煤矿监控监测系统的基本构成及发展趋势

赵 艳

(长治市煤矿技术服务中心，山西 长治 046000)

煤炭是国家重要的能源原料之一，其安全生产问题需要引起广泛的重视。近年来我国的能源建设实现了快速发展，煤炭安全生产需要得到进一步的关注。尽管最近几年的时间里，国内煤炭生产安全问题得到了好转，但是依然面临严峻的形势和局面。长期以来，我国的煤矿事故数量及死亡人数高居不下，对国家财产及人身安全构成了巨大的威胁。在煤矿安全生产过程当中，监控监测系统具有重要的作用与意义。随着信息技术与煤炭产业的快速发展，煤矿监控监测系统面临着一系列全新的挑战。

1 煤矿监控监测系统的安全、生产监控与自动化

1.1 综合自动化监控网络

当前煤矿监控监测系统均使用工业以太环网构建，是自动化的集成网络平台，主要由调度监控中心网络平台和工业以太环网构成。

在煤矿调度室中，设置有一台核心工业以太网交换机。而在地面积极煤矿井下构建一个统一化1 000 M/s环网，同调度监控中心核心同交换机进行连接构建环网，建立工业以太环网骨干网络。各个生产监控子系统和工业电视编码器依照就近原则同环网交换机进行接入，运行于独立网段内，以交换机和集团的局域网进行连接。

在综合自动化监控网络中，实施调度监视并查询煤矿的生产情况，监视并控制各类关键设备。网络安全同煤矿的生产紧密关联，因此网络安全尤为重要，需要采取病毒防治、网络隔离、网络管理等多种手段加强综合自动化监控网络的安全性与可靠性。

1.2 调度中心监控及显示系统

调度中心在煤矿调度、监控、安全生产以及预警中居于中心地位，煤矿的管理者主要通过调度中心对煤矿的安全生产状况进行操作，对煤矿进行管理。在调度室内，硬件及软件设备为核心设备，硬件设备同煤矿运营状况息息相关，是煤矿实现综合自动化的根本。调度中心能够为煤矿决策指挥及生产调度提供正确化、科学化的数据支持，有效保障煤矿的生产安全，可以对各类突发事故及自然灾害进行有效预防，并采取相应措施进行处理，提高煤矿生产的安全性。

煤矿工业电视系统能够实现视频成像，能够通过视频的形式将煤矿工人的实时劳动画面向地面传送，方便煤矿管理者掌握具体情况。煤矿管理者通过视频画面，可以对全局有所掌控，能够及时发现可能出现的突发事故，确保煤矿的高产及高效。

地面监控点有教广的分布，同时和监控中心有较远的距离，需要固定在前端摄像机并使用彩色转黑白的高清晰摄像机，以确保监控采集视频信号的可靠、清晰及稳定。这类产品有着较高的图像线数，能够根据背景明暗对工作方式进行转换。调度中心UPS电源对地面监控点进行集中供电，以确保系统可以实现长时间的稳定高效运行。

1.3 安全监测子系统

1.3.1 煤矿安全监控监测系统

在煤矿生产过程中，煤矿安全监控监测系统能够有效保证煤矿的安全生产及人身安全，提升生产效率，提高煤矿的现代化管理水平，及时了解煤矿生产当中存在的安全问题，对煤矿的各类安全参数进行全面把握，从而实现早期预报灾情，并自动处理，有效规避各类安全事故的出现。

当前国内所使用的煤矿安全监控监测系统主要为总线式及分站式两类。在总线式监控监测系统中，实现了传感器同总线电缆的直接连接，有效降低了电缆使用量，在安装维护上也有较低的工作量，这是未来的主流发展趋势，但是由于较高的投资，当前并未实现广泛普及与应用；分站式监控监测系统投资较少且技术较为成熟，因而在煤炭产业中实现了广泛的应用。

煤矿安全生产监控监测系统在独立网段中运行，以工业级防火墙同煤矿局域网实现连接。

1.3.2 矿压监测系统

在煤矿安全生产过程中，矿山顶板压力是影响安全的一个重要因素。在煤矿信息化系统当中，矿山顶板压力监测是重要的构成部门，对于煤矿安全生产具有重要作用与意义。在煤矿生产过程中，为了有效减少由于巷道片帮或是顶板垮落而引发的安全事故，需要针对矿山压力及巷道顶板的离层情况采用顶板压力监测系统进行实时监测，从而做到动态化监测，对安全事故进行提前预测。在煤矿顶板压力监测系统中，主要由工作面巷道离层监测、回采工作面支架压力监测等多个部分构成。

