煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造問題及對策

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造問題及對策范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：簡要介紹了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，圍繞中心站、信息傳輸裝置、傳感器和執(zhí)行器等設備闡述了該系統(tǒng)在井下的應用，分析了系統(tǒng)的主要功能，對目前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造期間存在的問題進行了總結，并提出了解決對策。

關鍵詞：安全監(jiān)控；傳感器；執(zhí)行器；中心站

隨著國家對煤炭行業(yè)安全問題的重視，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛使用，形成了成熟的井上井下暢通的信息交流通道和可靠的安全預警機制。這不僅可及時準確地提供信息以指揮生產(chǎn)，預防事故發(fā)生，又能及時查看各種安全生產(chǎn)及設備運行的信息，形成一個安全、生產(chǎn)、調度和管理的網(wǎng)絡系統(tǒng)。本文對安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦井下的應用進行簡要介紹，并對當前安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造過程中存在的問題進行剖析并提出相應解決對策。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

煤礦井下作業(yè)中存在瓦斯、煤塵、水災、火災和頂板事故等隱患，特別是瓦斯、火災事故，一旦發(fā)生，會給礦井造成重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。為貫徹落實“先抽后采、以風定產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控”的瓦斯治理方針，國家行業(yè)標準、地方法規(guī)明確要求煤礦井下都必須安裝、使用安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要用來監(jiān)測井下CH4，CO等的濃度，溫度、風速等環(huán)境參數(shù)及風門、饋電、風機開停等設備狀態(tài)，并實現(xiàn)聲光報警、風電閉鎖、瓦斯電閉鎖控制等功能。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對井下瓦斯、CO等有害氣體的實時監(jiān)測報警以及對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測與控制，大大減少了煤礦瓦斯、火災事故的發(fā)生，在煤礦“一通三防”、機電設備等安全生產(chǎn)管理中具有不可替代的作用。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的構成

安全監(jiān)控技術是由電子技術、信息傳輸技術、物理（化學）式傳感器技術等多領域結合的新技術，主要通過監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)的快速準確獲取，為管理者決策提供基礎數(shù)據(jù)，有效避免由缺少基礎數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)不準確、數(shù)據(jù)滯后等原因造成的決策失誤給煤礦帶來經(jīng)濟與財產(chǎn)損失。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由中心站、信息傳輸裝置、傳感器和執(zhí)行器三部分組成[1]。

2.1中心站

中心站一般設在礦井調度信息中心機房，其防火、防雷、抗干擾等安全設施必須齊全有效，確保中心站具有良好的運行環(huán)境。中心站由數(shù)據(jù)采集服務器、環(huán)網(wǎng)交換機、核心交換機、硬件防火墻、UPS（不間斷電源）、打印機等主要硬件設備組成。數(shù)據(jù)采集采用2臺服務器組成雙機熱備，其中一臺運行，一臺熱備。2臺服務器通過“心跳線”或雙機軟件實現(xiàn)一臺服務器出現(xiàn)故障后，熱備服務器在5min內(nèi)自動投入使用，以確保對井下的監(jiān)測控制連續(xù)不斷。礦井調度室設監(jiān)控系統(tǒng)客戶端，設專人24h不間斷值機，通過局域網(wǎng)實現(xiàn)與中心站的數(shù)據(jù)互通，并具有顯示、控制權限，確保調度指揮中心能快速、及時、準確地掌握井下信息，為日常安全管理、災變處理等準確決策提供可靠技術依據(jù)。

