摘要：煤礦的瓦斯災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，不僅威脅井下人員生命，摧毀礦井設(shè)施，迫使礦井停產(chǎn)，而且需要投入大量人力物力搶險(xiǎn)救災(zāi)。因此，對(duì)瓦斯參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并對(duì)其抽放進(jìn)行智能控制已勢(shì)在必行。煤礦抽放瓦斯，既可以解決煤礦瓦斯災(zāi)害，又可以變廢為寶，產(chǎn)生潔凈能源，減少大氣污染。采用瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，能有效地對(duì)瓦斯抽放狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)調(diào)控，使之在最佳狀態(tài)下工作。本文對(duì)煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行闡述，同時(shí)介紹了其存在的問題及其解決措施。

關(guān)鍵詞：煤礦 瓦斯 監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

我國(guó)礦井瓦斯監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低水平到高水平的發(fā)展過程。從新中國(guó)成立初期到20世紀(jì)70年代，煤礦下井人員主要使用光學(xué)瓦斯檢定儀、風(fēng)表等攜帶式儀器檢測(cè)井下環(huán)境參數(shù)。20世紀(jì)60年代初期，我國(guó)開始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。20世紀(jì)70年代瓦斯斷電儀問世，裝備在采掘工作面、回風(fēng)巷道等井下固定地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)及超限時(shí)自動(dòng)切斷被控設(shè)備的電源。隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯檢測(cè)報(bào)警儀、瓦斯報(bào)警礦燈。1983年至1985年，從歐美國(guó)家先后引進(jìn)了數(shù)10套監(jiān)控系統(tǒng)及配套的傳感器和便攜式儀器裝備煤礦礦井，并相應(yīng)地引進(jìn)了部分監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器和敏感元件制造技術(shù)，由此推動(dòng)了我國(guó)礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。1983年以后，國(guó)內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井安全、生產(chǎn)多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)處理。近幾年，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國(guó)內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家推出了多種監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)由早期的地面單微機(jī)監(jiān)控已發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，以及不同監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸、處理及預(yù)警控制。

1 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

1.1 中心站

1.1.1 中心站系統(tǒng)組成中心站由監(jiān)控主機(jī)工控服務(wù)器、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)附件系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、中心監(jiān)控大屏系統(tǒng)、大屏幕控制軟件、大屏幕控制開關(guān)電源等組成。

1.1.2 中心站軟件功能監(jiān)控主機(jī)服務(wù)器可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警、顯示、打印，同時(shí)可以在監(jiān)控中心設(shè)置“各礦瓦斯數(shù)據(jù)監(jiān)視大屏”，對(duì)井下各分站進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控。主要功能有：①簡(jiǎn)單配置功能。地面可對(duì)井下分站、傳感器的數(shù)量、類型、參數(shù)、安裝地點(diǎn)等進(jìn)行設(shè)置o②豐富的圖形功能。各種瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)圖形、柱狀圖、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線顯示。③用戶根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)實(shí)用的報(bào)表功能。軟件可自動(dòng)生成報(bào)表，報(bào)表內(nèi)容、起止時(shí)間可由用戶設(shè)定。④可靠的存儲(chǔ)功能。軟件可根據(jù)具體要求定時(shí)存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)。⑤進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)斷電數(shù)據(jù)查看，歷史數(shù)據(jù)顯示，歷史曲線、歷史報(bào)警數(shù)據(jù)、歷史斷電查看，其它歷史故障、傳感器標(biāo)定、傳感器設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置。

1.2 井下分站盡管各廠的監(jiān)控系統(tǒng)井下分站形式多樣，但基本上具備以下功能：①開機(jī)自檢和本機(jī)初始化：②通信測(cè)試；⑨分站設(shè)程控(實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖、瓦斯管道監(jiān)測(cè)和一般的環(huán)境監(jiān)測(cè))：④死機(jī)自復(fù)位且通知中心站；⑤接收地面中心站初始化本分站參數(shù)設(shè)置(如傳感器配接通道號(hào)、量程、斷電點(diǎn)、報(bào)警上限和報(bào)警下限等)：⑥分站自動(dòng)識(shí)別配接傳感器類型(電壓型、電流型或頻率型等)；⑦分站本身具備超限報(bào)警；⑧分站接收中心站對(duì)本分站指定通道輸出控制繼電器實(shí)施手控操作和異地?cái)嚯姟?/p>

