【摘 要】煤礦瓦斯是煤礦開采過程中在煤層和采空區(qū)自然涌出的氣體，主要成分是甲烷。煤礦瓦斯涌出容易造成瓦斯超限，甚至引發(fā)瓦斯爆炸事故。為了有效治理煤礦瓦斯超限，人們采取瓦斯抽放的方法。瓦斯抽放系統(tǒng)由抽放泵房、抽放管路、各抽放點(diǎn)組成，是治理瓦斯的核心環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】煤礦瓦斯抽放 監(jiān)控系統(tǒng) 抽放參數(shù)

2012年以來，隨著頁巖氣等新能源的開發(fā)和推廣，美國向世界能源市場(chǎng)釋放了巨大的冗余化石能源產(chǎn)能，給我國煤炭行業(yè)帶來了深刻影響。發(fā)達(dá)國家一方面利用自身技術(shù)和資本優(yōu)勢(shì)加快發(fā)展節(jié)能、新能源、低碳等新興產(chǎn)業(yè)，推行碳排放交易，強(qiáng)化其經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；另一方面，通過設(shè)置碳關(guān)稅、“環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)”等貿(mào)易壁壘，進(jìn)一步擠壓發(fā)展中國家發(fā)展空間。我國作為最大的發(fā)展中國家，面臨溫室氣體減排和低碳技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的雙重挑戰(zhàn)。我國《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》指出：隨著新能源和可再生能源推廣，煤炭等化石能源在一次性能源中的消費(fèi)比重有所下降，但煤炭在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，仍將是我國的主要能源?！耙?guī)劃”提出煤炭行業(yè)要優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，加快淘汰落后產(chǎn)能。優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)能結(jié)構(gòu)一方面是進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)，有效防范和堅(jiān)決遏制煤礦重特大事故；另一方是提高資源利用效率，減少煤炭開采過程中的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。在煤礦重特大事故中，瓦斯事故約占80%左右，煤礦瓦斯是煤礦開采過程中在煤層和采空區(qū)自然涌出的氣體，主要成分是甲烷。煤礦瓦斯涌出容易造成瓦斯超限，甚至引發(fā)瓦斯爆炸事故。目前我國的瓦斯抽放泵房及主要相關(guān)設(shè)備，主要靠工人巡檢，稍有疏忽，就會(huì)發(fā)生安全事故；瓦斯抽采濃度，抽采流量等重要參數(shù)也靠人工讀取，不便于管理。隨著采深的增加，主干管路不斷延長，也增大了人工巡檢的難度，為了保證瓦斯抽放系統(tǒng)的安全運(yùn)行，瓦斯抽放系統(tǒng)應(yīng)該向管理集中化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。

此后，瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)開始剝離，作為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)被研究。如煤科總院沈陽研究院研究了CAN總線架構(gòu)的瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)。黑龍江科技大學(xué)研究了基于ZigBee無限通訊架構(gòu)的煤層氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。鄭州大學(xué)開發(fā)了以PIC單片機(jī)為分站核心處理器的監(jiān)控系統(tǒng)。而安徽理工大學(xué)在2010年研究了電磁波輻射對(duì)煤層瓦斯吸附性的影響，并設(shè)計(jì)一套以DSP+MCU為核心處理器的監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)不但能夠監(jiān)測(cè)瓦斯抽放的各種參數(shù)，還能夠通過電磁波輻射來控制瓦斯解吸速率，從而保障抽放濃度。

關(guān)于瓦斯抽放中的檢測(cè)儀表技術(shù)，美國、日本等國家研發(fā)了各種氣體檢驗(yàn)傳感探頭，國內(nèi)目前大多停留在進(jìn)口傳感部件，設(shè)計(jì)外圍電路（電源、信號(hào)放大輸出、數(shù)據(jù)顯示等）并封裝出售的階段。傳感器不斷向數(shù)字化、智能化發(fā)展。在查閱我國煤礦瓦斯抽放監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的研究和應(yīng)用情況后，結(jié)合我國煤礦瓦斯治理和利用的發(fā)展趨勢(shì)，本文提出了新的瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)。利用測(cè)控中心與存儲(chǔ)通信系統(tǒng)組成的上級(jí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與測(cè)控終端與存儲(chǔ)通信系統(tǒng)組成的下級(jí)星形網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合的“雙層網(wǎng)絡(luò)”體系，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息通過工業(yè)以太網(wǎng)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至測(cè)控中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。具體實(shí)現(xiàn)了以下功能：本文設(shè)計(jì)了一套全新的煤礦瓦斯抽放監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了測(cè)控終端，通信系統(tǒng)和測(cè)控中心。建立了上級(jí)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與下級(jí)星形網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合的“雙層網(wǎng)絡(luò)”體系。系統(tǒng)以西門子S7-200系列PLC作為主要監(jiān)控設(shè)備，提高了系統(tǒng)可靠性；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制主機(jī)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信等功能。使各系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)，穩(wěn)定運(yùn)行并能滿足實(shí)際使用要求；對(duì)抽放測(cè)監(jiān)控分站主機(jī)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使之能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析處理、實(shí)時(shí)控制、和數(shù)據(jù)通信等內(nèi)容。

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