摘要：煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中有著重要地位。 
        關(guān)鍵詞：煤礦安全  環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控  系統(tǒng)
        0 引言
        監(jiān)測監(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，當(dāng)將其作為一種安全預(yù)防技術(shù)設(shè)施應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中時(shí)，就稱其為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在我國的工業(yè)安全事故中，煤炭工業(yè)的安全事故較為頻發(fā)且性質(zhì)嚴(yán)重，尤其以生產(chǎn)礦井瓦斯爆炸事故最為突出。為此，國家有關(guān)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門專門制定了“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字指導(dǎo)方針，由此可見，煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要地位。
        1 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成
        根據(jù)所述及概念，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測”，即檢測各種環(huán)境安全參數(shù)、設(shè)備工況參數(shù)、過程控制參數(shù)等；二是“控”，即根據(jù)檢測參數(shù)去控制安全裝置、報(bào)警裝置、生產(chǎn)設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。若系統(tǒng)僅用于生產(chǎn)過程的監(jiān)測，當(dāng)安全參數(shù)達(dá)到極限值時(shí)產(chǎn)生顯示及聲、光報(bào)警等輸出，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測系統(tǒng)；除監(jiān)測外還參與一些簡單的開關(guān)量控制，如斷電、閉鎖等，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。
        煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級(jí)或三級(jí)管理的計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)，一般包含測控分站級(jí)和中心站級(jí)。每個(gè)測控分站負(fù)責(zé)某幾路傳感器信號(hào)的采集和某個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，實(shí)現(xiàn)了采集、控制分散；中心站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、儲(chǔ)存、傳輸，實(shí)現(xiàn)了管理的集中。中心站與分站和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的通信、傳感器到測控分站的數(shù)據(jù)傳輸、測控分站到執(zhí)行或控制裝置信號(hào)的傳輸，是通過傳輸信道實(shí)現(xiàn)的。
        監(jiān)測系統(tǒng)一般由地面中心站，井下工作站，傳輸系統(tǒng)三部分組成。地面中心站一般有傳輸接口裝置和若干臺(tái)計(jì)算機(jī)，電源，數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)運(yùn)行軟件，存貯、打印、顯示等裝置組成。為了計(jì)算機(jī)穩(wěn)定工作，一般還配備了機(jī)房恒溫調(diào)節(jié)，不間斷電源等輔助設(shè)施。
        井下分站和傳感器構(gòu)成井下工作站。井下分站的作用是，一方面對(duì)傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)送到地面中心站；另一方面，將地面中心站發(fā)來的指令或從傳感器送來應(yīng)由分站處理的有關(guān)信號(hào)經(jīng)處理后送至指定執(zhí)行部件，以完成預(yù)定的處理任務(wù)，如報(bào)警、斷電、控制局扇開啟等；并向傳感器提供電源。
傳輸系統(tǒng)是用來將井下信息傳輸至地面和將地面中心站監(jiān)控指令傳輸至井下分站的信息媒介。信道，信息傳輸?shù)耐ǖ溃O(jiān)測系統(tǒng)大多采用專用通訊電纜作為信道。
        傳感器與分站之間一般采用直接傳輸方式。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定傳感器的輸出信號(hào)應(yīng)滿足以下幾種信號(hào)：模擬量信號(hào)有三種，頻率輸出（5～15HZ）；電流輸出為0～5mA；電壓輸出為0～100mV；開關(guān)量信號(hào)輸出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。
        2 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
        根據(jù)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的組成，其主要技術(shù)指標(biāo)，主要是以組成系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為特征。
        2.1 測控分站 容量：是輸入、輸出量的個(gè)數(shù)及類型。例如，模入8，開入4個(gè)接點(diǎn)信號(hào)、4個(gè)電流形式信號(hào)等；開出4個(gè)TTL電平、4個(gè)繼電器觸點(diǎn)輸出等。
        接配傳感器：是指所接配傳感器的種類、型號(hào)、測量范圍、輸出信號(hào)形式、供電電壓、精度等。
        檢測精度：是反映分站性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一，一般用滿量程的相對(duì)誤差來表示。數(shù)值越小，則檢測精度越高。
        另外，還有分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離等指標(biāo)。
        2.2 中心站 主機(jī)型號(hào)及配置：CPU型號(hào)，內(nèi)存容量，硬盤容量，軟驅(qū)數(shù)量、規(guī)格，配置外設(shè)的種類、型號(hào)、數(shù)量等，另外，還有備用主機(jī)的情況。
        容量：即系統(tǒng)可帶分站的數(shù)量，例如，井下100個(gè)分站，地面10個(gè)分站。
        傳輸速率：數(shù)字傳輸?shù)牟ㄌ芈?，例如?00bit/s，1200bit/s。波特率越高，傳輸效率越高。
        另外，還有傳輸距離、可靠性等指標(biāo)。
        2.3 系統(tǒng)信息管理軟件 開放性好：組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫提供了開放數(shù)據(jù)訪問接口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)。
