化、科學化的數據支持，有效保障煤礦的生產安全，可以對各類突發事故及自然災害進行有效預防，并采取相應措施進行處理，提高煤礦生產的安全性。

煤礦工業電視系統能夠實現視頻成像，能夠通過視頻的形式將煤礦工人的實時勞動畫面向地面傳送，方便煤礦管理者掌握具體情況。煤礦管理者通過視頻畫面，可以對全局有所掌控，能夠及時發現可能出現的突發事故，確保煤礦的高產及高效。

地面監控點有教廣的分布，同時和監控中心有較遠的距離，需要固定在前端攝像機并使用彩色轉黑白的高清晰攝像機，以確保監控采集視頻信號的可靠、清晰及穩定。這類產品有著較高的圖像線數，能夠根據背景明暗對工作方式進行轉換。調度中心UPS電源對地面監控點進行集中供電，以確保系統可以實現長時間的穩定高效運行。

1.3 安全監測子系統

1.3.1 煤礦安全監控監測系統

在煤礦生產過程中，煤礦安全監控監測系統能夠有效保證煤礦的安全生產及人身安全，提升生產效率，提高煤礦的現代化管理水平，及時了解煤礦生產當中存在的安全問題，對煤礦的各類安全參數進行全面把握，從而實現早期預報災情，并自動處理，有效規避各類安全事故的出現。

當前國內所使用的煤礦安全監控監測系統主要為總線式及分站式兩類。在總線式監控監測系統中，實現了傳感器同總線電纜的直接連接，有效降低了電纜使用量，在安裝維護上也有較低的工作量，這是未來的主流發展趨勢，但是由于較高的投資，當前并未實現廣泛普及與應用；分站式監控監測系統投資較少且技術較為成熟，因而在煤炭產業中實現了廣泛的應用。

煤礦安全生產監控監測系統在獨立網段中運行，以工業級防火墻同煤礦局域網實現連接。

1.3.2 礦壓監測系統

在煤礦安全生產過程中，礦山頂板壓力是影響安全的一個重要因素。在煤礦信息化系統當中，礦山頂板壓力監測是重要的構成部門，對于煤礦安全生產具有重要作用與意義。在煤礦生產過程中，為了有效減少由于巷道片幫或是頂板垮落而引發的安全事故，需要針對礦山壓力及巷道頂板的離層情況采用頂板壓力監測系統進行實時監測，從而做到動態化監測，對安全事故進行提前預測。在煤礦頂板壓力監測系統中，主要由工作面巷道離層監測、回采工作面支架壓力監測等多個部分構成。

而在煤礦礦壓監測系統中，主要由離層傳感器、通訊主站、通訊分站、壓力分機、上位機、接收主機以及數據分析軟件等多個部分構成。

各個通訊分站向煤礦礦井中的通訊主站以專用通信電纜進行傳輸，之后以礦井通訊電纜向地面的監控中心進行傳輸。主站以及各個分站配備有防爆電源，即便斷電之后還具備延時2 h的供電能力，確保設備的正常用電。

1.3.3 束管監測系統

煤礦煤層容易出現自燃的情況，所以需要采用煤礦束管色譜監測系統，確保對各類條件及因素進行實時監測。在這一系統之下，主要針對煤礦重點區域內的各類氣體如CO、CO2、O2、CH4、N2、C2H4、C2H6等進行全天候監測，對于發火點溫度的變化進行及時預測與預報，從而提供給煤礦瓦斯事故及自然火災必要的數據及依據，是煤礦安全監控監測的子系統，具有重要的作用與意義。

2 煤礦安全監測監控系統的主要對象

煤礦生產時一類特殊的行業，在很多地方都極易出現事故，在安全生產過程中存在較多的風險，煤礦需要加強防水、防火、防突、防冒頂及瓦斯爆炸等多方面的安全工作，所以需要對每一個元素引起足夠重視。

在煤礦安全監測監控系統當中，重點監控以下對象：風量、溫度、水倉水位、O2、CO、粉塵、風機負壓、膠帶機頭煙霧、風墻兩側風壓參數等，同時也需要對機電設備運行參數進行監控，做到對煤礦安全生產情況的實時監測。

新型的傳感器對上述參數相關數據進行收集，并將信號通過信號電纜向地面的監控室實時傳輸。地面的監控室對信號進行處理，并分析信號，進而作出相應的判斷。一旦某一數據不正確，就會馬上發出警報，停止作業，待數據恢復正常之后，再進行生產。

3 煤礦監控監測系統的發展趨勢

3.1 集散式結構和開放通信模式

對于煤礦監控監測系統而言，其結構會向著主站+分站式結構不斷發展，各個分站對數據及信號進行采集，預處理信號及數據，而主站則精確處理各類數據及信號。煤礦中的各個設備在通信上使用標準協議，可以對多種自動化控制系統進行兼容。廠商在設備生產上需要遵循統一標準，進入到市場中的設備必須要符合相關標準，便于煤礦構建多節點安全監控監測網絡，實現信息及資源的全面共享。煤礦的監控監測場所有較大的流動性，可以實現監控監測設備的移動及隨機接入，構建開放型的監控監測系統，具備較強的兼容性，有升級及擴展裕量。

3.2 發展智能化數據處理功能

我國煤礦監控監測系統在多年的發展中堅持不斷革新，取得了較大的進步，但是在安全問題的處理上依然存在較大欠缺。

當前國內大多數煤礦監控監測系統依然延續傳統進口設備功能，更多的是簡單處理煤礦數據，一旦數據超標，就會進行報警，但需要監控室有專人全天候進行值班，對于人員有較高的依賴性，在這一過程中就會存在較多誤差，此外也由于煤礦管理水平上的差異，對煤礦安全生產產生影響。因此煤礦監控監測系統應當朝著智能化的方向不斷發展，能夠對各類參數進行智能監控，實現智能化提示及報警，假如報警沒有引起煤礦人員注意，則及時采取切斷電源的操作，通過設備停電的方式停止作業。

3.3 提高煤礦分站的智能化

將煤礦監控監測分站用設備控制箱緊密聯系起來，提升智能化水平，研發出新一代的煤礦傳感器，充分運用單邊機的巨大優勢，確保煤礦基站可以實現自行診斷及自行校正，對設備開關進行智能化控制，有效降低安全事故的發生幾率。

4 結 語

對于煤礦而言，需要對安全生產管理引起足夠重視，對煤礦作業環境進行改善，對于違規生產的情況進行組織，有效降低事故發生的幾率，確保煤炭產業的長遠穩定發展。隨著社會的不斷進步，國家更為重視“以人為本，科學發展”，因此一套完善的煤礦監控監測系統至關重要，能夠有效滿足煤礦安全防控的實際需求。隨著科技的不斷進步，煤礦監控監測系統將向著智能化的方向不斷發展，為煤礦安全生產保駕護航。