摘要： 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控是實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)預(yù)防事故的主要措施之一,也是現(xiàn)代化礦井管理水平的重要標(biāo)志。通過對監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的研究,使煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠性大大提高,對確保煤礦安全生產(chǎn)將起到一定的作用。本文淺談了近年來我國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，對系統(tǒng)的軟件技術(shù)和功能、硬件及接口技術(shù)的可靠性和兼容性、傳感器技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性、企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理技術(shù)的發(fā)展提出了展望。
關(guān)鍵詞：煤礦 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 安全信息化

自2000年以來，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，同時也為該技術(shù)的正確選擇、使用、維護和企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理提出了更高的要求。為保障煤礦的安全生產(chǎn)，除進一步加強煤礦安全管理意識外，關(guān)鍵是建立煤礦井下安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，形成煤礦井上、井下可靠的安全預(yù)警機制和管理決策信息通道。所以當(dāng)前現(xiàn)代化礦井的生產(chǎn)不僅要解決煤礦生產(chǎn)過程中存在的安全問題、生產(chǎn)自動化的問題、又要了解各種與生產(chǎn)經(jīng)營相關(guān)的信息。建立安全生產(chǎn)、調(diào)度和管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對井上、井下安全生產(chǎn)全面了解，靠及時準(zhǔn)確的信息指揮生產(chǎn)和防止各種事故的發(fā)生，已成為煤礦設(shè)計工作必須解決的問題。

