礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及主要技術(shù)探討

摘 要：煤礦井下安全生產(chǎn)離不開安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，隨著煤礦工藝的進(jìn)步與發(fā)展，礦山開采逐漸朝著智能化與機(jī)械化方向發(fā)展，這對煤礦安全發(fā)面提出了更高的要求，因此對煤礦井下安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步了解與掌握非常重要。本文基于煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀及主要技術(shù)，提出了安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化措施，旨在為煤礦高效安全生產(chǎn)貢獻(xiàn)自己的一份力量。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng);主要技術(shù);優(yōu)化措施;安全生產(chǎn)

0 引言

礦山安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)和系統(tǒng)可以對礦山災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，例如粉塵、瓦斯、水害、通風(fēng)以及火災(zāi)等，監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠通過有線或無線方式傳輸?shù)降V山監(jiān)控中心，相關(guān)工作人員將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)就能夠通過數(shù)學(xué)建模以及數(shù)值模擬等方式進(jìn)行分析，導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果從而可以預(yù)測出災(zāi)害發(fā)生的可能性，能夠?yàn)槊旱V井下開采及掘進(jìn)等工作提供有價值的指導(dǎo)。隨著煤礦工藝的進(jìn)步與發(fā)展，礦山開采逐漸朝著智能化與機(jī)械化方向發(fā)展，這對煤礦安全發(fā)面提出了更高的要求，因此國家應(yīng)急管理局規(guī)定，所有煤礦必須完善礦山安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)和系統(tǒng)以保護(hù)煤礦的安全開采，但由于煤礦井下環(huán)境復(fù)雜多變，粉塵、瓦斯、空氣濕度以及電磁干擾容易損壞監(jiān)測線路，所以礦山安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也有特殊要求，設(shè)備和監(jiān)控線應(yīng)耐腐蝕和抗干擾，為了正確地將系統(tǒng)布置在礦井中，有必要了解礦山安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及優(yōu)化措施。

1煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測和控制影響井下安全生產(chǎn)的各種參數(shù)和設(shè)備。在1980年代，中國煤礦安全監(jiān)控技術(shù)的飛速發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）完善安全監(jiān)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定：“所有礦山必須配備礦山安全監(jiān)測系統(tǒng)。礦山安全監(jiān)測系統(tǒng)的安裝，使用和維護(hù)必須符合本規(guī)定和有關(guān)規(guī)定的要求?！边@項(xiàng)規(guī)程的出臺，能有效提高煤礦安全生產(chǎn)。

（2）安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)及傳輸容量增大。傳統(tǒng)的煤礦井下傳輸方式為數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)，但隨著煤礦技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)技術(shù)的提高，逐漸普及光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)的傳輸速率及可靠性有了明顯提升。

（3）軟件功能增多。依靠互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以共享監(jiān)視和處理管理信息。一旦發(fā)現(xiàn)井下有危險情況，便可以立即進(jìn)行警報語音提醒。

（4）增強(qiáng)傳感器開發(fā)。煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與傳感器的可靠性直接相關(guān)，目前已經(jīng)開發(fā)出各種新的傳感器，例如二氧化碳傳感器，采空區(qū)中的多點(diǎn)溫度傳感器等，對煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的多樣性發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

1.2國外煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀

（1）應(yīng)用光纖技術(shù)。國外煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要是用光纖通信技術(shù)，將監(jiān)控中心與進(jìn)行監(jiān)測分站連接，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率

（2）光纖分布式測溫技術(shù)的應(yīng)用。在1990年代初期，西方發(fā)達(dá)國家率先使用這項(xiàng)技術(shù)來監(jiān)視皮帶輸送機(jī)道路，該技術(shù)可以在整個巷道鋪設(shè)區(qū)域上進(jìn)行連續(xù)的溫度監(jiān)控。

（3）光纖氣體檢測技術(shù)。美國礦務(wù)局開發(fā)了一種光纖環(huán)境檢測和報警系統(tǒng)，用于監(jiān)測礦井中的CO，SO2和NO2等氣體，系統(tǒng)元件功率低、服務(wù)時間長并且安全可靠。

（4）其他傳感器新技術(shù)。法國使用熱催化原理研制GT-MQG型甲烷監(jiān)測儀器，能夠提高系統(tǒng)的使用壽命。

2礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要技術(shù)

2.1礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成

（1）數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)

瓦斯?jié)舛取㈦姎庠O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)、巷道圍巖應(yīng)變以及頂?shù)装逦灰屏?，這些都是礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)需要采集的數(shù)據(jù)，將不同的傳感器分別布置在需要監(jiān)測的部位，通過無線傳輸或者專用線路傳輸方式，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)測分站，監(jiān)測分站接收數(shù)據(jù)后通過環(huán)網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)換收集到的數(shù)據(jù)，在通過網(wǎng)絡(luò)接口或其他傳輸協(xié)議，將數(shù)據(jù)發(fā)送到安全監(jiān)控數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的終端，經(jīng)過終端系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析后預(yù)測結(jié)果，并將結(jié)果反饋給監(jiān)測分站

（2）人員定位系統(tǒng)

