近年来，从国家到企业自身都对煤矿的安全生产、自动化建设提出了很高的要求。我国各大、中型矿井安装了煤矿监测监控系统，在安全避险六大系统建设要求提出后，小型矿井也陆续进行了煤矿监测监控系统的安装工作。在实际的应用过程中，监测监控系统通过实时监测环境参数、提供灾害预警数据、自动报警、断电闭锁等功能，实实在在地为煤矿企业的安全生产提供有力保障。
1国内监测监控系统的现状
虽然目前监测监控系统在煤矿安全生产中还发挥着一定的作用，但是已经不能满足当前形势下煤矿安全生产对安全监测监控系统提出的要求，监测监控系统存在的问题主要体现在以下几个方面。1)异地断电不可靠。监测监控系统最基本的也是最重要的两个功能就是监测与监控。当监控系统实现异地断电时，地面主机巡检井下监控分站采集到传感器数据后，地面主机再将传感器的超限信息发给另外一个分站，另外一个分站收到断电信息后实施断电。由于系统采用主从式结构，井下分站级设备与地面主机通讯采用的是低速串行接口，异地断电发生时，系统不可回避的一个指标就是系统巡检周期，巡检周期的长短决定着系统异地断电控制时间的长短。同时，由于异地断电由地面主机实现控制，一旦地面主机无法与井下监控分站通讯时，监控系统的异地断电将无法实现，严重影响煤矿安全生产。2)传感器的工作距离短。随着煤矿开采的进行以及大型煤矿的开采，工作面的长度不断增加，目前长度在3000m以上的大型工作面已经见诸于多个煤矿。AQ6201－2006标准4．7．10条对最大传输距离做了以下规定:传感器及执行器至分站之间的传输距离应不小于2km。目前多数监控系统的传感器到分站的距离均只能满足2km的要求，当传感器到分站的长度超出2km距离时，传感器已经无法正常工作。3)系统数据传输效率低。监控系统的传感器会对井下的环境参数进行实时采集，分站将传感器的所有实时数据传送至地面主机。分站上传到地面主机的数据中几乎大于80%的数据都是重复无效的数据，系统的数据总线上传输的实时数据中只有20%的有效内容，过多的无效数据使得系统数据传输的效率极低、系统的实时性受到影响。4)系统数据利用率低。目前多数监测监控系统软件功能实现了多数据的最基本处理，没有对数据系统充分利用，没有开发专家诊断、专家决策系统软件，在数据异常时，不能为管理人员提供决策分析。5)系统电源的维护无法合理实现。由于煤矿安全监测监控系统的重要性，监控系统的供电电源很少情况下会被中断，系统电源的蓄电池一致工作在浮充状态，长期工作与浮充状态下的后备蓄电池的实际容量会下降、使用寿命会缩短，当系统需要后备电池真正工作的时候却无法满足额定时间内的供电需求。目前监控系统后备电源管理维护功能的缺失，使得监控系统存在着一个很大的安全隐患。6)缺少故障诊断功能。监控系统设备种类较多，在矿井下分布较广，而且井下环境比较恶劣，设备容易受温度、粉尘、潮湿、电磁辐射等环境的影响，监控系统的设备不可避免地会出现故障。监控设备没有故障自诊断功能，甚至无法对自身的运行状态进行表述。7)系统使用不方便。煤矿安全监测监控系统的设计、安装、管理和维护都有明确的要求。但是在实际配置、安装的过程中，存在多方面的问题。首先，煤矿企业技术人员技术水平参差不齐，就业门槛低，人员调动较频繁。其次，实际配置过程中的地面技术人员与井下现场安装人员沟通过程极易出错。最后，井下安装人员在井下选择分站、选择分站端口的正确性和接线的正确性也难以保证。
2安全监控系统的发展趋势
1)监控系统架构的研究。现有的监控系统一般采用时分制主从式架构，地面中心站作为系统主机，由地面主机逐个巡检井下监控分站，当巡检到监控分站有瓦斯超限时，地面主机再将断电的控制命令发给另外一台监控分站，实现系统的异地断电。这种架构势必将影响监控系统的控制响应时间。因此，有必要对煤矿安全监控系统的总体架构上做深入研究，提高监控系统的控制响应时间和稳定性。2)杜绝异地断电的研究。异地断电有可能存在较大的安全隐患。因此，应该对快速响应逻辑控制方法做研究，实现两个监控分站之间的快速响应算法，提高监控系统响应速度，使异地断电的时间控制在2s之内。3)数据传输及数据挖掘的研究。监控系统的传感器采集的环境参数数值应采用不变不传的设计理念，对于开关量信息只传输变化时刻及变化值，对于模拟量信息实时采集，同时在分站与地面中心站进行数据传输时，应进行数据压缩传输。当分站发生复位、报警、断电控制等事件时，分站主动将事件上传至中心站，避免分站巡检漏掉数据的情况。对监控系统采集数据进行数据挖掘，通过比对数值变化情况，对可能发生瓦斯超限等危害提前预警。4)具有易操作、可视性强和即插即用的监控系统软件的研究。为了减轻监控系统对技术人员的技术水平的要求，实现监控系统的易操作性，有必要对监控系统的易用性和可操作性方面做研究，同时对监控系统设备进行即插即用的功能设计，实现监控系统设备自适应，降低监控系统的操作难度。5)设备故障自诊断功能的研究。需要对设备的故障类型进行统计，并制定相应的故障检测办法，将故障检测信息实时传到地面用户，提醒用户及时处理监控系统中现有的故障。6)设备即插即用功能的研究。煤矿监控的配套设备种类比较多，而且很多设备采用频率输出信号。为了实现即插即用的功能，需要对现有设备做适当的改进和研究，提示适当的解决办法，实现传感器和其他设备的测量范围、报警点、断电点、故障类型等参数的传输。用户不用按照现有的监控系统测点配置方法进行繁琐的配置，降低监控系统的操作门槛，真正实现“傻瓜”型煤矿监控系统。7)监控系统的监控分站多个后备电池供电和“断线续传”功能的研究。目前的监控系统要求后备电源供电不小于2h，但是由于设备使用时间过长，其后备电源的连续供电必将受到影响，因此有必要研究监控系统的多个电池供电方法，提高监控系统在无外界供电情况下连续供电时间。同时，由于监控系统井下线路容易受到影响，有可能导致监控分站无法将数据传输给地面终端客户，监控分站就需要具备“断线续传”功能，故障排除后，监控分站可以将故障前的所存储数据传给地面终端客户。8)监控系统中配套设备的兼容性的研究。目前煤矿已经广泛安装煤矿安全监控系统，而且很多煤矿也在不断的升级改造，而监控系统在投入使用的过程中，将会有不同厂家的设备在煤矿使用，因此应在考虑系统功能的前提下，能够兼容其他厂家的产品。
作者：崔佩龙 单位：潞安矿业集团公司技术中心
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