煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

1、煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用摘 要煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)是用來完成監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風速、風壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風門狀態(tài)、風筒狀態(tài)、局部通風機開停、主通風機開停等，并實現(xiàn)甲烷超艱聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制等的系統(tǒng)。本文主要闡述了煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢等問題。關(guān)鍵詞生產(chǎn) 安全 監(jiān)測 監(jiān)控 系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是用來完成監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風速、風壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風門狀態(tài)、風筒狀態(tài)、局部通風機開停、主通風機開停等，并實現(xiàn)甲烷超艱聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制等的系統(tǒng)。1、煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)礦井

2、監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，礦井監(jiān)控系統(tǒng)同一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)相比具有如下特點：（1）電氣防爆。礦井監(jiān)控系統(tǒng)工作在有瓦斯和煤塵爆炸性環(huán)境的煤礦井下。因此，礦井監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備必須是防爆型電氣設(shè)備。（2）傳輸距離遠。一般工業(yè)監(jiān)控對系統(tǒng)的傳輸距離要求不高，僅為幾千米，甚至幾百米，而礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸距離至少要達到10km。（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹形結(jié)構(gòu)。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸電纜必須沿巷道敷設(shè)，掛在巷道壁上。由于巷道為分支結(jié)構(gòu)，并且分支長度可達數(shù)千米。為便于系統(tǒng)安裝維護、節(jié)約傳輸電纜、降低系統(tǒng)成本，宜采用樹形結(jié)構(gòu)。（4）監(jiān)控對象變化緩慢。礦若監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要為緩變量，因此，在同樣監(jiān)控容量下，對系統(tǒng)的

3、傳輸速率要求不高。（5）電網(wǎng)電壓波動大，電磁干擾嚴重。（6）工作環(huán)境惡劣。煤礦井下有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性氣體，還有硫化氫等腐蝕性氣體，礦塵大，潮濕，有淋水，空間狹小。礦井監(jiān)控設(shè)備必須有防塵、防潮、防腐、防霉、抗機械沖擊等措施。（7）傳感器（或執(zhí)行機構(gòu)）宜采用遠程供電。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的電源供給，受電氣防爆要求的限制。由于傳感器及執(zhí)行機構(gòu)往往設(shè)置在工作面等惡劣環(huán)境，因此，不宜就地供電?，F(xiàn)有礦井監(jiān)控系統(tǒng)多采用分站遠距離供電。（8）不宜采用中繼器。中繼器是有源設(shè)備，故障率較無中繼器系統(tǒng)高，并且在煤礦井下電源的供給受電氣防爆的限制，在中繼器處不一定好取電源，如果用遠距離供電還需要增加供電芯線。不宜采

4、用中繼器。通過上面對礦井監(jiān)控系統(tǒng)可以看出，礦井監(jiān)測系統(tǒng)不同于一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。有必要研究適合礦井監(jiān)控系統(tǒng)的理論和技術(shù)。2、煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)2.1、系統(tǒng)分類煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)接通信工作方式分為主從式和多主并發(fā)式。其中，主從式通信主要有RS485、CAN、FSK和DPSK等方式；多主并發(fā)式通信主要包括工業(yè)以太網(wǎng)、MCTP等方式。2.1.1、主從式煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主從式煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行器、分站、電源箱、傳輸接口、主機、打印機、模擬盤、多屏幕、電源、遠程終端、網(wǎng)絡(luò)接口、電纜、接線盒和其他設(shè)備等組成。2.1.2、多主并發(fā)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)多主并發(fā)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一般由傳感器、執(zhí)行器、分

5、站、電源箱、交換機、主機、打印機、模擬盤、多屏幕、電源、遠程終端、網(wǎng)絡(luò)接口、電纜、接線盒和其他必要設(shè)備等組成。2.2、關(guān)鍵技術(shù)（1）分站分站具有采集傳感器數(shù)據(jù)、根據(jù)控制邏輯執(zhí)行控制或斷電、數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)哪芰Α，F(xiàn)在分站用CPU大量使用8位、16位處理器，甚至32位的ARM高性能處理器已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，同時隨著嵌入式實時操作系統(tǒng)在部分分站上的應(yīng)用實現(xiàn)，分站的穩(wěn)定性都得到了很大的提高。目前，嵌入式分站在實現(xiàn)通用性分站的功能、提高采集控制速度、控制邏輯的現(xiàn)場可編程、程序在線升級更新以及配置常用現(xiàn)場的現(xiàn)場總線方面具有很大的優(yōu)勢。（2）雙機熱備雙擊熱備是保證系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵設(shè)計，主要通過以下3種結(jié)構(gòu)

6、實現(xiàn)：基于磁盤陣列備份方式。數(shù)據(jù)庫備份采用專門的、功能強大的商用備份軟件（Windows 2003群集服務(wù)器軟件）；監(jiān)控主機和備用機的資源消耗低，減輕了主機性能壓力。缺點是關(guān)聯(lián)設(shè)備多，需要雙網(wǎng)卡，連接配置復雜，價格高，維護技術(shù)高。基于服務(wù)器備份方式?；诜?wù)器備份方式的優(yōu)點：關(guān)聯(lián)設(shè)備數(shù)量相對較少，連接配置、價格適中；不需要數(shù)據(jù)庫備份軟件；監(jiān)控主機和備用機的資源消耗低，減輕了主機性能壓力。缺點：由于服務(wù)器只有l(wèi)臺，只是采用多硬盤來實現(xiàn)冗余備份，出現(xiàn)服務(wù)器故障，備份功能將無法實現(xiàn)，數(shù)據(jù)備份的可靠性沒有陣列方式高?；陔p主備機備份方式。優(yōu)點：關(guān)聯(lián)設(shè)備數(shù)量最少，連接配置簡單，價格最低，維護要求低；數(shù)據(jù)庫備份一般采用通用或?qū)ｉT開發(fā)的數(shù)據(jù)備份軟件；（函數(shù)據(jù)備份的可靠性相對較高。缺點：通過監(jiān)控主機和備用機自身實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份，對主機或備用機的資源消耗高，加重了主機性能壓力，影響系統(tǒng)響應(yīng)速度；需要雙網(wǎng)卡支持。2.3、發(fā)展趨勢（1）系統(tǒng)將向嵌