礦井人員定位系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成，其中包括定位終端子系統(tǒng)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)備子系統(tǒng)、地下基站子系統(tǒng)以及無線信號塔等組成，井下每個工作人員都有自己獨(dú)特的通道參數(shù)，該頻道參數(shù)經(jīng)過無線信號塔傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)接口，環(huán)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)碼，最終發(fā)給定位終端，由此可以實(shí)時看到井下工作人員的工作地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)井下人員管理。

（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括井上和井下兩部分，井上監(jiān)控系統(tǒng)即地面監(jiān)控系統(tǒng)，主要監(jiān)測廠區(qū)內(nèi)的作業(yè)安全以及生產(chǎn)狀況，運(yùn)行機(jī)制相對簡單，主要由普通監(jiān)控探頭實(shí)現(xiàn);井下監(jiān)控系統(tǒng)由于所處環(huán)境復(fù)雜，其運(yùn)行相對復(fù)雜，主要包括：監(jiān)視設(shè)備終端、防爆攝像機(jī)以及環(huán)網(wǎng)設(shè)備等，防爆攝像機(jī)采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過環(huán)網(wǎng)設(shè)備傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控終端，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)測與預(yù)警功能。

2.2礦井安全監(jiān)測技術(shù)

（1）紅外傳感監(jiān)測瓦斯技術(shù)

礦井瓦斯監(jiān)測主要依據(jù)紅外吸收光譜原理，該紅外技術(shù)使用參考測量和校準(zhǔn)技術(shù)，并由雙波長和單光源調(diào)制，能夠保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，監(jiān)測誤差在0.06%以下，并且能夠在25秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)監(jiān)測，耗時短監(jiān)測方便。紅外技術(shù)與安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)危險預(yù)警以及切斷電源等功能，可以有效地保證礦山安全。

（2） 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

如今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突飛猛進(jìn)，數(shù)據(jù)的傳輸和處理越來越方便，數(shù)據(jù)傳輸速度以及安全性也得到了極大的提高，其中最主要的是以太網(wǎng)技術(shù)，因此以太網(wǎng)技術(shù)是礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)傳輸?shù)闹饕侄?，并且在?shí)際應(yīng)用中得到了一致認(rèn)可，傳輸速度快，傳輸信息準(zhǔn)確，因此可以確保預(yù)測預(yù)警的可靠性，防止產(chǎn)生差錯。

3安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化措施

3.1 生產(chǎn)企業(yè)提升自身產(chǎn)品質(zhì)量

一方面，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的生產(chǎn)商以及經(jīng)銷商應(yīng)該具備責(zé)任意識，保證自身產(chǎn)品的質(zhì)量，在產(chǎn)品設(shè)計以及制造過程中，要根據(jù)特定煤礦的實(shí)際工況，進(jìn)行針對性設(shè)計，不斷優(yōu)化產(chǎn)品操作過程、運(yùn)行機(jī)制以及部件質(zhì)量，提高系統(tǒng)的安全可靠性;另一方面，生產(chǎn)商以及經(jīng)銷商還應(yīng)建立完善的售后服務(wù)體系，當(dāng)安裝運(yùn)行的朝批出現(xiàn)問題以及礦方出現(xiàn)疑惑時，要及時趕赴現(xiàn)場，通發(fā)生的問題及現(xiàn)象，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善自身產(chǎn)品質(zhì)量，樹立良好的業(yè)界口碑。

3.2 完善安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場管理

煤礦相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員，要不斷完善安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)管理制度，各個部門只能明確，相互學(xué)習(xí)，并優(yōu)化系統(tǒng)的使用。此外，針對相關(guān)的儀器與設(shè)備還應(yīng)進(jìn)行專門培訓(xùn)學(xué)習(xí)，組建一支具備理論基礎(chǔ)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的使用和維護(hù)人員，完善系統(tǒng)后期管理制度，安排人員定期檢查系統(tǒng)的各個部件，一旦發(fā)現(xiàn)損壞及時維修與更換，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。同時，完善設(shè)備責(zé)任制度，實(shí)行設(shè)備到人，責(zé)任到人，通過構(gòu)建獎懲制度最大限度地提高工作人員的主觀能動性。

3.3 實(shí)現(xiàn)原有系統(tǒng)的創(chuàng)新優(yōu)化

一方面，使用以太網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)的信息傳輸，并且傳輸過程使用光纜，這不僅可以有效緩解多個監(jiān)控對象傳輸數(shù)據(jù)較大而查收訥航的緩慢現(xiàn)象，還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)現(xiàn)視頻，音頻信號的同時傳輸，簡化了系統(tǒng)，提高了工作效率;另一方面，在井下的基站、采集設(shè)備以及傳感設(shè)備等之間設(shè)置節(jié)點(diǎn)，能夠更好實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)測監(jiān)控。

4 結(jié)語

礦山安全“六大系統(tǒng)”的協(xié)調(diào)工作離不開安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。本文基于國內(nèi)外煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀，闡述了礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主要技術(shù)及優(yōu)化措施，結(jié)合時代發(fā)展背景，互聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備以及人員都是影響系統(tǒng)的重要因素，處理好以上因素能夠使系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性得到全面提高，從而為煤礦健康可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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作者簡介：

孟群智（1998-），男，山東省臨沂市人，山東科技大學(xué)安全工程專業(yè)在讀本科生，主要進(jìn)行煤礦災(zāi)害預(yù)測與防治研究。