一、 煤礦安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的作用及現(xiàn)狀
在煤炭行業(yè)中, 礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是傳感器技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、 計算機應(yīng)用技術(shù)、電氣防爆技術(shù)和控制技術(shù)等多種技術(shù)在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)物，對保障煤礦安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和機電設(shè)備的利用率都具有十分重要的作用。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由三部分組成:①中心站(包括應(yīng)用軟件、計算機及外圍設(shè)備)；②信息傳輸裝置(包括傳輸接口、分站、傳輸線、接線盒等)；③傳感器和執(zhí)行裝置。具體來講，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是指對煤礦的瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、煙霧、溫度等環(huán)境參數(shù)和礦井生產(chǎn)、運輸、提升、排水等環(huán)節(jié)的機電設(shè)備工作狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，用計算機分析處理并取得數(shù)據(jù)的一種系統(tǒng)。安全監(jiān)控系統(tǒng)可以為各級生產(chǎn)指揮者和業(yè)務(wù)部門提供環(huán)境安全參數(shù)動態(tài)信息，為指揮生產(chǎn)提供及時的現(xiàn)場資料和信息，便于提前采取防范措施。另外通過對被測參數(shù)的比較和分析，系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動報警、斷電和閉鎖，便于制止事故的發(fā)生或擴大；在發(fā)生事故的情況下，能及時指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線，為搶救和疏散人員、器材，提供決策信息。
我國監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較晚，80年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦；在引進的同時，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實際情況，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等監(jiān)控系統(tǒng)，在我國煤礦已大量使用。實踐表明，安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理起到了十分重要的作用，各局礦已作為一項重大安全裝備。由于當(dāng)時相當(dāng)一部分監(jiān)控系統(tǒng)由于技術(shù)水平低、功能和擴展性能差、現(xiàn)場維修維護和技術(shù)服務(wù)跟不上等原因，或者已淘汰、或者停產(chǎn)。因此造成相當(dāng)一部分礦井無法繼續(xù)正常使用已裝備的系統(tǒng)。特別是近年來由于老系統(tǒng)服務(wù)年限將至，已無繼續(xù)維修維護的必要，系統(tǒng)面臨更新改造的機遇。
二、 國內(nèi)安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題
2.1傳感器質(zhì)量和性能差?
與安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配接的甲烷傳感器和CO傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和監(jiān)測煤炭自燃發(fā)火災(zāi)害預(yù)測的關(guān)鍵技術(shù)裝備，并越來越受到使用單位和研究人員的普遍重視。但在現(xiàn)場使用中，雖然系統(tǒng)主機、分站以及軟件已經(jīng)不斷進行升級，但國產(chǎn)安全檢測用的傳感器幾乎全部采用載體催化元件，長期以來我國載體催化元件一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校頻繁、靈敏度漂移以及制作工藝水平低等缺點，嚴(yán)重制約著礦井有害氣體的正常檢測。另外《煤礦安全規(guī)程》中對甲烷傳感器的調(diào)校有嚴(yán)格的規(guī)定，調(diào)校工作需要專用器具和標(biāo)準(zhǔn)氣樣，對調(diào)校人員的技術(shù)水平有一定的要求。很多煤礦往往由于缺乏專業(yè)技術(shù)人員等原因而不能按時對系統(tǒng)進行維護和調(diào)校，甚至從不調(diào)校，嚴(yán)重制約了礦井有害氣體的正常檢測。
2.2 通信協(xié)議不規(guī)范，可集成性差
??? 因為沒有一個符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議幾乎都采用各自專用的，互不兼容。不同廠家產(chǎn)品之間缺乏互操作性、互換性，因此可集成性差，不易于系統(tǒng)功能擴展。在使用中，個別系統(tǒng)雖經(jīng)多次升級改造，仍不能實現(xiàn)系統(tǒng)資源的有效共享，形成了一個個獨立的“信息孤島”，嚴(yán)重阻礙了礦井安全生產(chǎn)管理水平的進一步提高。
2.3 診斷功能有待加強，系統(tǒng)的可維護性低
??? 現(xiàn)場設(shè)備在線故障診斷、報警、記錄功能不強，現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定困難，影響系統(tǒng)的可維護性。作為管理維護監(jiān)控系統(tǒng)的輔助手段，部分系統(tǒng)只能對系統(tǒng)的通訊狀況診斷，不能詳細(xì)地判斷故障的性質(zhì)和故障點。但實際工作中要求能迅速判斷出分站、傳感器或電纜故障之間，或短路報警與真實超限之間的區(qū)別為維護人員提供故障的類型和方位，以便于迅速處理故障地點。
2.4 現(xiàn)場管理和維護水平欠缺
盡管各省市煤炭管理部門都強制性要求各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，而且近幾年再次加大了對礦井安全生產(chǎn)的管理力度，但一些地方國有煤礦，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦，多數(shù)由于缺乏專業(yè)技術(shù)人員而不能正常使用和維護已裝備的系統(tǒng)，甚至對系統(tǒng)配接的傳感器根本不進行調(diào)校。另外，在大多國有煤礦還存在著監(jiān)測監(jiān)控方面的管理制度不夠健全、對已經(jīng)存在的監(jiān)測監(jiān)控管理制度執(zhí)行不嚴(yán)、對監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)督管理不到位等問題，嚴(yán)重地制約著安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。

