摘要： 煤礦安全監測監控是實現礦井安全生產預防事故的主要措施之一,也是現代化礦井管理水平的重要標志。通過對監測監控系統的研究,使煤礦監控系統的安全可靠性大大提高,對確保煤礦安全生產將起到一定的作用。本文淺談了近年來我國煤礦安全生產監測監控系統的發展現狀和存在的問題，對系統的軟件技術和功能、硬件及接口技術的可靠性和兼容性、傳感器技術的穩定性和可靠性、企業安全生產信息化管理技術的發展提出了展望。
關鍵詞：煤礦 監測監控系統 安全信息化

自2000年以來，隨著國家對煤礦企業安全生產要求的不斷提高和企業自身發展的需要，我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井陸續在裝備礦井監測監控系統。系統的裝備大大提高了礦井安全生產水平和安全生產管理效率，同時也為該技術的正確選擇、使用、維護和企業安全生產信息化管理提出了更高的要求。為保障煤礦的安全生產，除進一步加強煤礦安全管理意識外，關鍵是建立煤礦井下安全監測監控系統，形成煤礦井上、井下可靠的安全預警機制和管理決策信息通道。所以當前現代化礦井的生產不僅要解決煤礦生產過程中存在的安全問題、生產自動化的問題、又要了解各種與生產經營相關的信息。建立安全生產、調度和管理網絡系統，對井上、井下安全生產全面了解，靠及時準確的信息指揮生產和防止各種事故的發生，已成為煤礦設計工作必須解決的問題。

一、 煤礦安全檢測與監控系統的作用及現狀
在煤炭行業中, 礦井安全監測監控系統是傳感器技術、信息傳輸技術、 計算機應用技術、電氣防爆技術和控制技術等多種技術在礦井安全生產監控領域應用的產物，對保障煤礦安全生產，提高生產效率和機電設備的利用率都具有十分重要的作用。礦井安全監控系統一般由三部分組成:①中心站(包括應用軟件、計算機及外圍設備)；②信息傳輸裝置(包括傳輸接口、分站、傳輸線、接線盒等)；③傳感器和執行裝置。具體來講，煤礦安全監控系統是指對煤礦的瓦斯、風速、一氧化碳、煙霧、溫度等環境參數和礦井生產、運輸、提升、排水等環節的機電設備工作狀態進行監測和控制，用計算機分析處理并取得數據的一種系統。安全監控系統可以為各級生產指揮者和業務部門提供環境安全參數動態信息，為指揮生產提供及時的現場資料和信息，便于提前采取防范措施。另外通過對被測參數的比較和分析，系統可以實現自動報警、斷電和閉鎖，便于制止事故的發生或擴大；在發生事故的情況下，能及時指示最佳救災和避災路線，為搶救和疏散人員、器材，提供決策信息。
我國監測監控技術應用較晚，80年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引進了一批安全監控系統，裝備了部分煤礦；在引進的同時，通過消化、吸收并結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等監控系統，在我國煤礦已大量使用。實踐表明，安全監控系統為煤礦安全生產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。由于當時相當一部分監控系統由于技術水平低、功能和擴展性能差、現場維修維護和技術服務跟不上等原因，或者已淘汰、或者停產。因此造成相當一部分礦井無法繼續正常使用已裝備的系統。特別是近年來由于老系統服務年限將至，已無繼續維修維護的必要，系統面臨更新改造的機遇。
二、 國內安全檢測與監控系統存在的問題
2.1傳感器質量和性能差?
與安全監測監控系統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測煤炭自燃發火災害預測的關鍵技術裝備，并越來越受到使用單位和研究人員的普遍重視。但在現場使用中，雖然系統主機、分站以及軟件已經不斷進行升級，但國產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、工作穩定性差和調校頻繁、靈敏度漂移以及制作工藝水平低等缺點，嚴重制約著礦井有害氣體的正常檢測。另外《煤礦安全規程》中對甲烷傳感器的調校有嚴格的規定，調校工作需要專用器具和標準氣樣，對調校人員的技術水平有一定的要求。很多煤礦往往由于缺乏專業技術人員等原因而不能按時對系統進行維護和調校，甚至從不調校，嚴重制約了礦井有害氣體的正常檢測。
2.2 通信協議不規范，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準，所以現有生產廠家的監控系統的通信協議幾乎都采用各自專用的，互不兼容。不同廠家產品之間缺乏互操作性、互換性，因此可集成性差，不易于系統功能擴展。在使用中，個別系統雖經多次升級改造，仍不能實現系統資源的有效共享，形成了一個個獨立的“信息孤島”，嚴重阻礙了礦井安全生產管理水平的進一步提高。
2.3 診斷功能有待加強，系統的可維護性低
??? 現場設備在線故障診斷、報警、記錄功能不強，現場設備的遠程參數設定困難，影響系統的可維護性。作為管理維護監控系統的輔助手段，部分系統只能對系統的通訊狀況診斷，不能詳細地判斷故障的性質和故障點。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測監控系統，而且近幾年再次加大了對礦井安全生產的管理力度，但一些地方國有煤礦，特別是鄉鎮小煤礦，多數由于缺乏專業技術人員而不能正常使用和維護已裝備的系統，甚至對系統配接的傳感器根本不進行調校。另外，在大多國有煤礦還存在著監測監控方面的管理制度不夠健全、對已經存在的監測監控管理制度執行不嚴、對監測監控系統的監督管理不到位等問題，嚴重地制約著安全監測監控系統的正常運行。

