煤矿安全生产监控系统的发展历程及应用研究

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1、第2 1 届全国煤矿自动化与信息化学术会议 暨第3 届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集 1 3 煤矿安全生产监控系统的发展历程及应用研究 朱雄，赵立永，张全柱 ( 华北科技学院，中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会，北京东燕郊，0 6 5 2 0 1 ) 摘要：本文以对地方中小型煤矿应用煤矿安全检测与监控设备存在的问题 和实际需求为背景，描述了煤矿安全生产监控系统的组成、发展历程和发展 趋势，对两种安全检测与监控技系统的性能、功能、特点和实际应用进行了 比较分析，认为煤矿安全检测与监控设备的推广与规范应用是我国中小型煤 矿安全生产的迫切需求。 1 引言 我国煤矿的安全生产正在稳定中呈现好转状态

2、，但形势依然严峻。我国煤炭产量占 世界的煤炭产量3 1 ，但是煤矿死亡人数却占世界煤矿死亡人数的6 0 以上。长期以来， 煤矿安全监控系统住我国的安全生产中发挥了重要的作用，具有“煤矿安全卫士”的功 能。前期我们针对地方中小型煤矿，就安全监控设备的应用情况进行过调研，认为煤矿 安全监控系统的好坏，直接影响中小型煤矿安全生产及矿区经济的发展。我们认为：目 前我国中小型煤矿应用安全检测监控设备存在有如下问题有： ( 1 ) 煤矿安全监控设备生产、安装与销售市场秩序较混乱；厂家、品牌与代理渠道 繁多，虽然已经过了几次整顿，但前景仍然不容乐观； ( 2 ) 相当的地区( 产量较高，煤矿较多的县市) 竟

3、出现了将上百个煤矿分摊给十几 个厂家进行实施没计、安装的尴尬局面； ( 3 ) 形成了装备的监测监控系统型号不统一；测量参数、范围及系统功能不统一； 局域网不统一：冈联网不通而管理和监管也无法统一的混乱局面。 冈此在地方煤矿中，为将安全事故隐患消灭在萌芽中，从根本上减少和杜绝重大瓦 斯事故的发生，我们应该总结经验，研究在地方煤矿中安全监测与监控系统在安装、使 用、管理中应采取的对策，提高装备的使用和管理水平，发挥煤矿安全监测监控系统的 “矿山安全卫士”的重要作H j 。总结出对这些安全生产监控系统进行功能和性能测试的 相关参考标准，统一地方煤矿安全监控系统验收标准，这是煤矿安全生产的重要保证措

4、 施之。冈此在我国地方中小型煤矿推广并规范了应用煤矿安全监控设备，制定相关的 验收、管理和培训机制仍然任重道远，意义重大。为了应用好煤矿安全监控系统，就应 该了解煤矿安全监控与检测设备的组成、发展、特点和发展趋势，特别是对一些常用的 品种没备应该更加深入地了解。 1 4第2 1 届全国煤矿自动化与信息化学术会议 暨第3 届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集 2 煤矿安全监控系统组成 监测监控系统( 简称监控系统) 是融计算机技术、通信技术、控制技术和电子技术 为一体的综合自动化产品。它广泛应用于当今社会现代化工业和日常生活的诸多方面， 当将其作为一种交全防御技术设施应用到煤矿生产当中，就称其

5、为煤矿安全监控系统如 图l 所示。 图1 安全监控系统 随着传感器技术、电子技术、计算机技术、和信息传输技术的发展及其在煤矿的应 用，为适应机械化采煤的需要，矿井监控系统有早期的单一参数监控系统，发展为多参 数单方面监控系统。这些多参数监控系统包括环境安全监控系统、水灾监控系统、煤与 瓦斯突出监控系统等。 2 1 测控分站 测控分站，简称分站。根据放置地点和防爆要求的不同，有井下和地面分站之分。 分站的土要功能是采集由传感器传来的环境安全参数、设备工况参数等信息，并进行预 处理。根据预先殴置好的参数极限，发出超限声光报警信号和断电、闭锁信号，与中心 站通过传输道进行通信，传输被测量信息，接受中

