煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中傳感器的應(yīng)用探索

張國飛

摘要：就迄今為止我國煤礦行業(yè)的井下采礦環(huán)境來看，由于地勢地形錯(cuò)綜復(fù)雜，整個(gè)采礦環(huán)境存在許多安全隱患。對(duì)于這樣的現(xiàn)狀，出于對(duì)采礦工人安全考慮，就會(huì)在井下安裝大量傳感器，以便隨時(shí)檢測。本文主要就傳感器的實(shí)際應(yīng)用展開討論，并著重于煤礦行業(yè)監(jiān)測與安全方面，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)具體的應(yīng)用方式，提出了一些優(yōu)化策略，希望能夠幫助傳感器技術(shù)的進(jìn)一步改善，使其在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮更大價(jià)值，提升我國煤礦開采行業(yè)的安全性。

關(guān)鍵詞：煤礦;監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng);傳感器;應(yīng)用方式

1、前言

一直以來，我國的煤礦開采行業(yè)發(fā)展都受到安全事件的困擾，由于其特殊的工作環(huán)境，安全隱患的存在無法避免，因此，傳感器技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，自應(yīng)用以來，大大改善煤礦行業(yè)發(fā)展與營運(yùn)的安全性。在井下開采過程中，使用傳感器能夠更加詳細(xì)的感知周邊環(huán)境的細(xì)微變化，同時(shí)更加智能化、自動(dòng)化的操作方式，也減少了一些人力操作可能帶來的危險(xiǎn)。通過感知環(huán)境中甲烷、一氧化碳等氣體濃度的變化，溫度和濕度的變化，可以更加及時(shí)的判斷作業(yè)環(huán)境的安全性，通過傳感器和相關(guān)系統(tǒng)的分析與傳輸，地面管理部門能夠更加詳細(xì)了解礦井情況，并以此為依據(jù)做出決策。

2、傳感器的應(yīng)用探索

2.1 CO傳感器

煤礦開采環(huán)境中，一氧化碳可用于有效區(qū)分井下環(huán)境中是否發(fā)生自然燃燒。尤其是煤炭在開采過程中，容易產(chǎn)生大量一氧化碳，特別是開采時(shí)，在開采過程中會(huì)造成燃燒不充分，釋放出大量的一氧化碳?xì)怏w，易導(dǎo)致煤礦井下工人中毒窒息，嚴(yán)重時(shí)甚至危及生命安全。另外，由于一氧化碳是一種無色無味的氣體，很難判別排放濃度是否超過標(biāo)準(zhǔn)值。我國現(xiàn)行的煤礦安全法規(guī)和制度有明確的要求，在開工前必須對(duì)礦區(qū)進(jìn)行規(guī)劃，確定礦井的主要管轄范圍。此外，一氧化碳傳感器的設(shè)計(jì)需要對(duì)這些區(qū)域的一氧化碳濃度進(jìn)行持續(xù)不間斷的監(jiān)測和管理，在危害首次發(fā)生時(shí)進(jìn)行有效的預(yù)防和管理。相應(yīng)的高靈敏度報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須確保這一點(diǎn)，避免生命財(cái)產(chǎn)損失，確保煤炭開采的順利進(jìn)行。

2.2甲烷傳感器

甲烷傳感器的應(yīng)用允許監(jiān)測和計(jì)算采礦環(huán)境中的氣體濃度，氣體是甲烷的主要成分，在空間中達(dá)到一定濃度就有爆炸的危險(xiǎn)。在甲烷傳感器中，自我監(jiān)測元件可以分析和計(jì)算采礦環(huán)境中的甲烷濃度并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析之后，建立模型并可以傳遞到用于分析的處理器。在這種情況下，結(jié)合相關(guān)程序的設(shè)計(jì)和信息處理結(jié)果，可以準(zhǔn)確判斷采礦環(huán)境中的甲烷濃度是否超過參考值，便于采取相應(yīng)的提示和反饋行動(dòng)來修復(fù)礦井中的甲烷。甲烷傳感器的不斷發(fā)展和應(yīng)用，填補(bǔ)和創(chuàng)新了以前存在的各種不足，使其能夠更好應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境。

