矿井安全监测监控系统

矿井安全监测监控系统（共11篇）

矿井安全监测监控系统 篇1

0 引言

随着中国社会经济快速发展, 人们对于煤矿资源的需求量也日益加剧, 导致了煤炭生产过程中出现了较多安全事故。追究安全事故的发生原因, 大多是高瓦斯矿井中瓦斯爆炸所引起的。可想而知, 高瓦斯发生危险的概率要比普通煤矿安全事故更高, 由此可见, 高瓦斯矿井中的安全防范显得十分重要。而安全监测监控系统在高瓦斯矿井中的广泛应用, 有效解决了高瓦斯矿井中的安全问题。尽管如此, 安全监测监控系统在高瓦斯矿井中的应用依然需要不断改进, 从而确保煤矿生产的安全性。

1 高瓦斯矿井应用中安全监测监控系统的功能和原理

1.1 高瓦斯矿井应用中安全监测监控系统的功能

在高瓦斯矿井应用中, 必须安装高瓦斯自动监测报警断电装置。安全监测监控系统就是为了对高瓦斯实行全面自动监测和报警断电, 确保煤矿生产安全性。通常情况下, 安全监测监控系统不仅能直接监测通风安全环境, 还能直接监测监控安全生产方面, 如CO、CO2、粉尘等环境参数, 还有主扇、局扇、水仓水位等各种生产参数及电压等电量参数。总之, 在高瓦斯矿井应用中, 安全监测监控系统功能十分强大, 尤其是在联网拓展功能方面发挥着巨大作用, 促使各种机电设备能安全运行。

1.2 安全监测监控系统的工作原理

通常情况下, 安全监测监控系统主要包括中心站主控计算机、探头、传感器等多种设备。在中心站主控计算机和各个分站之间不断进行通信的过程中, 每个分站控制主机询问, 便会将收到的各个测点信号及时传递到主控计算机中, 这样各个分站便会不停监测、交换和处理收到的传感器信号, 以供给主控计算机进行询问, 最终将监测情况传递给各个分站。当需要对高瓦斯矿井中相关设备进行控制时, 就需要利用主控计算机发挥其功能, 将相应命令和分站巡检过程中收到的信号共同传递给分站, 最后经过分站将信号输出, 进而被相应设备进行相关操作。与此同时, 主控计算机能处理和存盘相关接收到的实时信息, 同时经过主控计算机显示器及屏幕等相关设备显示出来, 甚至通过打印机将各种报表打印出来。

2 高瓦斯矿井应用中安全监测监控系统的应用改进

2.1 地面主机信息管理方面的改进

通常情况下, 煤矿地质状况比较复杂, 高瓦斯矿井井下所反应信息千变万化, 如果软件不够完善, 将直接存在相应安全隐患。因此, 做好地面主机信息管理方面改进措施十分必要。a) 在安全监测监控系统监控过程中, 一旦出现超限数值, 应及时利用系统瓦斯和电闭锁功能将电源切断, 并在第一时间通知相关工作人员, 检测出超限原因, 做好详细记录, 责任至人;b) 一旦出现故障值, 切断电源过程中, 故障区域范围内会出现停产现象, 应在第一时间通过井下相关负责人及时进行修复;c) 每天井下各采区所有瓦斯测点报表应及时进行打印, 将报表呈报至相关领导, 为矿井高瓦斯活动情况提供相关参考依据, 加强监控力度;d) 每周都要做好相应井下断电试验, 并针对相应情况进行严格检查, 一旦发现问题应及时处理, 避免出现瓦斯超限等不良现象, 给井下工作带来不便, 甚至出现安全隐患。

