矿井监测监控系统的研究与应用

矿井监测监控系统的研究与应用

赵鑫奇

河南省许平煤业有限公司生产技术处河南汝州467500

摘要：当前社会对于能源的需求越来越高，极大的促进了我国矿采企业的发展。一直以来矿业生产的安全问题倍受社会关注，尤其是在煤矿开采过程中出现的瓦斯事故，更是给矿业开采带来严重困扰，对现场开采人员的人身安全构成威胁。因此在现代矿业生产中监测监控技术不断发展，越来越智能化的监测监控设备被广泛应用于矿业开采中，大大提高了矿业生产的安全管理水平。本文首先对监测监控系统进行了简单介绍，然后结合报警控制问题提出相关措施，为提高矿业开采的安全管理提供参考。

关键词：监测监控；报警控制；问题；故障；解决方法

利用通信技术将工业以太网络技术、信号采集技术、报警控制技术相结合，实现自动采集资料，处理资料并进行控制的监测监控系统，具有及时、准确、连续、可靠的优点。可以检测各种环境参数、设备运行状态和过程控制参数等；根据参数去控制安全装置、生产设备、执行机构等；并在极限值时产生显示及声光报警等输出，参与一些开关量控制，如断电、闭锁等。

1井下监测监控系统概述

在中国煤矿安全生产的相关规定中，煤矿开采企业必须安装监测监控系统，而且需要严格按照相关规定对其进行维修与养护。由此可见，煤矿监测监控系统的应用对煤矿生产过程具有重要意义，需要煤矿企业加大重视。

监测监控系统在煤炭开采中具有重要作用，监测监控系统主要通过巡检方式来完成工作，利用计算机网络、光纤通信等先进技术，在深井、软岩的地质条件下构建一个符合防爆要求的井下100Mbps髙速工业环网，搭建成工业以太网络系统。系统的核心是在矿井建立具有开放协议的工业数字网络系统，为矿井的综合自动化提供可靠的高速信息平台。监测监控总站由机房两个H3C－1008型交换机及以下的监测监控主机、备机、WEB服务器组成，采用100M的工业以太网技术，由XK-100M型交换机敷设独立双路光纤至井下中央大泵房赫兹曼MM4型环网交换机，保证系统的实时性和安全性。主干网的连接方式采用光纤分布式数据接口，交换机采用赫兹曼MM4工业以太网络交换机，从传输数据量（数据包括井下监测监控、人员定位、视频监控等系统）、深井软岩环境、连通性和抗干扰性以及最基本的物理特征等方面来考虑，主干网上采用矿用单模铠装阻燃光纤，在实现快速传输的基础上，尽量减少软岩巷道修护引起的线路故障与干扰。

井下模拟信号通过井下环网上传到地面XK-100交换机，经中心站主、备机进行数据处理，将各种环境参数反映至WEB服务器，一方面通过客户端传输至矿调度台，另一方面通过外网和专网路由器分别将数据传送至安监局和矿务集团调度室。

利用信号采集技术对各类传感器模拟量、开关量信号采集和控制。中心站对数据进行处理、储存、传输，实现了中心站与分站、分站和工业环网之间的通信，传感器到监控分站的数据传输、监控分站到执行或控制装置间信号的传输，都是通过传输信道实现的。

在分站管理中，重点是保证系统电力供应和监测设备能够处于正常的运行状态，在进行分组选择管理时，需要满足井下环境瓦斯超限断电的条件，保证分站的正常运行。同时，在不断运行的过程中，对电气设备的运行安全提供保障，选择使用隔爆型电器。

目前传感器测量的方式是智能数字化模式，提升了检测的精确性，同时自动化性能较强。在煤矿开采生产的环境中，风速、温度、压力以及一氧化碳等指标，都能够通过数字化明确的显示出来，提升了系统的整体工作效率。其中传感器类型主要有：甲烷传感器、—氧化碳传感器、风速、风压传感器、开关量传感器、温度传感器等。

2监测监控系统报警控制的问题及分析

2.1系统误报警与大数值故障分析

监测监控系统应能够准确、实时地反映井下各种环境参数，并实现闭锁功能。监测监控通讯技术应结合矿井本身环境，如软岩巷道、电磁干扰等因素，合理解决系统误报警、冒大数等虚假数据与保证监测数据准确性、可靠性之间的矛盾。

某煤矿KJ335型安全监测监控系统从传感器到分站传输的信号多为200-2000HZ频率信号，分站单片机采用计数方式采集信号。这种工作方式抗干扰能力较差，加之井下巷道变形较快，巷道修护频繁，线路或传感器某点接触不良时（如插头氧化、电缆挤压、接线盒螺丝松动等）就会造成传输通路时断时续，将传感器输出的方波分割成许多细碎窄脉冲信号，分站单片机芯片将采集的这些信号认为是检测信息，传到地面中心站，造成随机出现“误报警”、“冒大数”等现象。由于井下空间窄小，通讯电缆很难与动力电缆分开，大型设备的启动和停止都能产生很强的电磁脉冲和谐波，以致瞬间干扰传感器信号。另外，井下风机、绞车、皮带等设备工作时，会产生强烈的电磁干扰，改变传感器和通讯电缆的传输数据，导致出现“误报警”、“冒大数”等现象，甚至造成分站死机。

2.2解决方法

对于系统本身问题，监测监控系统研发方应及时对系统升级，提高系统抗干扰能力，如传感器采取串行数字通信和用软件干扰滤除、数字容错传输方式、多CPU处理模式等不同抗扰措施；针对外界干扰问题，监测监控维护人员应做到传感器信号传输线、通讯电缆干线尽量采用较高水平的铠装屏蔽线，电缆敷设时远离动力电缆、髙频电磁波源，防止各线路接点氧化、虚接、假焊等不良接触，分站电源不与变频设备使用同一变压器次级等。

煤矿生产工作中会出现很多的安全和隐患，良好的煤矿监测技术能够充分的保证煤矿生产工作的顺利进行，在煤矿开采中存在的安全隐患中瓦斯事故是非常严重的，另外还需要对安全隐患进行科学的监测和治理，因此，在煤矿企业未来的发展中应对监测技术不断的创新和完善，并保证煤矿开采工作能够更加顺利的进行，减少瓦斯事故和其他事故发生的几率。

3结语

合理布置工业环网、信号采集设备和搭建远程自动控制，减少系统误报瞥与大数值故障，是通信技术在矿井监测监控系统中的重要应用。经不断实践、积累与总结，我国煤矿监测监控系统稳定性逐渐提高，能够实时、准确地反映井下各种环境参数，为生产调度提供环境安全参数动态信息，便于提前采取防范措施。

参考文献：

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[2]王婷珏.煤矿监测监控技术应用现状和发展趋势[J].科技展望，2016（08）：189.

[3]李阳阳.煤矿井下远程视频监控系统的应用及架构探讨[J].信息通信，2016，（09）：128-129.