6、心站的命令。井上、井下信息的交换 第2 l 届全国煤矿自动化与信息化学术会议 1 5 暨第3 届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集 必须加安全栅隔离。 测控分站的核心是以单片机组成的微型计算机系统，包括C P U ，R O b t ，R A M ，I 0 接口， 必须外殴，系统软件和应用软件。 ( 1 ) 传感器 传感器是将被测的物理量转换为便丁传输和处理的电信号，经传输和测控分站连接， 为测控分站提供信息。有的传感器本身就是智能传感器，输出为数字信号，可以设置测 控分站，由传感器与中心站直接交换信息。 ( 2 ) 执行或控制装置 执行或控制装置是根据分站或中心站的命令，进行状态转换和控制的

7、装置，主要包 括卢、光报警装置，断电、闭锁装置等。报警装置的作用是根据安全参数的极限值，发 山声、光报警信号。断电、闭锁装置的作用是在安全参数超限时，切断工作面工作设备 的电源，以免发生事故防止事故的扩火，从而实现工作面电源的闭锁。 2 2 中心站 中心站的犬键设备是主机，采用高可靠性的计算机，如工控机等作为主要部件。主 机一股殴置2 台，采用冷备份或热备份的方式，互为备用。主机的作用是系统的生成、 系统的管理以及进行数据处理和输出，并进行必要存储，必要时对关键设备实现控制。 就其技术而言，测控系统是传感器技术i 通信技术、计算机技术、控制技术、网络 技术等信息技术的综合。 3 煤矿安全监控系

8、统发展历程 臼2 0 世纪6 0 年代以来，随着信号传输技术的发展，煤矿安全监控技术已经历了四 个发展阶段。 第一阶段，煤矿安全监控系统主要采用空分制信号传输方式，典型系统有法国的 C T l 6 3 4 0 煤矿监测系统、波兰的C 肼一2 0 、C M C 一1 系统和中国的A U l 系统。 第二阶段，煤矿安全监控系统主要采用频率区分信道的频分制信号传输方式，大大 减少了信号传输电缆的芯数，典型系统有西德的T F 2 0 0 系统。 第二阶段，煤矿安全监控系统土要采用分时区分信道的时分制信号传输方式，其通 信规程比较严格、抗干扰能力强、传输电缆与测试点数无关、结构简单、配置灵活。典 型系统

9、有英国的M I N O S 系统、美国的D A N 5 4 0 0 系统和中国的K J 4 。 第四阶段，煤矿安全监控系统采用分布式微处理器技术为基础，以开发性、集成性 和| 网络化为特征，信号的传输方式还是属于时分制范畴，典型系统有加拿大参透里昂6 0 0 璎系统、中国的K J 6 6 和K J 9 0 等系统。 1 6第2 1 届全国煤矿自动化与信息化学术会议 暨第3 届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集 4 煤矿安全监控系统的应用 4 1K J 9 0 N 型煤矿安全生产监控系统的应用 K J g O N 巧 J 煤矿安全生产监控系统图如图2 所示。 氛室 二釜_ 州一 H H ”4

10、鲻攀黛 墨：焉餐籀 一匿熬蛾 壤鼍辫 芹下霹熬 懑 霸琵 氐匮冕 。一、鬣琶 埘一_ 确 脚_ “ 一4 是亨 三， 二 二二少 _ 鞠黼鬣“”豁 茜谶惑一。，霰誓雹鬣翻I 巨翻一。 ，纛滋 鲴瓤鬣餮一 菡西戳磊 ：I ： 逶勃露目藏露 ： 蟹圈零目燮Hp 一。 鳝髂黪瀚髑* 黼黻 霉一零孽鳕一壁 薄，孽攀卿一j 誊童确黩誊j 验童 图2K J 9 0 N 型煤矿安全生产监控系统 K J 9 0 N 玳煤矿安全生产监控系统( 如图2 所示) ，是重庆煤科院自主研制开发的。K J 9 0 N 具有良好的开放性雨I 可伸缩性，采用模块化设计，组态灵活。地面监控中心运行在标准 的E t h e r

11、n e tT C P I P 网络环境，操作系统平台为中文w i n 9 8 2 0 0 0 2 0 0 3 ，可方便实现网上 信息共享和网络互联。支持I n t e r n e t I n t r a n e t 模式的W e b 系统综合监控信息浏览。 系统显示画面采用文本、图形兼容方式，显示信息直观、生动，具有实时多屏显示 功能。具有实时数据存储和务种统计数据存储能力。数据存储时间长、查询和报表功能 丰富，格式可由川户编排。有系列化，多用途监控分站，功能丰富，具有甲烷断电仪及 甲炕风电闭锁装置的全部功能。有完善的数据停电保存能力，确保监测数据和设置数据 信息不丢失。配有智能口，可采用R

