小议煤矿安全监测监控系统

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[摘 要]鉴于我过煤矿安全生产的严峻现状,将安全监控预警技术应用于煤矿安全生产具有重要现实意义.文章从组成、分类、技术指标和结构几个方面对煤矿安全监测监控系统进行了介绍.

[关 键 词]煤矿生产；监测监控；集中式；分布式

近年来,我国煤矿企业的安全生产状况十分严峻,重、特大恶性事故频发,不仅给国家财产和人民生命带来了巨大损失,而且还产生了恶劣的社会影响,煤矿安全问题已成为影响煤炭工业生产以至于社会稳定的重大问题.煤矿事故频发的主要原因有：（1）对煤矿中危险有害因素的监测和控制存在缺陷；（2）煤矿中各种类型系统相互独立,信息不互通.国内外的辩学研究翻工程实践表明,对重大危险源实施安全监控预警是预防和拄制重特大工业事故的有效途径.实践证明：任何事故的发生发展都有征兆出现,即安全状态信息,这些信息大多数是可观测的,有些还是可控的.为了从根本上解决煤矿安全问题,需要采用高新技术手段对煤矿实施安全监控预警,随时发现隐患,随时进行排除,把事故消灭在萌芽状态.

1.系统的组成

煤矿安全生产监测控系统层次上一般是分为两级或管理的计算机集散系统,一般包含测控分站级和中心站级.每个测控分站负责某几路传感器信号的采集和某个执行机构的控制,实现了采集、控制分散：中心站负责数据的处理、储存、传输,实现了管理的集中.中心站与分站和计算机网络之间的通信、传感器到测控分站的数据传输、测控分站到执行或控制装置信号的传输,是通过传输信道实现的.

监测系统一般由地面中心站,井下工作站,传输系统三部分组成.地面中心站一般有传输接口装置和若干台计算机,电源,数据处理及系统运行软件,存贮、打印、显示等装置组成.为了计算机稳定工作,一般还配备了机房恒温调节,不间断电源等辅助设施.

井下分站和传感器构成井下工作站.井下分站的作用是,一方面对传感器送来的信号进行处理,使其转换成便于传输的信号送到地面中心站：另一方面,将地面中心站发来的指令或从传感器送来应由分站处理的有关信号经处理后送至指定执行部件,以完成预定的处理任务,如报警、断电、控制局扇开启等：并向传感器提供电源.

2.系统的分类

监测系统按工作侧重点分为环境监测系统和工况监测系统两大类.每种系统又可能包含若干子系统.如环境监测系统可能配备瓦斯突出预报子系统、顶板监测子系统：工况监测系统可能配有综采监控、胶带监控等各类子系统.

环境监测系统一般侧重于监测采掘工作面、机电硐室、采区主要进回风道等自然环境的参数,其主要功能为监测低浓度沼气（4％以下）、高浓度沼气（4％～100％）、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、风量、风速、负压、矿压、地下水、通风设施、煤尘、烟雾等参数,除实时显示检测数据外,还应按《煤矿安全规程》的要求及各矿井实际情况,在一定地点及工作场所设置报警（灯光、音响）和执行装置,以便防止和预报灾害.

3.系统的技术指标

根据安全监测监控系统的组成,其主要技术指标,主要是以组成系统的各个子系统的技术指标为特征.

3.1中心站的技术指标

（1）容量.即系统可带分站的数量,例如,井下100个分站,地面10个分站.

（2）主机型号及配置.指CPU型号,内存容量,硬盘容量,软驱数量、规格,配置外设的种类、型号、数量等,另外,还有备用主机的情况.

（3）传输速率.数字传输的波特率,例如,600bit／s,1200bit／s.波特率越高,传输效率越高.另外,还有传输距离、可靠性等指标.

3.2测控分站的技术指标

（1）容量.是输入、输出量的个数及类型.例如,模入8,开入4个接点信号、4个电流形式信号等：开出4个TTL电平、4个继电器触点输出等.

（2）检测精度.是反映分站性能优劣的主要指标之一,一般用满量程的相对误差来表示.数值越小,则检测精度越高.另外,还有分辨率、转换时间、传输距离等指标.

（3）接配传感器.是指所接配传感器的种类、型号、测量范围、输出信号形式、供电电压、精度等

4.系统的结构

煤矿安全生产监控系统的系统结构分为集中式和分布式.

4.1集中式

集中式控制是一种中心计算机直接控制被控对象的系统.其特点是信息采集、分析处理、信道管理,控制功能均由地面中心站计算机完成.数据传输量大、负担繁重,中心站计算机是系统关键性节点,当中心站和传输通道发生故障时,将导致整个系统的瘫痪.集中式控制系统大多为星型结构,其特点是结构简单,将多个节点连接到一个中心节点即可：增加、扩展节点十分方便.中心节点是整个系统的“瓶颈”,该系统的可靠性很大程度上取决于中心节点.

4.2分布式

分布式多级计算机控制系统,简称DSSC系统,是实时控制系统中广为采用的一种控制系统.所谓分布式多级计算机系统,就是由分布在不同地点,以协作方式互相配合进行工作的多计算机系统.一般在几个地方设置执行简单任务的低档计算机,而较复杂的任务则集中由中、高档计算机去执行.

煤矿监测监控分布式系统多用树型结构来实现.树型结构拓扑简单,适合于矿井安装施工：信息单一,系统的规模易于扩展,易于构成多级分布式系统.地面中心站只须用一根电缆直通井下,井下各分站都并联在这根主传输电缆上.这种结构方式,分站连接十分方便灵活,可根据矿井现场情况灵活配置.由于分站与分站之间并联连接,因此,任一分站的故障对其它分站无影响,分站的可靠性较高.但在首末分站距离较远时阻抗难以匹配.

构成分布式计算机系统除了树型结构还有星型、公共总线型、环型等结构形式.它们之间的区别仅在于通讯过程中数据流的路径和方式不同.

5.结束语

根据所述及概念,监测监控系统的功能一是“测”,即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等：二是“控”,即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、执行机构等.若系统仅用于生产过程的监测,当安全参数达到极限值时产生显示及声、光报警等输出,此类系统一般称为监测系统：除监测外还参与一些简单的开关量控制,如断电、闭锁等,此类系统一般称为监测监控系统.