監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要解決煤礦井下采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的注冊(cè)，具有數(shù)據(jù)的接收、轉(zhuǎn)發(fā)、管理、發(fā)布和遠(yuǎn)程控制等功能。監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)和功能分以下幾個(gè)模塊：注冊(cè)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)布模塊、遠(yuǎn)程控制模塊。

1.3 通信接口井下瓦斯等信息采用分時(shí)多路復(fù)用技術(shù)傳輸，信息的傳輸是井下監(jiān)控分站的信息交換過程。信息傳輸?shù)闹饕憩F(xiàn)為：信息下發(fā)是由地面主機(jī)產(chǎn)生的，傳輸?shù)骄碌谋O(jiān)控儀處理后，執(zhí)行各種反饋任務(wù)。井上、井下信息傳輸設(shè)備接口通常采用RS485通信協(xié)議和CAN總線通信。RS485采用差分平衡式無(wú)地線傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高，抗干擾能力強(qiáng)，符合歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著CAN總線技術(shù)的發(fā)展，分站通過CAN總線中心站計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，能夠滿足礦井監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控分站的要求。

1.4 瓦斯傳感器傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，是煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)能否正確反映被測(cè)環(huán)境和設(shè)備參數(shù)的關(guān)鍵。催化的燃燒型瓦斯傳感器是當(dāng)前煤礦使用最廣泛、最普通的瓦斯傳感器，是煤礦用來(lái)監(jiān)控礦井瓦斯動(dòng)態(tài)的有效工具。隨著其技術(shù)的發(fā)展與完善，該類型儀器近年來(lái)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品種類繁多，從報(bào)警礦燈、便攜式瓦斯報(bào)警儀到安全監(jiān)控系統(tǒng)中的低瓦斯傳感器，現(xiàn)已占據(jù)了煤礦瓦斯檢測(cè)的主導(dǎo)地位。

2 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題及其解決措施

在安全監(jiān)控系統(tǒng)方面，計(jì)算機(jī)硬件采購(gòu)?fù)度氪?，軟件投入少；信息平臺(tái)已建立，但沒有有效利用各類信息。目前，在我國(guó)煤礦安全監(jiān)測(cè)行業(yè)，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)并沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議，系統(tǒng)各自處于封閉狀態(tài)。系統(tǒng)間無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息資源共享，很難實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別聯(lián)網(wǎng)及實(shí)行監(jiān)控和管理。

因此，煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)不應(yīng)僅僅限于能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，還應(yīng)研發(fā)出能根據(jù)被監(jiān)測(cè)環(huán)境地點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行有效危險(xiǎn)性判別、分析并提出專家決策方案的新軟件。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，按統(tǒng)一格式提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)通信協(xié)議不規(guī)范和傳輸設(shè)備物理協(xié)議不規(guī)范的情況，應(yīng)盡快尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑，或制定相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)促進(jìn)礦井監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)推廣應(yīng)用均具有重要意義，同時(shí)研制高可靠性瓦斯傳感器、強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)等等、提高現(xiàn)場(chǎng)管理和對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的維護(hù)水平等等，都能很好的確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭工業(yè)出現(xiàn)了歷史以來(lái)最好的情況，煤炭持續(xù)出現(xiàn)買方市場(chǎng)，煤礦效益大大提高，用在生產(chǎn)和安全方面的投入明顯增加了，特別是最近幾年通過國(guó)家安全治理整頓，加大安全監(jiān)察和資金投入力度，落實(shí)國(guó)家提出的“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控”瓦斯治理十二字方針后，全國(guó)各國(guó)有煤礦礦井基本上都購(gòu)置安裝了安全(通風(fēng))監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、風(fēng)機(jī)開停、風(fēng)門開關(guān)的自動(dòng)、連續(xù)、集中監(jiān)測(cè)和瓦斯超限、報(bào)警斷電，曾多次避免了瓦斯和火災(zāi)事故。大部分礦區(qū)還實(shí)現(xiàn)了全局、全省監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)起到了重要的促進(jìn)作用。