12、S 4 8 5 通讯方式的各种传感器及设备。 4 2K J 7 3 N 型型煤矿安全生产监控系统的应用 K J 7 3 N 型煤矿安全监控系统是集矿井安全监控、生产I ：况监控、瓦斯抽放监控及多种 监控子系统为一体的新型煤矿综合监控系统，而且该系统还能与K J 2 8 0 型矿井J i 作人员 定位管理系统有机的融合在一起，具有很强的兼容性。 第2 1 届全国煤矿自动化与信息化学术会议 1 7 暨第3 届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集 K J 7 3 N 系统全套设备均由泰固德顺煤机科技公司独立研发及生产制造，自配套性强， 性价比高，售斤服务有保障。这对于技术落后的小型煤矿来说是比较好的

13、，厂家或代理 商可以提供售后技术支持和技术培训，有助于安全监控系统的维护。 K J 7 3 N 系统主要由地面监控中心站主机、K J 7 3 N 监控软件、K J 5 5 N 型数据传输接口、 K J 7 3 一G 型矿用光端机、K J F 8 6 N 系列监控分站、K D W O 3 6 6 0 系列矿用隔爆兼本质安全型电 源箱、各种监测传感器及控制执行器等设备组成。 包括系统主控软件、网络终端软件、报表查询处理软件、作图软件、图形工作站软 件等。操作方便、网络功能强大、可靠性好、支持C S 和B S 模式；支持异地远程访问， 图形软件可支持久量图方式；全局联网可支持W E B G I S

14、方式，实现矿、局、市、省等各 级联网：利用公用无线网络可实现G P R S 分级安全信息分级报警功能。系统软件能与企业 构筑的I N T E R N E T I N T R A N E T 网络环境能很好融合，真正实现安全监控信息网络化共享。 K J 7 3 N 型煤矿安全生产监控系统图如图3 所示。 一 j l 一 眚! 蔷扣 一：* * tm ；i r 1 I l _ 囊囊麓 7 t 蔫獭纛蔫 -。+ “p 。： ：l 图3K J 7 3 N 型煤矿安全生产监控系统 1 8第2 1 届全国煤矿自动化与信息化学术会议 暨第3 届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集 5 结束语 本文介纠了煤矿

15、安全监控系统组成、作用，系统发展及应用现状，安全监控系统技 术的发展趋势等。总结了K J 9 0 N 型与K J 7 3 N 型安全监控系统的功能、性能及特点，这对 煤矿安全具有重要的意义。建立健全以监测监控瓦斯通风参数为核心的安全监控系统， 特别是管好用好煤矿安全监控系统，是建立防治瓦斯灾害的长效机制，遏制重大瓦斯事 故，保证矿井安全生产的重大举措。在地方中小型煤矿应用煤矿安全检测与监控系统意 义重人，应该逐步推广并规范其应用。 参考文献： 1 周英编，采煤概论，煤炭工业出版社，2 0 0 9 1 1 2 李树刚编，安全监控检测技术，中国矿业大学出版社，2 0 0 8 0 8 3 孙继平，宋

16、秋爽编著，煤矿安全生产综合监控，中国矿业大学出版社，2 0 0 8 0 7 4 魏乐平编著，煤矿安全监控系统应用中存在的问题与对策，煤炭工业出版社， 2 0 0 9 1 2 作者简介： 张全柱( 1 9 6 5 一) ，男，教授，博士后，现任华北科技学院电信系副主任，研究方向： 电力电子与电力传动，煤矿电气与电控装备技术，煤矿安全监控与检测技术等。 通讯地址：北京东燕郊学院街华北科技学院电信系， 邮编：0 6 5 2 0 1 联系电话：0 1 0 6 1 5 9 4 8 8 4 转8 0 2 6 ，1 5 9 3 0 6 1 3 0 2 4 E _ m a il ：q z h z h a n g n cis t e d u C t l 赵立永( 1 9 7 8 - ) ，男，讲师，硕士，现任华北科技学院电信系教师，研究方向：电 力电子与电力传动，传感器与检测技术。 朱雄( 1 9 6 2 一)