瓦斯安全监控系统在山西金地选煤厂的应用简介

[摘 要] 瓦斯安全监控系统主要用来监测矿井上、下的各类环境的瓦斯参数。在一些重要的地点安装传感器后，一些环境和生产参数可以直接在中心站及管理网络工作站上反映出来，有效的减少了有关检查和值班人员，帮助领导和调度人员及时掌握安全生产情况。对于存在的隐患能够迅速作出处理决策，避免可能发生的事故。并且整个系统采用光缆传输，达到防雷、防静电的措施，因此整个系统在保障安全，提高生产效率等方面发挥重要作用。

[关键词] 瓦斯； 安全监控； 避免事故； 提高生产效率

1 概述

煤炭瓦斯是一种无毒、无色、无味的可燃性气体，它的主要成分是甲烷，在矿井中通常从煤岩裂缝中涌出。在煤炭开采过程中，从每年的事故统计来看，煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是由于瓦斯爆炸，约占特大事故总数的70%左右，为此煤炭瓦斯被称为煤矿的灾害之王。然而开采出来的煤炭也含有一定量的瓦斯，其含量大小直接取决于煤炭开采所属区域，因此对于高瓦斯矿井中所开采出的煤炭在运输、加工、储存等环节的瓦斯监测也是十分必要的。瓦斯气体发生爆炸事故需要三个基本条件：空气中瓦斯达到一定的浓度；足够的氧气；一定温度的引火源。因此，高瓦斯煤炭在运输、储存、加工过程中制订瓦斯防治对策，越来越受到广大安全生产部门的高度重视。

瓦斯安全监控系统主要用来监测井上、下的各类环境参数和皮带、煤仓、封闭式储煤场等环境的瓦斯参数。在一些重要的地点安装传感器后，一些环境和生产参数可以直接在地面中心站及管理网络工作站上反映出来，减少了有关的检查和值班人员，帮助领导和调度人员及时掌握安全生产情况。在主要变电所安装电力参数变送器后，可以及时了解各工作点的供电状况，发现故障时及时通知有关人员处理，减少设备的停机时间，使值班人员能够及时了解工作区域的有关环境和生产参数的变化情况，对于存在的隐患能够迅速作出处理决策，避免可能发生的事故。并且整个系统采用光缆传输，达到防雷、防静电的措施，因此整个系统在保障安全，提高生产效率等方面将发挥重要作用。

2 系统组成

2.1 系统结构

金地选煤厂瓦斯安全监控系统由控制中心站、监控软件、传输通讯接口装置、厂区智能分站、各种相关矿用传感器等组成。控制中心站配备监控主机和打印机。监控主机通过传输接口与各分站之间通讯，监测主机屏幕可以实时显示动、静态图形、数据、曲线、测点布置图等，打印机也可以随时打印监测参数报表。

在皮带通廊、煤仓顶部和封闭储煤场上部分别设置瓦斯、一氧化碳等传感器，并在测点相对集中的区域设立小分站和电源。

2.2 系统布置

根据金地选煤厂安全生产环境监测监控系统的要求，能够监测的信号种类为：主要监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、温度、馈电状态、局部通风机开停等环境参数，并实现甲烷超限声光报警断电和甲烷风电闭锁控制功能。

在选煤厂控制室建立中心监控站，各片区建立监控分站，对各片区地面安全生产和安管理实施监控和智能化管理；实现工作面、作业点、皮带廊、煤仓等区域和电气设备、通风设备、运输设备、排水设备等地点的瓦斯浓度及温度超限断电报警和程序化智能复电；局域网内对监测监控数据、资料、图像等进行程序化智能保存、分类、复制、传送等，对外能 进行程序化授传输。

2.3 KJF16B智能监测分站

KJF16B型分站（以下简称分站）是KJ95N型综合监控系统的重要组成部分，它具有数据采集、控制输出、键盘、遥控输入、液晶显示、数据传输等功能。它不仅可以在系统中使用，也可以作为风电瓦斯闭锁设备单独使用。

2.4 KGJ16B型低浓瓦斯传感器

KGJ16B遥控瓦斯传感器用于检测煤碳运输、生产及存储环境空气中的瓦斯含量，为隔爆兼本质安全型产品。该传感器是一种智能型检测仪表，具有稳定可靠、使用方便等特点。调零、调精度、报警点等功能均可通过遥控器来实现。传感器具有多种标准信号制式输出，联检后能与煤矿安全监控系统、风电瓦斯闭锁装置及瓦斯断电仪配套使用。

2.5 KGA5型一氧化碳传感器

用于连续固定检测煤矿井下空气中的一氧化碳含量，为本质安全型产品。是智能型检测仪表，所有调校功能均可通过遥控器来实现，具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点。

