浅述矿井安全监控系统

内容摘要：本文简要概述了什么是矿井安全监控系统，矿井安全监控系统的作用及其发展和构成。

关键词：矿井安全监控系统；矿山安全；发展方向

瓦斯灾害是煤炭生产严重灾害之一。世界各主要的产煤国家都十分重视瓦斯灾害的预防与治理工作，推广并使用了矿井安全监控系统及装置。

矿井安全监控系统主要用来监测矿井内各种有毒有害及其它气体(甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧等)的浓度、风速、负压、湿度、风门状态、风筒状态、风机开停、工作电压、工作电流等，并实现甲烷超限声光报警和断电、甲烷风电闭锁、断电命令与馈电状态不符声光报警等。

煤炭是关系我国国计民生的重要能源之一。全国有煤矿数量达到十万个，在我国有以千万计的煤炭工人从事这方面的生产工作。但由于我国的煤炭生产技术比较落后，安全措施不到位，导致煤矿瓦丝爆炸，矿井塌顶，坑下突水，矿井严重缺氧等等事故时有发生，对煤炭生产工人的生命安全造成了极大的威胁，也给国家带来了重大损失。因此保证煤炭生产工人的生命安全，提高煤炭生产技术和装备安全监测设备，提高安全监测管理技术是十分重要的。矿井安全监控系统是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证。研制、生产和推广安全监控系统，提高了生产率和设备利用率，增强了矿山安全。

最早在1813年矿井开始安全油灯照明并检查沼气和二氧化碳的浓度，20世纪40年代以来各种气体和检测技术有了较大发展，特别是60年代以来以实现了遥测和遥讯。

1、早期的矿井监控系统

早期的监控系统主要是瓦斯遥测系统。瓦斯遥测系统是用来监控井下环境中的甲烷浓度的监控系统，并具有瓦斯超限声光报警和断电功能。瓦斯遥测系统一般由甲烷传感器、断电仪、遥测仪和记录仪组成。

在发展甲烷遥测系统的同时，为了保证各系统的安全，提高生产率和设备的利用率，推广应用了模拟盘调度系统。

2、矿井监控系统现状

如今的矿井监控系统是由单一的甲烷检测和就地断电控制的瓦斯遥测系统发展而来的。早期的系统监测参数单一，监测容量小，电缆用量大，系统性价比低，难以满足矿井安全生产的需要。特别是采煤机械化程度的提高，对矿井监控提出了越来越高的要求。随着传感器技术、电子技术、计算机技术和信息传输技术的发展和在煤矿上的应用，矿井监控系统已由早期的单一参数的监测系统，发展为多参数单方面监控系统。这些系统均针对某一方面的多参数监控，包括环境安全监控系统、轨道运输监控系统、胶带运输监控系统、提升运输监控系统、供电监控系统、排水监控系统、矿山压力监控系统、火灾监控系统、水灾监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、大型机电设备健康状况监控系统等。现有矿井监控系统在煤矿安全生产、提高生产率和设备利用率方面起到了重要作用。

这些系统一般由传感器、执行机构、分站、电源箱(或电控箱)、主站(或传输接口)、主机、打印机、模拟盘、多屏幕、UPS电源、远程终端、网络接口电缆和接线盒等组成。

执行机构(含声光报警及显示设备)将控制信号转换为被控物理量，使用矿用电缆与分站相连。

分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式(时分制或频分制等)远距离传送给主站(或传输接口)。同时接收来自主站(或传输接口)多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判断、逻辑运算等简单的数据处理能力，对传输信号进行处理，控制执行机构工作。

电源箱将井下交流电转换为系统所需的本质安全型直流电，并具有电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。

主站(或传输接口)接收分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号，并送相应分站。主站还具有控制分站的发送与接收。多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。

主机一般选用工控微型计算机或普通台式微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、输出控制、打印输出、与管理网络联接等。

投影仪、模拟盘、大屏幕、电视墙等用来扩大显示面积。便于远距离观察。

矿井监控系统可按监控目的、使用环境、复用方式、网络结构、信号、信号传输方向、同步方式、调制方式等进行分类。按监控目的的不同可分为环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、水火灾害、煤与瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统。按使用环境不同可分为防爆型、矿用一般型、地面普通或复合型系统。按复用方式不同可分为频分制、时分制、码分制和复合复用方式系统。按信号传输方向不同分为单向、单工和双工系统。按网络结构可分为星形、环形、树形、总线型和复合型等。

现有的监控系统虽然在矿山安全生产、提高生产率和设备率等方面起到了重要作用，但也存在着硬件不通用，软件不兼容。信道不共享，信息不共享等问题。因此，矿井监控系统将综合组态软件、现场总线、可编程控制器、多媒体、计算机网络和智能传感器等技术。向着硬件通用、软件兼容、信道共享、信息共享、多参数、多功能、多媒体全矿井综合监控系统的方向发展。