全凡

摘 要：礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是保證礦井安全的重要手段。隨著現(xiàn)代傳感、電子、移動(dòng)互聯(lián)、自動(dòng)控制、信息處理等技術(shù)的逐步成熟及新技術(shù)、新材料的廣泛應(yīng)用，礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)將朝著智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控方向發(fā)展。本文對(duì)礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng);安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

煤炭是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中重要的基礎(chǔ)能源，其作用不容忽視。然而，我國(guó)大多數(shù)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)工作十分嚴(yán)峻，瓦斯事故、煤塵事故、煤層自然等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而影響煤礦的安全生產(chǎn)。而礦井通風(fēng)系統(tǒng)有效地改善了上述問(wèn)題，進(jìn)而更好地提高了礦井的抗災(zāi)能力，保障了礦井安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

一、礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)概述

1、組成結(jié)構(gòu)。礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)是集通信技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)于一體的綜合性學(xué)科，它是信息產(chǎn)業(yè)及工業(yè)領(lǐng)域的一種領(lǐng)先技術(shù)。“監(jiān)測(cè)”是指對(duì)煤礦環(huán)境和生產(chǎn)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)?！氨O(jiān)控”是指根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，并根據(jù)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行反饋控制。通常由四部分組成：

1）傳感器和執(zhí)行器：負(fù)責(zé)收集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工況參數(shù)，最終執(zhí)行地面監(jiān)控中心或分站下達(dá)的控制指令。

2）智能分站：以微處理器為核心的智能可編程設(shè)備，負(fù)責(zé)傳感器的集中供電、完成實(shí)時(shí)信息采集和預(yù)處理、與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3）監(jiān)控中心：系統(tǒng)的信息處理中心，由工控機(jī)、打印機(jī)、電源、智能終端等組成。監(jiān)控中心完成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析處理、存儲(chǔ)顯示、查詢打印、控制、維護(hù)等功能。

4）信息傳輸：由傳輸電纜（光纜）、通信控制器、互聯(lián)網(wǎng)及相應(yīng)的傳輸協(xié)議組成，負(fù)責(zé)將監(jiān)測(cè)信息傳輸至上級(jí)監(jiān)察部門(mén)。

2、發(fā)展歷程與趨勢(shì)。對(duì)礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)而言，其自身通訊制式經(jīng)歷了五次發(fā)展換代，即空分制、頻分制、時(shí)分制、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。而隨著人工智能和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)預(yù)警功能。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，從綜合化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化三方面確定了礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。其中，綜合化發(fā)展趨勢(shì)是指通過(guò)具有多種監(jiān)測(cè)參數(shù)的大容量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)綜合化管理;而智能化發(fā)展趨勢(shì)是指注重信息分析及事故預(yù)測(cè)功能;網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在政府網(wǎng)絡(luò)化，提高有害信息變化的透明度。

3、整體結(jié)構(gòu)。對(duì)礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)而言，通信鏈路、中央控制室及監(jiān)控單元是其具體組成部分，監(jiān)控單元在本系統(tǒng)中起著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)采集、管理、接收和傳輸?shù)裙δ?，這些功能的實(shí)現(xiàn)需要有自身構(gòu)成的支持，CPU、上位機(jī)通信部分、各監(jiān)控點(diǎn)的通信部分、輸入/輸出部分、人機(jī)接口部分等是其具體組成部分。

二、總線技術(shù)

在了解礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步研究礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。以礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)總線技術(shù)為研究對(duì)象。

1、概述?？偩€技術(shù)全稱現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，是工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)革命。它以總線為核心，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體是總線技術(shù)具備的基本特征。在我國(guó)礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，可很好地應(yīng)用局域操作網(wǎng)絡(luò)LONWORKS、現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FF、RS-485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線和控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN等四種總線技術(shù)。本文選擇對(duì)傳輸介質(zhì)無(wú)特殊要求、可靠性和靈活性高、廣播方式可接受“濾波”等特點(diǎn)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線作為研究對(duì)象。

對(duì)于控制器局域網(wǎng)絡(luò) CAN 來(lái)說(shuō)，其本身想要較好應(yīng)用于礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，通信接口設(shè)計(jì)與總線軟件設(shè)計(jì)是這一應(yīng)用的關(guān)鍵所在。對(duì)于通信接口設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，CAN 控制器、CAN 驅(qū)動(dòng)器以及微處理器等是其具體構(gòu)成，一般來(lái)說(shuō) CAN 驅(qū)動(dòng)器具備著抗電磁干擾能力強(qiáng)、過(guò)熱保護(hù)、短路保護(hù)、低功耗待機(jī)等特征;而對(duì)于總線軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，通信模塊的設(shè)計(jì)是這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，而 CAN 報(bào)文的發(fā)送和接收是其具體組成。

