煤矿安全监测监控系统架构

【摘 要】我国的煤矿安全系统现状随着越来越多的煤矿需求而变的越来越严峻,煤矿安全生产中使用现代化的安全监控预警技术一定会对煤矿安全产生重要的现实意义,从而增加安全系统的可靠性.本文将从监控系统的组成与分类、技术指标与结构等系统的几个方面对煤矿安全监测监控系统进行阐述.

【关 键 词】煤矿生产；监测监控；架构

随着各种恶性事故的发生,我国煤矿企业的安全生产成为了煤矿工作者不得不面对的一个严峻挑战.这些事故造成了巨大的经济损失,而且对社会各界产生了非常严重的负面影响,甚至煤矿安全问题已经不仅仅是煤矿企业内部所关心的事情,而变成了关乎维护社会稳定的重大问题.现在我们分析煤矿工作安全事故很高的原因主要由以下几个方面：首先,通常事故多发单位或地点都普遍存在对煤矿中的高危因素监测不利或者控制不当的问题.其次各个系统缺乏有效运转和联系也是事故发生的潜在原因之一,因为他们彼此缺乏畅通的信息共享.最近国内外的最新研究成果中发现只要做好对危险源的有效监控和预警工作就能极大的减少和抑制重特大工业事故的发生概率.事实证明：事故出现前通常会有征兆出现,这种征兆就是一种安全状态信息,这些信息都可以被直观观测到,并且信息可控.为了从源头上抑制煤矿安全问题的发生,就要使用先进的技术手段对煤矿生产的各个环节进行安全监控,是隐患能及时发现并进行排除,做到从萌芽阶段消灭事故.

1.检测系统的组成

通常由两级或者管理计算机集散系统构成煤矿安全生产检测系统,包含检测分站级和中心站.每个测控分站都会负责多路传感器信号的采集处理和驱动相应的执行机构.从而实现了采集和控制分散.中心站通常负责处理和存储以及传输传感器所产生的信号,从而将各个传感器信号进行收集和处理.中心站和分站与计算机网络会进行相互通信,传感器会检测到监控分站的数据、监控分站会执行或者控制装置信号的传输,是通过信号的相互交换来实现的.地面中心站和井下工作站以及传输系统会组成一个完善的检测系统.地面中心站由传输接口装置连接若干计算机系统组成,计算机系统中配备电源和数据处理装置,内置系统运行软件,存储和打印以及显示相关传感器数据.可以通过机房进行恒温调节来控制机房的温度,使得系统工作在正常状态,也可以配备电源不间断电源以保证系统的正常工作和运行.

井下系统由井下分站和传感器构成.井下分站可以对众多传感器控制信号进行处理,让信号转换成易于传输的信号送到地面中心站.另一方面可以将地面中心站发来的命令和传感器的处理信号传输到相应执行机构,完成处理过程.比如进行报警和断电、控制风扇和各个电动机构的运行.

2.检测系统的种类

检测系统通常由环境检测体系与工况检测体系两部分组成.每个系统又包含相应的子系统.比如瓦斯危险警报系统和顶板检测体系通常是环境监测系统的组成部分.胶带监控和综采监控则是工况系统的组成部分.

对于环境监测系统来说,它的主要功能一般是用来监测煤矿生产各区域之中的各种自然参数,其监测区域包括机电硐室、采掘工作面以及采区主要的,监测数据则包括风速、风量、温度、矿压、负压、地下水、烟雾、粉尘、通风设备等,氧气、一氧化碳、二氧化碳以及浓度为4%以下的低浓度沼气和浓度为4%～100%之间的高浓度沼气等气体,也在其监测范围之内.同时,为了保证生产过程的安全性,环境监测系统不仅要对检测到的数据进行实时显示,还应结合不同矿井的实际情况,按照国家有关规定的相关要求,将必要的报警和执行设备（如灯光、音响等）,部署在有关的地点或是工作场所,用以防止煤矿灾害的发生,或是及时预报灾害,以便疏散工作人员,避免人员伤亡.

3.检测系统的技术分析

对于一个安全监测监控系统而言,它的技术指标的分析,主要可以通过对组成它的各个子系统的主要技术指标进行分析来进行.

安全监测监控系统技术指标一般可通过中心站和测控分站两部分来分析.对于中心站来说,它的主要技术指标可分为容量、主机型号及配置、传输速率这三点.容量主要是指系统可以带有的分站数量；主机的型号及配置指的则是主机的cpu型号是什么,内存和硬盘的容量是多大,软驱的数量是多少、规格是什么,以及配置外设的数量规格等等一系列具体数据,此外备用主机的具体数据也应包括在内；至于传输速率,它所表示的是数字信号传输的波特率,其单位是bit/s,一般来说,波特率越高,则系统的传输速率就越快.

相对于中心站,测控分站的主要功能是对传感器信号的采集和执行机构的控制,包括与中心站之间的通信功能、对传感器进行自动识别配接的功能、开机自检以及本机初始化的功能、死机自动复位并通知中心站的功能、超限报警以及自动控制的功能等.所以其技术指标主要包括容量、检测精度和接配传感器这三方面.容量是指系统的输入输出量的的数量以及类型；检测精度则是测控分站性能如何的主要判断标准,它一般由满量程的相对误差表示,误差越小,精度越高；接配传感器指的则是分站连接的传感器的数量、型号、精度、测量范围等.

4.检测系统的结构

集中式和分布式,这是煤矿安全监测监控系统的两种主要系统结构的类型.

由中心计算机对被控对象进行的直接控制,这就是通常所说的集中式控制系统的主要表现形式.对于集中式控制而言,由地面中心站的计算机直接进行信息的采集、分析、处理以及信道的管理和控制,这是它的主要特点.因此,系统的最关键部分就是中心站计算机,它要进行大规模的数据传输,负担极重,一旦中心站和传输通道出现问题,就会使系统整个瘫痪.星型控制是集中式控制的主要模式,这样做的好处是只要将多个节点连接到一个中心节点就可以了,不仅结构简单,而且也方便增加、扩展节点.但弊端在于,这样会使中心节点变得十分重要,系统的稳定性和可靠性大部分都要由这个中心节点决定.

相对于集中式控制,分布式控制则使用多级计算机来对系统进行综合控制.它的特点是系统由分布在各个不同地点的多个计算机系统相互配合协作,以此来对系统进行控制.一般来说,简单的任务会交由配置较低的计算机进行处理,而较复杂、运算量较大的任务则集中交由高档计算机处理.树型结构是分布式系统的主要实现方式.它的特点是易于扩展,适合使用于矿井安装施工.采用树型结构后,只需要地面中心站将一根电缆通入井下,再将各分站并联在电缆上即可.这样一来,就使得分站的连接变得十分灵活,可根据矿井的具体情况来进行相应的调整,而且由于各分站之间属于并联,任意一个分站出现故障,都不会对其他分站造成影响,大大提高了系统的稳定性和可靠性.但缺点在于若是首末站距离较远,会使阻抗难以匹配.当然,除了树型结构,星型、环型等结构也可以用于分布式系统,只是通讯过程中数据流的路径和方式会因所用结构不同而有所区别.

5.结束语

随着经济的发展和科技的进步,煤矿安全生产工作也得到了人们越来越多的关注和重视.我们必须加强对煤矿安全监测监控系统架构的研究,不断健全和完善煤矿安全监测监控系统,只有这样,才能避免和减少煤矿安全事故的产生,减轻人员伤亡和经济损失.