2.3溫度傳感器

井下溫度對(duì)工作環(huán)境的安全影響巨大，傳感器必須隨著溫度進(jìn)行自我調(diào)試和校準(zhǔn)。光纖溫度傳感器的應(yīng)用效率更高，優(yōu)勢和質(zhì)量更有保證，應(yīng)用于復(fù)雜的任務(wù)，尤其是在井下環(huán)境中，可提供良好的反饋。此外，光纖溫度傳感器還具有成本低、應(yīng)用技術(shù)簡單、可遠(yuǎn)距離傳輸寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，光纖溫度傳感器可連續(xù)測量沿線多點(diǎn)溫度，更符合目前部分煤礦企業(yè)對(duì)大面積地下溫度監(jiān)測的需求。由于其優(yōu)異的性能、克服各種惡劣環(huán)境的能力、傳輸距離遠(yuǎn)，被廣泛應(yīng)用于帶式輸送機(jī)，設(shè)備在運(yùn)行過程中不斷摩擦，產(chǎn)生高溫。對(duì)此，采用光纖溫度傳感器進(jìn)行溫度傳感，可以有效保護(hù)輸送機(jī)。

3、煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與改造措施

3.1創(chuàng)新低成本、多參數(shù)的傳感器

由于很多煤礦企業(yè)使用的甲烷傳感器無法監(jiān)測高濃度的CH4，調(diào)試周期較短，設(shè)備部件使用壽命不長，導(dǎo)致部件中毒事件頻發(fā)。在這里，需要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行審核和檢修，并且在改造過程中必須使用光譜傳感器。例如，激光甲烷傳感器可以提高波長的可調(diào)性，在電流調(diào)節(jié)過程中控制輸出狀態(tài)，這種方法可以有效地控制氣體吸收附近的波長，高效地完成監(jiān)測和掃描操作。此外，開發(fā)新型傳感器的同時(shí)還需要將監(jiān)測數(shù)據(jù)多樣化，以實(shí)現(xiàn)自我診斷和自我校準(zhǔn)。

3.2提升電抗能力

由于許多大型電氣設(shè)備在進(jìn)行井下作業(yè)時(shí)必須使用超高功率，其中弱電設(shè)備受強(qiáng)電磁設(shè)備的影響很大。在這里，需要結(jié)合新的設(shè)計(jì)方法，有效防止強(qiáng)電磁干擾的發(fā)生，提高弱電設(shè)備的電抗，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和運(yùn)行。結(jié)合《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)審計(jì)改造技術(shù)方案》，分析實(shí)際需求。可以應(yīng)用抗干擾的方法更新設(shè)備或計(jì)算功率，然后頻繁啟動(dòng)不同設(shè)備之間的穩(wěn)定距離，這種方法可以有效保證不同設(shè)備之間的距離。減少干擾強(qiáng)度，設(shè)備應(yīng)安裝在盡可能遠(yuǎn)的地方。

3.3推進(jìn)多系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)的發(fā)展

目前，井下操作系統(tǒng)的應(yīng)用是一種獨(dú)立的模式。在系統(tǒng)重組和創(chuàng)新過程中可以集成多個(gè)系統(tǒng)，以提高工作效率和質(zhì)量，促進(jìn)數(shù)據(jù)的綜合分析。在此過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。這使得井下監(jiān)測的數(shù)據(jù)反饋更加及時(shí)，數(shù)據(jù)分析計(jì)算更加方便。同時(shí)，該方法可以進(jìn)一步提高井下作業(yè)人員的人身安全保障。在改造過程中，首先需要將不同系統(tǒng)的監(jiān)測信息與地面數(shù)據(jù)分析中心連接起來，然后構(gòu)建集成一體化軟件框架，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地下數(shù)據(jù)的信息聚合和數(shù)據(jù)集中傳輸。監(jiān)測。計(jì)算效果。

3.4加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)兼容應(yīng)用

由于轉(zhuǎn)換方案和高效統(tǒng)一的通信協(xié)議的逐步完善，地下監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有更強(qiáng)的兼容性，標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)非常一致。在井下作業(yè)環(huán)境中，其他設(shè)備提供的參數(shù)，以及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與實(shí)際井下環(huán)境和人員的準(zhǔn)確位置，數(shù)據(jù)必須高度結(jié)合，此類數(shù)據(jù)越多，處理的程度越高。對(duì)井下作業(yè)進(jìn)行監(jiān)測和控制，安全性越高，預(yù)防事故的能力就越強(qiáng)。這種模式下的標(biāo)準(zhǔn)集成和兼容性改進(jìn)，應(yīng)用這些數(shù)據(jù)可以將監(jiān)控系統(tǒng)從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，并完善預(yù)警機(jī)制。

4、結(jié)束語

綜上所述，傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步無疑大大促進(jìn)了煤礦開采行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升了其生產(chǎn)安全性。與此同時(shí)，這一技術(shù)的蓬勃發(fā)展也為煤礦行業(yè)對(duì)監(jiān)測設(shè)備和傳感器技術(shù)的使用積累了一些經(jīng)驗(yàn)，使得更具針對(duì)性、設(shè)計(jì)更加符合產(chǎn)業(yè)服務(wù)宗旨的新型傳感器得以誕生。

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