2.2 加强井下监控设施的管理工作

做好井下监控设施安全管理工作是提高安全监控的重要保障。a) 在进行井下操作的过程中, 维护人员应充分做到井下一人一面的要求。严格检查井下各个工作站点设备相关情况, 比如探头位置是否满足相关要求, 一旦发现问题, 应在现场及时解决;b) 对井下分站和设施采取标牌化管理模式, 并责任至人, 一旦出现问题, 应追究其相关负责人责任, 充分做好井下检查维护工作;c) 坚持定期对探头进行检查, 做好调校记录;d) 井下安全监控电缆应采取单一路线方法, 一旦监控线路发生断电或出现故障等情况时, 能在第一时间找到故障点, 从而采取有效措施进行解决;e) 还可以设置相应维修检验组, 对井下探头适时维护, 及时更换井下故障探头, 进而确保监控质量。此外, 还应建立安全管理制度, 通过规章制度的制定和约束, 引起对高瓦斯安全监控系统的重视, 并加大宣传, 提高煤矿生产企业、管理人员对安全监控系统的认识。比如可以建立领导值班制度, 让领导参与到安全监控系统值班工作中, 对出现的问题及时处理。也可成立相关机构或组织, 配合安全监控系统管理工作。当煤矿开采中出现了瓦斯等有害气体或这些有害气体超出限制时, 要停止通风机工作, 向值班领导报告, 采取相应措施进行处理。

2.3 强化工作人员的综合素养管理

在高瓦斯矿井井下工作过程中, 要利用安全监测监控系统有效提高井下工作安全性, 还需要不断加强对工作人员的综合素养管理。其中包括用工管理和人员素质管理两方面内容。a) 用工管理方面。应严格按照相应要求进行地面监测和井下维护工作, 同时配置相应技术人员, 确保安全监测监控系统稳定性能, 做好安全监控服务;b) 人员素质培养方面。这要求相关技术人员提高自身专业知识和实践技能的掌握程度, 提高对安全监控重要性的认识, 在工作中严格要求自己, 有效提高工作责任心, 进而提高工作人员综合素养。

3 结语

在高瓦斯矿井井下工作过程中, 安全监测监控系统发挥着至关重要的作用。随着社会科技快速发展, 人们安全意识越来越高, 因此, 要不断加强对安全监测监控系统的管理工作, 不断更新其设备和软件应用, 比如建议在分站处设置相应防雷装置等, 有效提高安全监测监控系统的安全、稳定性能, 将安全隐患消除于萌芽状态, 确保煤矿生产稳健运行。

矿井安全监测监控系统 篇2

近年来，高瓦斯矿井的数量在不断增加，如何加强安全生产，提高搜救工作效率，摆到了国家各级主管部门和领导的面前。随着国家对煤矿安全的日益重视和监管力度的不断加强，我国大中型煤矿及广大乡镇小煤矿已大量装备了煤矿安全生产监控系统，这些安全装备的推广应用大大改善了我国煤矿安全生产状况,但目前煤矿井下还普遍存在入井人员管理困难。

RFID人员考勤监测系统采用无源识别卡，应用信息自动识别技术，对煤矿入井人员进行实时考勤、跟踪定位、管理的系统，能够实时掌握井下人员的详细资料、出勤情况、工作区域、行动轨迹等，对巷道移动目标进行非接触式识别和跟踪显示，并绘制出人员行踪路线，在地面主机上显示的同时，可以远程传输至上级管理部门数据中心。此系统能正确处理安全与生产、安全与效益的关系，提升工作人员准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，能有效的进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作。

二、系统原理及结构

在入井人员经过的通道和需要监控的巷道中安装射频天线和井下分站，当人员经过射频天线时，封装在矿帽中的无源识别卡感应射频天线磁场能量，发射出全球唯一ID号，同时将自身存储的个人信息立即上传给射频天线，射频天线通过数据传输电缆将读到的信息发送至井下分站，井下分站将接收到的无源识别卡对应的员工信息和检测到的时间存储于数据存储器中，待监控中心的服务器巡检时，通过数据传输接口，上传到监控中心的服务器上，用于显示和查询。

图1 系统图

图2 系统结构图

三、系统设计流程

本系统遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，按准许上岗人员和班组实行“一人一卡”制，该标识卡可视为“上岗证”或“坑道准入证”。具体方案：

1)煤矿生产单位在井下坑道、作业面的交叉道口安装井下分站设备。2)煤矿生产单位向下井工作人员颁发并装备标识卡。

3)系统数据库记录该标识卡所对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班

组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。

4)生产单位对该标识卡进行授权后即生效。授权范围包括：该员工可以准入的坑道或 作业面。为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的

时效管理模块及卡的失效、报失等。

5)进入坑道的工作人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别，系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的地点、时间等资料传输到地面监控中心进行数据管理；如果采集的卡号无效、或进入限制通道，系统将自动报警，监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。

6)坑道一旦发生安全事故，监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况，便于事故救助工作的开展。