2.2信息傳輸裝置

地面交換機、井下交換機、光纖、監(jiān)控分站、信號電纜等設備組成了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸通道。信息通過分時多路復用技術傳輸，使監(jiān)控中心服務器、監(jiān)控分站、傳感器、執(zhí)行器之間進行信息溝通。在地面設置1臺交換機，監(jiān)控專用光纖從不同井筒鋪設至井下交換機，組成光纖環(huán)形網(wǎng)絡，確保光纖中任意一處斷開后，不會影響到數(shù)據(jù)傳輸。交換機一般設置在中央變電所、采區(qū)變電所，安裝數(shù)量應根據(jù)監(jiān)測地點數(shù)量及距離確定。交換機至分站采用工業(yè)以太網(wǎng)進行信號傳輸，也可采用RS485，CAN，LonWorks，Profibus等方式實現(xiàn)數(shù)字化傳輸。根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》新要求，傳感器至分站傳輸采用工業(yè)以太網(wǎng)、RS485及CAN的數(shù)字化傳輸方式，以增強抗電磁干擾能力[2]。

2.3傳感器和執(zhí)行器

傳感器和執(zhí)行器是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)終端設備。傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、精度、穩(wěn)定性等直接影響數(shù)據(jù)的分析及處理結果，而執(zhí)行器是對監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理結果的執(zhí)行單元，承載著斷電控制、聲光報警等功能。因此，傳感器和執(zhí)行器的安裝、使用、維護必須符合AQ1029—2019《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》標準要求。傳感器分為模擬量傳感器和開停量傳感器。模擬量傳感器監(jiān)測連續(xù)變化的物理量，如甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、溫度傳感器等；開停量傳感器監(jiān)測“開”“停”兩態(tài)，如局扇開停傳感器、饋電傳感器等。傳感器信號傳輸方式主要分為頻率型、數(shù)字型（RS485型）2種。頻率型傳感器抗干擾能力差，與數(shù)字型傳感器混用易造成誤報警，目前，新型數(shù)字型傳感器已解決原頻率型信號傳輸存在的問題。但不管是哪種類型的傳感器都必須按照相關規(guī)定進行定期校準，這樣方可確保傳感器測值準確、運行穩(wěn)定。執(zhí)行器包括聲光報警器、斷電器等設備，主要是執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)或分站下達命令的控制單元。斷電器安裝在監(jiān)控分站與被控設備開關之間，是接收分站命令實現(xiàn)斷電的關鍵設備，因此必須定期對斷電器進行測試，確保斷電可靠。

3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

3.1軟件功能

監(jiān)控系統(tǒng)必須具有數(shù)據(jù)采集、手動遙控斷電、超限報警、超限斷電、復電、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)上傳、顯示打印、雙機切換等功能，并具有操作權限管理和操作記錄等功能。數(shù)據(jù)必須每3個月進行1次備份，備份數(shù)據(jù)介質保存時間不少于2a，以備發(fā)生事故后進行追查、分析，提高對煤礦的監(jiān)管能力。

3.2三閉鎖功能

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)必須實現(xiàn)“三閉鎖”功能，即甲烷電閉鎖、風電閉鎖、故障閉鎖。a)通過正確設置甲烷傳感器的報警值、斷電值、復電值，實現(xiàn)CH4超過設定值后進行現(xiàn)場報警、分站報警、監(jiān)控中心站報警，通過本地分站或中心站系統(tǒng)控制斷電器動作，實現(xiàn)斷電功能；b)通過監(jiān)測風筒傳感器、局扇開停傳感器開停狀態(tài)，判斷是否停風，從而控制停風影響范圍內(nèi)的斷電，防止停風后繼續(xù)作業(yè)造成瓦斯超限及次生事故的發(fā)生；c)系統(tǒng)通過判斷監(jiān)控設備是否處于故障狀態(tài)，來對影響區(qū)域電氣開關實施閉鎖控制，以防傳感器故障期間瓦斯?jié)舛瘸藓笤斐赏咚故鹿?；d)甲烷風電閉鎖控制則是在風電閉鎖與甲烷電閉鎖內(nèi)容基礎上，增加了組合邏輯控制，即把“巷道內(nèi)CH4體積分數(shù)是否大于3%、巷道是否停風”作為共同條件，對局部通風機開關進行有別于常規(guī)控制的閉鎖控制。為確保斷電、閉鎖功能可靠，要求對風電閉鎖、甲烷電閉鎖功能必須每15d至少測試1次，對可能造成局扇停電的，每0.5a至少測試1次。