三、 煤礦安全檢測與監控系統的發展趨勢
隨著計算機技術、網絡技術、通信技術、微電子技術的進一步發展,礦井設備自動化水平不斷提高,現代化的生產和管理在煤礦行業中不斷推廣。為了滿足現代煤礦安全生產和信息管理的要求,煤礦監控系統朝著網絡化、標準化、智能化的方向發展,并從單一監控功能向性能可靠、功能強大的全礦井綜合監控信息系統發展。
3.1 網絡化
隨著煤礦規模化生產程度和監控要求的不斷提高,礦井范圍越來越大,由單純的參數數據監控發展到數據、語音、圖像混合監控,要求通訊網絡具有良好的開發性、較大的傳輸帶寬和距離以及多種數據傳輸方式(數據通信、視頻語音通訊等)。現場總線技術在煤礦監控系統中廣泛應用,擴展了監控系統的功能,信號傳輸為時分制或調頻信號,由于受現場惡劣環境和電纜帶寬的限制,只能傳輸數字語音信號,通信速率偏低,難于滿足現場圖像視頻多媒體信息的實時傳輸要求,目前圖像監視采用單獨的工業電視系統。隨著工業以太網技術的迅速發展,它不僅應用于監控系統的監控級,而且已經開始用于現場設備網絡。通過基于嵌入式的網絡協議轉換器將現場總線(與現場設備相連的支路網絡)和工業以太網(與管理層相連的主干網絡)有機結合應用于監控系統中,充分利用兩者的優勢,建立基于現場總線和工業以太網的煤礦實時監控綜合信息系統,將現場監控層、信息傳輸層和信息管理層連成一個完善的監控網絡,融合各種信息(參數數據、語音信號、圖像視頻等),共享系統資源和信息,實現整個煤礦礦區或更大范圍的監測、控制、管理,這是煤礦監控技術發展的必然趨勢。
3.2 標準化
??? 信息傳輸系統的兼容性直接影響著各礦井進一步擴展系統功能。通信協議不規范(即沒有統一的標準)造成設備重復購置、系統不受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造等后果。為了改變標準不統一的局面,國家出臺了很多規范性規程和標準對監控系統及信息傳輸協議等進行規范,如《煤礦安全規程》、《MT/T89922005煤礦用信息傳輸裝置》、《礦井安全監控新標準、新規程匯編及礦井安全監控系統設計與選型手冊》等。標準化和通用性是煤礦監控系統的發展趨勢之一。
3.3 智能化
??? 突發災害、生產設備故障是影響煤礦安全與生產的兩個主要因素。如何對突發災害進行預測與預報以及對生產設備故障進行診斷是煤礦監控系統研究難題和方向。在監測災害的同時,將現代的預測理論(灰色理論、混沌理論等)與專家決策智能模塊引入監控系統,使之形成狀態監測、災害預報與處理決策支持功能智能系統,更加有效地防止災害的發生。生產設備故障監控系統應具有以下基本功能:通過對工況的監測,判斷故障的發生;發生故障后,監測出故障源的位置,確定故障的原因;判斷故障的嚴重程度,采取包括啟動保護系統等必要的措施。將專家系統和網絡技術引入到生產設備故障監控系統建構遠程故障診斷專家系統,結合相關領域的專家和經驗豐富的技術人員,建立相關煤礦知識庫和構建推理機,共享網絡數據和更多的技術支持,利用實時監控系統,對采集的參數數據、視頻和音頻信號進行專家綜合推理和診斷,更加及時、準確定位故障并采取相應措施。因此,智能化是煤礦監控系統的又一發展趨勢。

四、 結語
隨著科學技術的不斷發展,煤礦安全監控系統將由單一監控功能向全礦井綜合信息監測控制系統發展,實現遠程監測、監控、監管、設備故障診斷和災害預警與決策等功能,為煤礦安全生產打下堅實的基礎。

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