監測監控技術在煤礦安全生產中應用

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摘要：受中國現實的煤礦生產條件所限，瓦斯氣體檢測監控單純依賴人工，由工人手持檢測儀深入煤礦開展相關監測監控工作。然而，人工監測監控無論是在儀器設備使用上，還是人工勞力本身等方面，均極大地受限于煤礦環境；無論是在監測監控的準確性方面，還是安全性方面，均得不到有效保障。基于此，從當前中國煤礦生產監測監控技術的角度出發，闡述了現代技術的發展情況，以期為推動行業發展提供一定的借鑒。

關鍵詞：現代監測監控技術；煤礦；安全生產；瓦斯監測

0引言

隨著現代科學技術的飛速發展，計算機技術、傳感器技術等研發和攻關方面取得了突出成績，極大地推動了中國社會經濟蓬勃發展。現代監測監控技術作為一種不可或缺的技術體系，在各行業，尤其是化工、煤炭等國民經濟發展基礎性行業中被高度重視。波蘭、法國、美國等發達國家對于監測監控技術的研制和應用起步比較早，而中國起步比較晚，無論是技術的成熟度，還是推廣應用范圍，都還有極大的上升空間。

1現代監測監控技術應用概述

從廣義上講，煤礦安全生產過程對于現代監測監控技術的應用主要是借助于計算機技術、信息管理技術、傳感器技術開展對于礦井內部相關氣體（比如CO2、CO、CH4等）、環境參數（溫度、壓力、濕度、風速）和其他動力參數（比如局部通風機開停狀態、風門狀態、主要通風機開停狀態）的動態監控和遠程控制過程。作為一種綜合自動化系統，其監測監控功能的展開依賴于各組成部分，比如數據庫系統、MCU、CAN總線隔離器、協議轉換器和若干功能傳感器等。整個過程大致如下：由CAN總線作為介質將信號傳遞至傳感器，途徑協議轉換器傳至CAN總線隔離器篩分、處理，后借助TCP/IP協議由CAN總線接口傳輸至數據庫系統。在此過程中，鑒于煤礦安全生產與礦井瓦斯氣體濃度密切相關，所以，對CH4風電閉鎖控制、超限聲光報警等方面的應用較為關鍵。瓦斯監測監控系統的構建乃至正常運行離不開礦井采煤、掘進工作面實時位置而開展的活化處理，這一過程是以平面圖為基本參照的，通過收集反饋數據實時了解礦下工作進度，從而掌握諸如瓦斯濃度、分布等方面的詳細信息，以便開展分析與評價、預測乃至預警等工作。另一方面，礦下通風系統是基于采掘工程平面圖構建的，其運行過程離不開相關通風設施的設計和布置，比如監測表和說明牌等。其中，監測監控技術中具有代表性的有視頻監控系統，根據監控發展過程以及具體形式的不同，有點對點、切換控制電路、微處理器監控、外掛多媒體監控、多媒體監控和網絡監控等之分。無論采用何種監測監控技術，過程運行的核心都是提供全方位、多層次管理，以保證煤礦生產的時效性和嚴密性。

2煤礦現代安全生產監測監控技術現狀與特點

與國外發達國家相比，中國煤礦現代安全生產監測監控技術起步比較晚，近年來，除了引進外來先進技術并消化吸收之余，還有部分有自主知識產權，比如由重慶煤炭科學院、遼寧煤炭科學院共同研制的KJ66、KJ75等礦下氣體監測系統，在部分煤礦中推廣應用。盡管如此，相當一部分礦下生產的監測監控過程仍以模擬數據的方式開展，即將氣體濃度轉換為電磁脈沖信號。與現代監測系統相比，這個過程的抗電磁干擾能力有待提高。另外，從整體情況來看，中國煤礦安全生產監測監控系統在計算機硬件、軟件投入比例方面有所失衡，企業過分重視硬件質量，忽略了軟件本身所賦予的監測監控能力。當前，中國煤礦現代監測監控技術主要有以下特點：a)操作可靠性和便捷度相對比較高，這與現代監測監控技術多以Windows操作平臺為基礎，具有可視化界面、強大的功能導向和便捷人性化的操作方式密不可分。同時，其具有語音播報、音頻報警等先進功能，能夠自動糾錯，極大地改善了監測監控過程的可靠性；b)性價比高。煤礦礦井需要分站式設計與管理，現代監測監控技術能夠分站式管理與運行，解決多信號互相干擾的問題，與多種電流、電壓信號兼容，極大地提升了設備的使用率和利用效率；c)能夠適應復雜的礦下工作環境。現代監測監控技術擺脫了惡劣環境（比如濕度大、腐蝕性和易燃易爆氣體濃度高、礦塵濃度大以及空間范圍狹窄等），極大地解放了勞動力，可靠性比較高，能夠接受惡劣環境的挑戰與考驗；d)充分利用電氣防爆和無線傳輸技術。這一技術全面落實安全監測監控系統防爆標準，符合安全規程相關要求，同時，采用差分平衡的方式開展無線傳輸，極大地提升了數據傳輸的抗干擾性。