7)系统可自动生成考勤作业的统计与管理等方面的报表资料，提高管理效益。

图3 数据处理流程

四、系统功能

（1）考勤功能：能够实时统计入井人员姓名、时间、职位、数量等，并及时统计各单位人员下井班数、班次、迟到、早退信息等；对考勤数据进行统计、查询、汇总、生成报表、打印等。

（2）跟踪功能：井下人员实时动态跟踪、位置显示、运行轨迹回放，实时动态查询某一区域某一时刻井下人员分布。

（3）报警功能：系统对入井人数超计划、进入限制区域、升井超时及系统故障能自动显示和报警。

（4）救护搜寻：可提供位置信息，便于及时救护。（5）组网功能：系统具有强大的组网功能，根据用户需求，监控中心与各矿级系统能够以局域网方式联网运行，使联网的所有矿级系统在使用权限范围内都能共享考勤跟踪数据，便于远程查询和管理。

（6）扩展功能：系统提供了强大的扩展空间，可根据需求扩展车辆管理系统、门禁识别考勤系统。

图4 网络结构示意图

矿井安全监测监控系统 篇3

关键词：矿井 安全监控系统 以太网 建设

现在很多矿井在实际的生产中都配备了能够满足各种应用场合和实际需要的监测和监控系统，这些系统在对数据进行传输的时候基本上都是通过系统自身的通信电缆传输到地面的，这样就可能在矿井中造成重复布线、资源浪费以及维护工作比较重等情况。而通信因为是采用传统的窄带主从式，当通信设备数量不断增加的时候，通信的技术缺陷就会凸现出来。面对这种情况的时候，如果用以太网来建设矿井安全监控系统的话就能够有效的解决系统遇到的技术缺陷，同时也能够让安全监控系统的运行可靠性、稳定性、安全性、通信抗干扰性、环境适应性以及实时性等都得到比较明显的提高。在煤矿行业中采用以太网冗余技术和多主并发通信技术能够让矿井的各项监控系统有效的实现集成。

1 矿井安全监控系统以太网建设的适用模型介绍

在工业现场运行的通信系统中，现场总线是其中价格比较低、性能比较可靠的一种，它能够有效的实现工业现场自动化设备之间的多点数字通信，在自动化的控制领域中现场总线是一种运用比较广的技术。而对工业以太网的研究和分析则是最近几年时间才开始的，随着社会科学技术的不断发展和进步，工业以太网技术的发展趋势将会和现场总线相结合，对于矿井安全监控系统来说，也必将建成和工业现场总线相结合的工业以太网安全监控系统。本文主要根据矿井信息化和自动化发展的实际情况以及井下拓扑结构的实际情况，设计出了采用以太网和现场总线的分布式混合模式，把各个现场总线的网段、智能传感器、控制器以及DCS等通过以太网有效的集成在一起，在对比较复杂的工业控制任务进行完成的时候主要是利用各自的优点来实现的，这样构成的安全控制系统就能够很好的满足煤矿的实际生产需要，在和煤矿信息网络连接之后，就能够形成一个集管理和控制为一体的分布式网络系统，最终能够很好的满足建设煤矿综合自动化和信息化的要求。网络的模型如图所示。

2 矿井安全监控系统以太网建设的设计分析

在对工业以太环网的矿用光纤传输平台进行设计之前，需要先对矿井信息源以及工业以太网在矿井控制系统中的可行性进行研究，同时还需要对工业以太网的网络模型以及性能进行分析和研究。矿井主要是以1000Mbt工业以太环网作为基础，然后和各种现场总线结合，在井下传输数据的可靠性和稳定性能够得到很好满足的基础上，主要是通过TCP/IP协议来实现在网络通信和数据信息的集中传输，这样也能够为以后各个子系统提供兼容性比较良好的接口。在建好之后井下以及地面就具有可以对现有的多种系统进行有效集成、可以进行动态的定位以及能够很好适应以后新建的各种综合化自动控制系统和单独的安全监控系统的集成控制平台，这样就能够对各种监测和监控信息进行综合的利用，同时还能够让系统的监督、监管和监控性能得到有效的提高，最终让矿井生产的安全性得到有效的保证。而且这个系统还能够在保证矿井安全生产的基础上，节约总体的建设成本和实际的运行维护成本。系统的网络结构主要包括了：信息的采集和控制结构、信息的传输结构以及信息的管理结构。