4系統(tǒng)升級改造中的問題及其解決對策

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)可由原來單一的監(jiān)測監(jiān)控向綜合自動化方向發(fā)展。目前很多型號系統(tǒng)已和主扇參數(shù)監(jiān)測、抽采泵站監(jiān)測、瓦斯抽采管路在線監(jiān)測等子系統(tǒng)關聯(lián)，數(shù)據(jù)融入礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析、處理。在落實國家局推行的《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》過程中存在不少問題，需進一步探討解決[3]。

4.1存在的問題

4.1.1新系統(tǒng)平臺缺少規(guī)范支持盡管國家煤礦安監(jiān)局下發(fā)了《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》及《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造驗收規(guī)范》，并積極推進煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造及驗收工作，但缺少多系統(tǒng)融合、數(shù)據(jù)應用分析、自診斷自評估、瓦斯涌出預警、火災預警等方面的具體規(guī)范，監(jiān)控功能不盡相同，功能深入程度無法規(guī)范，因此無法保證后續(xù)使用的效果。

4.1.2通信協(xié)議不規(guī)范系統(tǒng)融合難度大由于現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、應急廣播系統(tǒng)的通信協(xié)議均互不兼容，雖然有統(tǒng)一的《煤礦感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范（試行）》，但是從目前情況來看，執(zhí)行力不夠，從而造成不同廠家的設備采集數(shù)據(jù)無法直接兼容、共享，必須由相關廠家進行協(xié)議對接、數(shù)據(jù)轉換，造成轉換數(shù)據(jù)時穩(wěn)定性不高、增加額外對接費用、受制于人的問題，而且增加了礦井單位的使用運營成本。

4.1.3系統(tǒng)自診斷數(shù)據(jù)應用分析功能有待加強作為管理維護監(jiān)控系統(tǒng)的輔助手段，部分安全監(jiān)控系統(tǒng)只能對系統(tǒng)的通訊狀況進行診斷，不能詳細判斷故障的性質和故障點，而實際工作中要求能判斷出分站、傳感器與電纜故障、報警、短路報警、干擾誤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。

4.2問題的解決對策

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)已逐漸深入到人員定位、應急廣播、供電控制等相關領域，但如果不解決以上問題，多系統(tǒng)融合不但推進難度較大、兼容性不確定，而且存在很大的局限性。只有國家或行業(yè)出臺相應強制執(zhí)行標準，才能更好地應用煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。a)制訂符合標準的通用通信協(xié)議、硬件傳輸接口標準，并強制執(zhí)行；b)盡快制訂系統(tǒng)自診斷自評估、數(shù)據(jù)應用分析、多系統(tǒng)融合等方面的規(guī)范，細化內(nèi)容、明確實現(xiàn)效果等，解決系統(tǒng)升級改造與規(guī)范不同步、脫節(jié)現(xiàn)象；c)盡快完成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造，杜絕由頻率信號傳輸缺陷造成的誤報警，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、易用性及抗電磁干擾能力。

5結語

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)作為煤礦安全生產(chǎn)的有利保障，對于保障作業(yè)人員生命安全，實現(xiàn)礦井經(jīng)濟效益與社會效益雙贏具有重大的意義。煤礦管理人員應組織專業(yè)力量針對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進行深入檢查，找出存在的問題和隱患，有針對性地進行升級改造，通過加強各煤礦企業(yè)的聯(lián)合協(xié)作與交流，積極探索現(xiàn)有系統(tǒng)存在的不足并加以優(yōu)化改進，在提升系統(tǒng)功效的同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐用性，從而為礦井安全生產(chǎn)奠定基礎。

參考文獻：

［1］林鍵飛.淺析煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在井下的應用［J］.江西建材，2016(19)：211．

［2］國家煤礦安監(jiān)局.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案［A］.2016-12-30.

［3］李繼林.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.煤炭技術，2008(11)：3-5.

作者：楊威 單位：霍州煤電集團有限責任公司