趙立永 鄧永紅 段緒華

(華北科技學(xué)院，北京東燕郊 101601)

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程分析研究①

趙立永②鄧永紅 段緒華

(華北科技學(xué)院，北京東燕郊 101601)

本文以對(duì)地方中小型煤礦應(yīng)用煤礦安全檢測(cè)與監(jiān)控設(shè)備存在的問題和實(shí)際需求為背景，描述了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的組成、發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)兩種安全檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)KJ90N和KJ73N的性能、功能、特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了比較分析，認(rèn)為煤礦安全檢測(cè)與監(jiān)控設(shè)備的推廣與規(guī)范應(yīng)用是我國(guó)中小型煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求。

監(jiān)控系統(tǒng);KJ90N;KJ73N

0 引言

我國(guó)煤礦的安全生產(chǎn)正在穩(wěn)定中呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)狀態(tài)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻。我國(guó)煤炭產(chǎn)量占世界的煤炭產(chǎn)量31%，但是煤礦死亡人數(shù)卻占世界煤礦死亡人數(shù)的60%以上。長(zhǎng)期以來(lái)，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用，具有“煤礦安全衛(wèi)士”的功能。近年來(lái)，我們針對(duì)地方中小型煤礦，就安全監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用情況進(jìn)行過調(diào)研，認(rèn)為煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的好壞，直接影響中小型煤礦安全生產(chǎn)及礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我們認(rèn)為，目前我國(guó)中小型煤礦應(yīng)用安全檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備存在有如下問題：

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

2)相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)(產(chǎn)量較高，煤礦較多的縣市)竟然出現(xiàn)了將上百個(gè)煤礦分?jǐn)偨o十幾個(gè)廠家進(jìn)行實(shí)施設(shè)計(jì)、安裝的尷尬局面。

3)形成了裝備的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)型號(hào)不統(tǒng)一;測(cè)量參數(shù)、范圍及系統(tǒng)功能不統(tǒng)一;局域網(wǎng)不統(tǒng)一;因聯(lián)網(wǎng)不通而管理和監(jiān)管也無(wú)法統(tǒng)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(fā)生，我們應(yīng)該總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究在地方煤礦中安全監(jiān)測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)在安裝、使用、管理中應(yīng)采取的對(duì)策，提高裝備的使用和管理水平，發(fā)揮煤礦安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)充當(dāng)“礦山安全衛(wèi)士”的重要作用?？偨Y(jié)出對(duì)這些安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行功能和性能測(cè)試的相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一地方煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，這是煤礦安全生產(chǎn)的重要保證措施之一。因此在我國(guó)地方中小型煤礦推廣并規(guī)范了應(yīng)用煤礦安全監(jiān)控設(shè)備，制定相關(guān)的驗(yàn)收、管理和培訓(xùn)機(jī)制仍然任重道遠(yuǎn)，意義重大。為了應(yīng)用好煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，就應(yīng)該了解煤礦安全監(jiān)控與檢測(cè)設(shè)備的組成、發(fā)展、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，特別是對(duì)一些常用的品種設(shè)備應(yīng)該更加深入了解。

1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

煤礦安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱監(jiān)控系統(tǒng))是融計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)為一體的綜合自動(dòng)化產(chǎn)品。它廣泛應(yīng)用于當(dāng)今社會(huì)現(xiàn)代化工業(yè)和日常生活的諸多方面，當(dāng)將其作為一種安全防御技術(shù)設(shè)施應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)當(dāng)中，就稱其為煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)(如圖1所示)。

隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展及其在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)控系統(tǒng)有早期的單一參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)這些多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)包括環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)、水災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)等。

1.1 測(cè)控分站

測(cè)控分站，簡(jiǎn)稱分站。根據(jù)放置地點(diǎn)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(lái)的環(huán)境安全參數(shù)、設(shè)備工況參數(shù)等信息，并進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)極限，發(fā)出超限聲光報(bào)警信號(hào)和斷電、閉鎖信號(hào)，與中心站通過傳輸?shù)肋M(jìn)行通信，傳輸被測(cè)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(jiān)控系統(tǒng)

測(cè)控分站的核心是以單片機(jī)組成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括CPU，ROM，RAM，I/0接口，必須外設(shè)，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

1)傳感器：傳感器是將被測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為便于傳輸和處理的電信號(hào)，經(jīng)傳輸和測(cè)控分站連接，為測(cè)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(shù)字信號(hào)，可以設(shè)置測(cè)控分站，由傳感器與中心站直接交換信息。

2)執(zhí)行或控制裝置：執(zhí)行或控制裝置是根據(jù)分站或中心站的命令，進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換和控制的裝置，主要包括聲、光報(bào)警裝置，斷電、閉鎖裝置等。報(bào)警裝置的作用是根據(jù)安全參數(shù)的極限值，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。斷電、閉鎖裝置的作用是在安全參數(shù)超限時(shí)，切斷工作面工作設(shè)備的電源，以免發(fā)生事故防止事故的擴(kuò)大，從而實(shí)現(xiàn)工作面電源的閉鎖。