三、 煤礦安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)的進一步發(fā)展,礦井設(shè)備自動化水平不斷提高,現(xiàn)代化的生產(chǎn)和管理在煤礦行業(yè)中不斷推廣。為了滿足現(xiàn)代煤礦安全生產(chǎn)和信息管理的要求,煤礦監(jiān)控系統(tǒng)朝著網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展,并從單一監(jiān)控功能向性能可靠、功能強大的全礦井綜合監(jiān)控信息系統(tǒng)發(fā)展。
3.1 網(wǎng)絡(luò)化
隨著煤礦規(guī)?；a(chǎn)程度和監(jiān)控要求的不斷提高,礦井范圍越來越大,由單純的參數(shù)數(shù)據(jù)監(jiān)控發(fā)展到數(shù)據(jù)、語音、圖像混合監(jiān)控,要求通訊網(wǎng)絡(luò)具有良好的開發(fā)性、較大的傳輸帶寬和距離以及多種數(shù)據(jù)傳輸方式(數(shù)據(jù)通信、視頻語音通訊等)?，F(xiàn)場總線技術(shù)在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用,擴展了監(jiān)控系統(tǒng)的功能,信號傳輸為時分制或調(diào)頻信號,由于受現(xiàn)場惡劣環(huán)境和電纜帶寬的限制,只能傳輸數(shù)字語音信號,通信速率偏低,難于滿足現(xiàn)場圖像視頻多媒體信息的實時傳輸要求,目前圖像監(jiān)視采用單獨的工業(yè)電視系統(tǒng)。隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,它不僅應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控級,而且已經(jīng)開始用于現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。通過基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)場總線(與現(xiàn)場設(shè)備相連的支路網(wǎng)絡(luò))和工業(yè)以太網(wǎng)(與管理層相連的主干網(wǎng)絡(luò))有機結(jié)合應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中,充分利用兩者的優(yōu)勢,建立基于現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的煤礦實時監(jiān)控綜合信息系統(tǒng),將現(xiàn)場監(jiān)控層、信息傳輸層和信息管理層連成一個完善的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),融合各種信息(參數(shù)數(shù)據(jù)、語音信號、圖像視頻等),共享系統(tǒng)資源和信息,實現(xiàn)整個煤礦礦區(qū)或更大范圍的監(jiān)測、控制、管理,這是煤礦監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)化
??? 信息傳輸系統(tǒng)的兼容性直接影響著各礦井進一步擴展系統(tǒng)功能。通信協(xié)議不規(guī)范(即沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn))造成設(shè)備重復(fù)購置、系統(tǒng)不受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造等后果。為了改變標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的局面,國家出臺了很多規(guī)范性規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)對監(jiān)控系統(tǒng)及信息傳輸協(xié)議等進行規(guī)范,如《煤礦安全規(guī)程》、《MT/T89922005煤礦用信息傳輸裝置》、《礦井安全監(jiān)控新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)程匯編及礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與選型手冊》等。標(biāo)準(zhǔn)化和通用性是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。
3.3 智能化
??? 突發(fā)災(zāi)害、生產(chǎn)設(shè)備故障是影響煤礦安全與生產(chǎn)的兩個主要因素。如何對突發(fā)災(zāi)害進行預(yù)測與預(yù)報以及對生產(chǎn)設(shè)備故障進行診斷是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)研究難題和方向。在監(jiān)測災(zāi)害的同時,將現(xiàn)代的預(yù)測理論(灰色理論、混沌理論等)與專家決策智能模塊引入監(jiān)控系統(tǒng),使之形成狀態(tài)監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報與處理決策支持功能智能系統(tǒng),更加有效地防止災(zāi)害的發(fā)生。生產(chǎn)設(shè)備故障監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下基本功能:通過對工況的監(jiān)測,判斷故障的發(fā)生;發(fā)生故障后,監(jiān)測出故障源的位置,確定故障的原因;判斷故障的嚴(yán)重程度,采取包括啟動保護系統(tǒng)等必要的措施。將專家系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到生產(chǎn)設(shè)備故障監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)遠程故障診斷專家系統(tǒng),結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的專家和經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員,建立相關(guān)煤礦知識庫和構(gòu)建推理機,共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和更多的技術(shù)支持,利用實時監(jiān)控系統(tǒng),對采集的參數(shù)數(shù)據(jù)、視頻和音頻信號進行專家綜合推理和診斷,更加及時、準(zhǔn)確定位故障并采取相應(yīng)措施。因此,智能化是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的又一發(fā)展趨勢。

四、 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)將由單一監(jiān)控功能向全礦井綜合信息監(jiān)測控制系統(tǒng)發(fā)展,實現(xiàn)遠程監(jiān)測、監(jiān)控、監(jiān)管、設(shè)備故障診斷和災(zāi)害預(yù)警與決策等功能,為煤礦安全生產(chǎn)打下堅實的基礎(chǔ)。

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