3 系统功能

KJ95N型煤矿综合监控系统可将计算机网络、矿井安全和生产实时监测、电力监测、风机监测、瓦斯抽放等系统综合在一起，形成一个完整的、实用的矿井综合监控系统。根据需要各部分既可以集成在一起，又可以单独使用，以满足矿井的不同需求。该系统是一个集散型的系统结构，其信息的检测及分站等设备的布置完全按照厂区特点设置，使各部分设备都能充分合理运用，以满足安全管理的要求。监测主机与分站通讯采用RS485总线通过传输接口与各分站通讯。

3.1 瓦斯安全监控中心

监测中心站是本系统的大脑，负责监测数据的管理及系统的运行情况监测、系统硬件配置、现场数据采集、判断处理、统计存储、打印报表、并且能够实现实时控制、画面在线编辑等任务。所有的数据也可以汇集在大屏幕显示动、静态图形、数据、曲线、采掘工程平面示意图、通风系统示意图、模拟量配置图等。在调度中心配备监测主机两台，互为备用。一台交换机、UPS、防雷装置及声光报警装置等。监测主机配有网卡，作为计算机网络的一部份，监测主机的信息可以通过服务器全部上网。

1）系统软件具有分级断电闭锁功能，确保煤矿安全。

2）具有可调校设备（瓦斯）智能管理功能，自动管理瓦斯调校周期。

3）具有不间断电源综合管理功能，实时监测电源工作状态，预防分站，传感器，执行器断电，造成不必要的断电和危险的隐患。

4） 实时性：软件应能实时传输、处理、存储、和显示信息，并根据要求实时控制、能周期地循环运行而不中断。

5）信息输出与存储：软件应具显示、打印、报警和存储功能。

6）自检：软件应能对接入系统的传感器、分站、等设备的工作状态进行自检。

7）操作管理：软件具有操作权限管理功能，对参数设置、控制等必须使用密码操作，并具有操作记录。

8）主菜单：在各种显示模式下均有主菜单显示，主菜单应包括参数设置、页面编辑、控制（远程控制）列表显示、曲线显示、状态图、柱状图显示、模拟图显示、打印、查询、帮助、其他功能。

2） 分站使用带备用电池电源， 即使分站与监控中心站失去通讯联络，分站也能够继续、独立地进行工作，自动恢复记忆，按照事先给定的要求实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。

3） 监控分站设计有高可靠性的保护电路和程序纠错功能，即使分站产生故障，也不影响其它分站正常工作。

4） 模拟量端口与开关量端口可互换，可按需增加某类端口的数量。支持多种标准或非标准信号制式，如电压、电流、频率和触点信号等。

5） 分站能动态存储监测数据，在通讯恢复正常后，续传给中心站，仍可从分站调出事故前后有关参数的变化情况供事故分析用。

4 结束语

山西金地选煤厂应用的KJ95N安全监测监控系统是一个综合性的监控系统，它可以将安全与生产监测信息、电力参数的监测等各种信息综合在一起，在更高的层次上实现了信息的综合利用，同时系统还可以方便汇接多个监测子系统， 实现了信息共享和局部环节的自动化控制。由分站、动力开关、断电馈电转换器以及设备开停状态传感器等组成了风电甲烷闭锁装置，能够完成甲烷超标断电及自动闭锁。当被监测点风流中甲烷浓度达到预设置的断电浓度时，系统自动通过控制器输出断开动力电源开关的

控制信号并闭锁：当被监测点风流中甲烷浓度降到预先设置的恢复电点浓度时，能够自动解锁、上电，并且断电点设置连续可调。

整套安全监控系统具有三层结构形式，属于集散式微机处理系统。成熟、先进、可靠的应用软件，总线分布式的分站和传感器硬件结构使整个安全监测系统技术水平领先。个别的传感器或连接线故障不会影响系统的正常工作，能够保证整套系统的运行稳定性。具有技术先进、结构合理、运行可靠、故障分散、维修方便等优点。

[参考文献]

[1] 赵质敏，煤矿瓦斯监测仪器设备实用手册，煤炭工业出版社，1993.

[2] 李学成主编，矿井安全监控原理与应用，中国矿业大学出版社，1996.11.

[3] 于庆，新型智能多参数检测报警仪的研制，矿业安全与环保，2001（6）.

[4] 王汝淋，矿井环境监测与仪表，中国矿业大学出版社，1988.5.

[5] 孙继平，矿井监测与控制，北京工业大学出版社，1990.12.

[6] 张生忠等主编，煤矿安全监察工作指南，山西科学技术出版社，1993.6.