而在煤矿矿压监测系统中，主要由离层传感器、通讯主站、通讯分站、压力分机、上位机、接收主机以及数据分析软件等多个部分构成。

各个通讯分站向煤矿矿井中的通讯主站以专用通信电缆进行传输，之后以矿井通讯电缆向地面的监控中心进行传输。主站以及各个分站配备有防爆电源，即便断电之后还具备延时2 h的供电能力，确保设备的正常用电。

1.3.3 束管监测系统

煤矿煤层容易出现自燃的情况，所以需要采用煤矿束管色谱监测系统，确保对各类条件及因素进行实时监测。在这一系统之下，主要针对煤矿重点区域内的各类气体如CO、CO2、O2、CH4、N2、C2H4、C2H6等进行全天候监测，对于发火点温度的变化进行及时预测与预报，从而提供给煤矿瓦斯事故及自然火灾必要的数据及依据，是煤矿安全监控监测的子系统，具有重要的作用与意义。

2 煤矿安全监测监控系统的主要对象

煤矿生产时一类特殊的行业，在很多地方都极易出现事故，在安全生产过程中存在较多的风险，煤矿需要加强防水、防火、防突、防冒顶及瓦斯爆炸等多方面的安全工作，所以需要对每一个元素引起足够重视。

在煤矿安全监测监控系统当中，重点监控以下对象：风量、温度、水仓水位、O2、CO、粉尘、风机负压、胶带机头烟雾、风墙两侧风压参数等，同时也需要对机电设备运行参数进行监控，做到对煤矿安全生产情况的实时监测。

新型的传感器对上述参数相关数据进行收集，并将信号通过信号电缆向地面的监控室实时传输。地面的监控室对信号进行处理，并分析信号，进而作出相应的判断。一旦某一数据不正确，就会马上发出警报，停止作业，待数据恢复正常之后，再进行生产。

3 煤矿监控监测系统的发展趋势

3.1 集散式结构和开放通信模式

对于煤矿监控监测系统而言，其结构会向着主站+分站式结构不断发展，各个分站对数据及信号进行采集，预处理信号及数据，而主站则精确处理各类数据及信号。煤矿中的各个设备在通信上使用标准协议，可以对多种自动化控制系统进行兼容。厂商在设备生产上需要遵循统一标准，进入到市场中的设备必须要符合相关标准，便于煤矿构建多节点安全监控监测网络，实现信息及资源的全面共享。煤矿的监控监测场所有较大的流动性，可以实现监控监测设备的移动及随机接入，构建开放型的监控监测系统，具备较强的兼容性，有升级及扩展裕量。

3.2 发展智能化数据处理功能

我国煤矿监控监测系统在多年的发展中坚持不断革新，取得了较大的进步，但是在安全问题的处理上依然存在较大欠缺。

当前国内大多数煤矿监控监测系统依然延续传统进口设备功能，更多的是简单处理煤矿数据，一旦数据超标，就会进行报警，但需要监控室有专人全天候进行值班，对于人员有较高的依赖性，在这一过程中就会存在较多误差，此外也由于煤矿管理水平上的差异，对煤矿安全生产产生影响。因此煤矿监控监测系统应当朝着智能化的方向不断发展，能够对各类参数进行智能监控，实现智能化提示及报警，假如报警没有引起煤矿人员注意，则及时采取切断电源的操作，通过设备停电的方式停止作业。

3.3 提高煤矿分站的智能化

将煤矿监控监测分站用设备控制箱紧密联系起来，提升智能化水平，研发出新一代的煤矿传感器，充分运用单边机的巨大优势，确保煤矿基站可以实现自行诊断及自行校正，对设备开关进行智能化控制，有效降低安全事故的发生几率。

4 结 语

对于煤矿而言，需要对安全生产管理引起足够重视，对煤矿作业环境进行改善，对于违规生产的情况进行组织，有效降低事故发生的几率，确保煤炭产业的长远稳定发展。随着社会的不断进步，国家更为重视“以人为本，科学发展”，因此一套完善的煤矿监控监测系统至关重要，能够有效满足煤矿安全防控的实际需求。随着科技的不断进步，煤矿监控监测系统将向着智能化的方向不断发展，为煤矿安全生产保驾护航。