三、灰色預(yù)測(cè)理論

智能傳感器也是礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。為了保證智能傳感器更好地為礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)，應(yīng)用灰色預(yù)測(cè)理論十分有必要。對(duì)智能傳感器而言，其自身需要自校正技術(shù)的支持，但傳統(tǒng)的查表法、曲線擬合法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法自校正技術(shù)不能更好地滿足礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的需要，這也是灰色預(yù)測(cè)理論在該領(lǐng)域應(yīng)用的原因所在。作為灰色理論的一個(gè)重要分支，灰色預(yù)測(cè)理論本身可利用數(shù)據(jù)處理的方法找出數(shù)據(jù)間的規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)灰色數(shù)的處理。

在基于灰色預(yù)測(cè)理論的礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)智能傳感器自校正中，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行累積處理，以保證原始數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)性減弱。在礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)壓傳感器靈敏度自校正中，結(jié)合灰色預(yù)測(cè)理論，采用等壓差法對(duì)風(fēng)壓傳感器進(jìn)行校正，并在獲得原始數(shù)據(jù)后，結(jié)合灰色預(yù)測(cè)理論的相關(guān)算法進(jìn)行具體預(yù)測(cè)。對(duì)應(yīng)用灰色理論的礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)傳感器自校正而言，具有技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、所需原始數(shù)據(jù)少、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)的存在使灰色預(yù)測(cè)理論更好地為礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)服務(wù)。

四、礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

1、注重傳感器的質(zhì)量。傳感器在礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中有著重要的作用，在整體通風(fēng)安全系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，必須使其質(zhì)量符合礦井生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，控制傳感器的質(zhì)量尤為重要，傳感器的有效控制可最大限度地減少安全事故，同時(shí)能保證礦井生產(chǎn)的時(shí)效性，從而能避免工作人員生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。因此，在材料采購(gòu)過(guò)程中，材料采購(gòu)人員必須嚴(yán)格控制供應(yīng)商的供貨質(zhì)量，同時(shí)傳感器材料在采購(gòu)過(guò)程中必須遵循質(zhì)量?jī)?yōu)先的原則，從而使傳感器質(zhì)量在源頭上達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。例如，礦井中的瓦斯傳感器。礦井通風(fēng)安全系統(tǒng)在安全使用前，應(yīng)對(duì)瓦斯傳感器的兼容性進(jìn)行分析及測(cè)試，并對(duì)其各項(xiàng)性能進(jìn)行比較，直至合格為止。在大規(guī)模生產(chǎn)中，要及時(shí)有效地處理其中可能存在的安全隱患。

2、注重技術(shù)創(chuàng)新。在新時(shí)代背景下，行業(yè)創(chuàng)新是發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，礦井生產(chǎn)也需要全面創(chuàng)新，雖然目前時(shí)期該項(xiàng)目通風(fēng)安全系統(tǒng)的構(gòu)建有所創(chuàng)新，但由于外部因素的影響，仍存在一些隱患。因此，在今后的構(gòu)建中，企業(yè)必須根據(jù)自身情況構(gòu)建科學(xué)合理的科研隊(duì)伍，組建一支具有較高專業(yè)水平的團(tuán)隊(duì)，以此來(lái)完善及創(chuàng)新自身存在的不足，特別是在防雷方面，更要及時(shí)更新及完善。比如，在保護(hù)區(qū)與中心站間設(shè)置一個(gè)安全區(qū)域，實(shí)施有效的防雷措施，最大限度地減少雷擊事故。此外，設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)也相對(duì)重要。設(shè)備的日常維護(hù)對(duì)設(shè)備的使用壽命具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)人員需要制定完善的維護(hù)保養(yǎng)方案，建立有效的維護(hù)制度，將設(shè)備日常的保養(yǎng)和維護(hù)落實(shí)到實(shí)處。同時(shí)，重要設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)也要縮短周期，并重點(diǎn)保護(hù)，進(jìn)而避免安全事故的發(fā)生。

五、結(jié)語(yǔ)

總之，安全通風(fēng)是礦井安全生產(chǎn)的命脈，礦井通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是礦井安全通風(fēng)的重中之重。同時(shí)，安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是確保礦井正常生產(chǎn)的重要系統(tǒng)，它在礦井日常生產(chǎn)中占有重要地位。因此，礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)能有效降低災(zāi)害事故的發(fā)生率，確保煤礦生產(chǎn)安全、有效、穩(wěn)定的運(yùn)行，進(jìn)而提高礦井生產(chǎn)效率。

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