1.2 中心站

中心站的關(guān)鍵設(shè)備是主機(jī)，采用高可靠性的計(jì)算機(jī)，如工控機(jī)等作為主要部件。主機(jī)一般設(shè)置2臺(tái)，采用冷備份或熱備份的方式，互為備用。主機(jī)的作用是系統(tǒng)的生成、系統(tǒng)的管理以及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和輸出，并進(jìn)行必要存儲(chǔ)，必要時(shí)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制。

就其技術(shù)而言，測(cè)控系統(tǒng)是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)的綜合。

2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷程

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著信號(hào)傳輸技術(shù)的發(fā)展，煤礦安全監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。

第一階段，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用空分制信號(hào)傳輸方式，典型系統(tǒng)有法國(guó)的CT163/40煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、波蘭的CMM—20、CMC—1系統(tǒng)和中國(guó)的AU1系統(tǒng)。

第二階段，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用頻率區(qū)分信道的頻分制信號(hào)傳輸方式，大大減少了信號(hào)傳輸電纜的芯數(shù)，典型系統(tǒng)有西德的TF200系統(tǒng)。

第三階段，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用分時(shí)區(qū)分信道的時(shí)分制信號(hào)傳輸方式，其通信規(guī)程比較嚴(yán)格、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸電纜與測(cè)試點(diǎn)數(shù)無(wú)關(guān)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、配置靈活。典型系統(tǒng)有英國(guó)的MINOS系統(tǒng)、美國(guó)的DAN5400系統(tǒng)和中國(guó)的KJ4。

第四階段，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，以開發(fā)性、集成性和網(wǎng)絡(luò)化為特征，信號(hào)的傳輸方式還是屬于時(shí)分制范疇，典型系統(tǒng)有加拿大參透里昂600型系統(tǒng)、中國(guó)的KJ66和KJ90等系統(tǒng)。

3 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 KJ90N型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

KJ90N型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)(如圖2所示)，是重慶煤科院自主研制開發(fā)的。KJ90N具有良好的開放性和可伸縮性，采用模塊化設(shè)計(jì)，組態(tài)靈活。地面監(jiān)控中心運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，操作系統(tǒng)平臺(tái)為中文Win98/ 2000/2003，可方便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上信息共享和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。支持Internet/Intranet模式的Web系統(tǒng)綜合監(jiān)控信息瀏覽。

圖2 KJ90N型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)顯示畫面采用文本、圖形兼容方式，顯示信息直觀、生動(dòng)，具有實(shí)時(shí)多屏顯示功能。具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、查詢和報(bào)表功能豐富，格式可由用戶編排。有系列化，多用途監(jiān)控分站，功能豐富，具有甲烷斷電儀及甲烷風(fēng)電閉鎖裝置的全部功能。有完善的數(shù)據(jù)停電保存能力，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)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(shè)備。

3.2 KJ73N型型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

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

KJ73N系統(tǒng)全套設(shè)備均由泰固德順煤機(jī)科技公司獨(dú)立研發(fā)及生產(chǎn)制造，自配套性強(qiáng)，性價(jià)比高，售后服務(wù)有保障。這對(duì)于技術(shù)落后的小型煤礦來(lái)說是比較好的，廠家或代理商可以提供售后技術(shù)支持和技術(shù)培訓(xùn)，有助于安全監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)。

KJ73N系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控中心站主機(jī)KJ73N監(jiān)控軟件、KJ55N型數(shù)據(jù)傳輸接口KJ73－G型礦用光端機(jī)、KJF86N系列監(jiān)控分站、KDW0.3/660系列礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源箱、各種監(jiān)測(cè)傳感器及控制執(zhí)行器等設(shè)備組成。

包括系統(tǒng)主控軟件、網(wǎng)絡(luò)終端軟件、報(bào)表查詢處理軟件、作圖軟件、圖形工作站軟件等。操作方便、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、可靠性好、支持C/S和B/S模式;支持異地遠(yuǎn)程訪問，圖形軟件可支持矢量圖方式;全局聯(lián)網(wǎng)可支持WEBGIS方式，實(shí)現(xiàn)礦、局、市、省等各級(jí)聯(lián)網(wǎng);利用公用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)GPRS分級(jí)安全信息分級(jí)報(bào)警功能。系統(tǒng)軟件能與企業(yè)構(gòu)筑的INTERNET/INTRANET網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能很好融合，真正實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控信息網(wǎng)絡(luò)化共享。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖3 KJ73N型煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

本文介紹了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成、作用，系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等?？偨Y(jié)了KJ90N型與KJ73N型安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能、性能及特點(diǎn)，這對(duì)煤礦安全具有重要的意義。建立健全以檢測(cè)監(jiān)控瓦斯通風(fēng)參數(shù)為核心的安全監(jiān)控系統(tǒng)，特別是管好、用好煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，是建立防治瓦斯災(zāi)害的長(zhǎng)效機(jī)制，遏制重大瓦斯事故，保證礦井安全生產(chǎn)的重大舉措。在地方中小型煤礦應(yīng)用煤礦安全檢測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)意義重大，應(yīng)該逐步推廣并規(guī)范其應(yīng)用。

［1］周英.采煤概論［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2009

［2］李樹剛.安全監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)［M］．江蘇：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008

［3］孫繼平，宋秋爽.煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控［M］．江蘇：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008

［4］魏樂平.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題與對(duì)策［M］.北京：煤炭工業(yè)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(xiàng)目基金：華北科技學(xué)院人才基金(062Y01)。

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