        安全性良好：所有的設(shè)計(jì)方案都充分考慮了系統(tǒng)的安全性，使用采集系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的影響達(dá)到最小。
        數(shù)據(jù)容量大：采用虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，理論上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是無限制的（受硬盤空間和內(nèi)存大小的影響）。
        另外，還有響應(yīng)速度、運(yùn)行是否穩(wěn)定、擴(kuò)展性是否強(qiáng)、兼容性好等衡量指標(biāo)。   2.4 防爆及防爆標(biāo)志 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，爆炸危險(xiǎn)環(huán)境用電設(shè)備分為2類。有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的礦井使用的電氣設(shè)備為I類，除瓦斯礦井以外的爆炸危險(xiǎn)場所使用的電氣設(shè)備為II類。II類電氣設(shè)備又分為A、B、C三級(jí)，這是根據(jù)使用場所的爆炸性混合物最大試驗(yàn)安全間隙或最小點(diǎn)燃電流來分的。II類電氣設(shè)備還按最高表面溫度的不同，分為T1-T6共6組。防爆型設(shè)備在外殼上的總標(biāo)志為：“Ex”。
        防爆型電氣設(shè)備按防爆結(jié)構(gòu)的不同，可以分為以下幾種類型：增安型、隔爆型、本質(zhì)安全型、通風(fēng)充氣型、充油型、無火花型、特殊型等等。
        3 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的種類
        監(jiān)測系統(tǒng)按工作側(cè)重點(diǎn)分為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和工況監(jiān)測系統(tǒng)兩大類。每種系統(tǒng)又可能包含若干子系統(tǒng)。如環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可能配備瓦斯突出預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、頂板監(jiān)測子系統(tǒng)；工況監(jiān)測系統(tǒng)可能配有綜采監(jiān)控、膠帶監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。
        環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測采掘工作面、機(jī)電硐室、采區(qū)主要進(jìn)回風(fēng)道等自然環(huán)境的參數(shù)，其主要功能為監(jiān)測低濃度沼氣（4%以下）、高濃度沼氣（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、負(fù)壓、礦壓、地下水、通風(fēng)設(shè)施、煤塵、煙霧等參數(shù)，除實(shí)時(shí)顯示檢測數(shù)據(jù)外，還應(yīng)按《煤礦安全規(guī)程》的要求及各礦井實(shí)際情況，在一定地點(diǎn)及工作場所設(shè)置報(bào)警（燈光、音響）和執(zhí)行裝置，以便防止和預(yù)報(bào)災(zāi)害。
        工況監(jiān)測系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測機(jī)電設(shè)備，其主要監(jiān)測參數(shù)有采區(qū)產(chǎn)量、井下煤倉煤位、采煤機(jī)機(jī)組位置、運(yùn)輸機(jī)械、提升機(jī)械監(jiān)控、設(shè)備故障監(jiān)測及效率監(jiān)測等等。但生產(chǎn)工況監(jiān)測信息并非全部要傳輸?shù)郊斜O(jiān)控系統(tǒng)之中。
        一些大的監(jiān)控系統(tǒng)通常包括環(huán)境監(jiān)測與工況監(jiān)測兩大功能，適應(yīng)性更為廣泛。
        4 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 
        煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為集中式和分布式。
        4.1 集中式 集中式控制是一種中心計(jì)算機(jī)直接控制被控對(duì)象的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是信息采集、分析處理、信道管理，控制功能均由地面中心站計(jì)算機(jī)完成。數(shù)據(jù)傳輸量大、負(fù)擔(dān)繁重，中心站計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，當(dāng)中心站和傳輸通道發(fā)生故障時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。
        集中式控制系統(tǒng)大多為星型結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)即可；增加、擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)十分方便。中心節(jié)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的“瓶頸”，該系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點(diǎn)。
        4.2 分布式 分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，簡稱DSSC系統(tǒng)，是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中廣為采用的一種控制系統(tǒng)。所謂分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就是由分布在不同地點(diǎn)，以協(xié)作方式互相配合進(jìn)行工作的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般在幾個(gè)地方設(shè)置執(zhí)行簡單任務(wù)的低檔計(jì)算機(jī)，而較復(fù)雜的任務(wù)則集中由中、高檔計(jì)算機(jī)去執(zhí)行。
        煤礦監(jiān)測監(jiān)控分布式系統(tǒng)多用樹型結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。樹型結(jié)構(gòu)拓?fù)浜唵危m合于礦井安裝施工；信息單一，系統(tǒng)的規(guī)模易于擴(kuò)展，易于構(gòu)成多級(jí)分布式系統(tǒng)。地面中心站只須用一根電纜直通井下，井下各分站都并聯(lián)在這根主傳輸電纜上。這種結(jié)構(gòu)方式，分站連接十分方便靈活，可根據(jù)礦井現(xiàn)場情況靈活配置。由于分站與分站之間并聯(lián)連接，因此，任一分站的故障對(duì)其它分站無影響，分站的可靠性較高。但在首末分站距離較遠(yuǎn)時(shí)阻抗難以匹配。
        構(gòu)成分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除了樹型結(jié)構(gòu)還有星型、公共總線型、環(huán)型等結(jié)構(gòu)形式。它們之間的區(qū)別僅在于通訊過程中數(shù)據(jù)流的路徑和方式不同。