3現代監測監控技術運用中存在的問題

3.1監測監控設備水平參差不齊

中國煤礦資源的儲量比較大，是世界重要的煤炭產地。然而，國內煤礦生產企業水平良莠不齊，無論是生產規模，還是安全生產防護方面，差距都比較大。可以說，中國的煤礦生產現狀是，國有煤礦為主、中小規模并存，這一情況導致中國煤炭行業安全生產監管難度比較大，無論是在技術裝備水平方面，還是安全生產質量等方面，與世界先進水平相比差距比較大。基于此，中國政府相關監管部門自2012年開始便圍繞煤炭行業存在的問題展開系列整頓，但嚴峻形勢仍舊擺于行業眼前。據統計，在中國為數不多的大型煤礦中，相當一批煤礦未按照規定投放瓦斯抽放裝備，僅2012年上述問題便不同程度地存在于20余家企業中。此外，更嚴重的是，30余家企業完全缺少瓦斯監控系統，更別提網絡化管理系統；同時，相當一部分中小煤礦，無論是生產設備，還是監測監控設備，長期運轉超負荷，更新滯后，安全隱患較多，令人堪憂。

3.2安全生產現代化監測監控水平不理想

眾所周知，煤礦所在地自然環境惡劣，事故災害多發，煤礦安全事故傷亡人員數量一直居世界前列，而瓦斯事故在煤礦安全事故中占有較大的比例，人員傷亡率高，同時，還會對礦井巷道和設備造成不可估量的損害，可以說，這既毀壞生產運行，又危及工作人員的生命安全。基于煤礦生產環境的特殊性、復雜性，與安全生產的高難度系數，再加上中國絕大多數煤礦為瓦斯礦井的客觀事實，安全生產形勢更加嚴峻。然而，目前中國絕大多數煤礦生產過程仍舊依靠人力，屬于勞動密集型產業，無論是進礦生產，還是下礦安全監測，都由工人親自施行，現代化監測監控覆蓋率非常低，完全覆蓋率不到60%。由此可見，安全生產現代化監測監控水平不盡如人意。

4監測監控技術未來發展趨勢

4.1自動化數據處理

隨著計算機技術、網絡技術、傳感器技術的發展，中國煤礦安全生產監測監控逐步向自動化方向邁進。基于無線傳感器完成對礦井下氣體信號（比如CH4濃度、分布特點等）、環境信號（溫濕度、風速、風向）的采集、處理，編碼形成數據，通過有線或無線方式將其輸送至應用服務器端口，經歸類、整理分別放置于對應的數據庫列表中，供客戶端查詢、分析和利用。

4.2安全生產過程動態監控

對于動態監控過程的需求是基于煤礦生產過程所具備的復雜、動態變化屬性而產生的。為了獲得實時、有價值的生產信息，對于生產過程中每一環節信息的采集、科學統計、分析與處理便顯得尤為重要。可以說，數據僅為基礎，通過數據切實了解其背后所反映的生產問題，發現其他相關因素間的關聯才是重點，這是科學制訂控制方案的關鍵。因此，基于收集的數據全面建立數據庫，為后續分析過程提供第一手資料，是監測監控技術開展的基礎。通過合理篩選，去除數據源中無利用價值（無任何內在關聯、偶然性事件等）的數據，按照一定順序（比如時間順序等）排列，是推動現代化、科學化監測監控的核心環節。

5結語

中國煤礦安全生產監測監控技術處于初步發展階段，上升潛力與空間較大，如何從控制理念出發，充分借鑒國內外優秀、典型的應用案例并加以引進、吸收，同時，基于自身現狀開展自主研發設計攻關，值得整個行業重視。在敘述中國煤礦安全生產對現代監測監控技術發展的需求的基礎上，闡述了現代安全生產監測監控技術的現狀及其特點，然后從監測監控設備水平參差不齊、安全生產現代化監測監控水平不理想兩個方面說明了當前存在于中國煤礦現代監測監控技術中的問題，最終從自動化數據處理、安全生產過程動態監控兩個方面展望了中國煤礦安全生產監測監控技術的發展趨勢。

參考文獻：

［1］馬龍，劉春富，付淑玲，等.在用煤礦監控系統甲烷超限斷電控制時間測試技術探討［J］.煤礦安全，2010，41(5)：132-134.

［2］李志杰.煤礦安全監控系統在瓦斯與機電管理中的應用探討［J］.煤礦現代化，2016(4)：119-120.

［3］趙忠憲，高宗華，陳玉明，等.KJ70煤礦安全監控系統的設計與研究［J］.自動化與儀器儀表，2011(2)：6-9.

［4］武永勝.淺談礦井安全監控系統在煤礦應用中存在的問題［J］.山東煤炭科技，2010(4)：223-224.

作者:劉海 單位:山西新景礦煤業有限責任公司