3 矿井安全监控系统以太网建设的实现分析

工业以太网系统主要是由12芯矿用光缆中的2芯单模光纤链接井下和地面的以太网交换机的千兆光纤端口，这样就有效的形成了一个主干传输网络，这个主干传输网络具有自愈功能、千兆带宽以及环型结构，当主干传输网络中的任何一处节点或者线路出现问题而断开的时候，它都能够在非常短的时间内自动恢复数据传输，这样系统在进行信息传输的过程中，安全性和可靠性就能够得到有效的提高。

以太网交换机主要设置在离采掘工作面比较近的变电所中，只需要把这些工作区域中的相关信息采集信号接入到变电所的以太网交换机中，然后再通过工业以太网就能够让这些信息传输到地面的监控中心，如果矿井的井下巷道距离很长的话，采用工业以太网就能够节约很多的传输电缆。在安全监控系统中，视频监控系统所占的带宽比较大，但是对于网络带宽的使用率却比较低，所以采用这种系统能够有效满足中型以及中大型矿井现在的实际生产需求，同时还能够对网络进行比较合理的规划和运行一些安全策略，从而让安全监控系统的运行变得更加的安全和可靠。

4 结束语

在矿井的实际生产中采用以太网安全监控系统，能够有效的提高矿井的生产效率，保证矿井的安全生产，让企业的经济效益和社会效益都能够得到有效提高，从而让企业能够得到更加快速和稳定的发展。

参考文献：

[1]刘业辉.基于光纤工业以太环网的矿井安全监控系统设计及应用[J].软件，2014，01：123-124.

[2]高俊，雷兴，邹德东.光纤以太环网+CAN总线传输在矿井安全生产监控系统中的应用[J].煤矿安全，2011，09：128-130.

[3]范高贤，周波，殷庆平.光纤工业以太环网在煤矿安全监控系统中的应用[J].工矿自动化，2007，06：108-110.

矿井水文自动监测系统研究 篇4

系统可全天候监测引起矿井水害的各种参数, 并在地面监控计算机上显示和存储, 一旦出现险情 (根据综合信息预报) , 井上、井下立即报警, 以便及时采取措施, 保证矿井及井下人员安全。监测数据可通过计算机网络查询。

2 系统组成及工作原理

系统主要由各种智能传感器 (如智能堰式流量传感器、智能管路流量传感器、智能水压传感器等) 、通信分站、通信线路、通信接口及监控计算机组成, 分布在各测点的智能传感器完成被测量 (如涌水量、水仓水位、钻孔水压、防水设施变形等) 的测量, 并通过一条公共传输线路 (传感器级M-BUS总线:四芯电缆, 其中两根供电, 两根通信) 将测量数据发送给通信分站, 再由通信分站通过另一条公共传输线路 (分站级RS485总线:两芯电缆) 远传至地面监控计算机, 实现集中处理、存储、报警。报警信息既被送给井下声光报警器, 提醒井下人员采取相应的行动。监控计算机具有网络服务器功能, 有关领导和部门只要打开各自的计算机, 就可通过浏览网页来查询全部监测内容。各类传感器一般都受环境温度影响, 为掌握影响程度, 进行温度补偿, 所有智能传感器都装有温度传感器, 温度传感器还可用于测水温。

井下系统分为三个网络层次, 底层网络由智能传感器、声光报警器及通信分站组成, 通信分站为主机, 通过发送不同的地址 (每个智能传感器、声光报警器都设有唯一的地址, 地址范围1~80) 依次控制各智能传感器执行测量工作, 并读取和存储其测量数据。智能传感器采用总线集中供电方式, 即由通信分站输出一对电源线, 给智能传感器供电, 而通信分站由本安电源直接供电。因声光报警器耗电较大, 故直接由127V交流电供电。地面监控计算机根据监测数据产生报警信息, 并由通信分站转给声光报警器;中间层网络由通信分站与监控计算机组成, 监控计算机为主机, 通过发送不同的地址 (每个通信分站都设有唯一的地址, 地址范围1~32) 依次选通各通信分站, 并读取其存储的测量数据;上层网络为计算机局域网络, 监控计算机作为网络结点, 具有网络服务器功能。底层、中层网络的拓扑结构分别为M-BUS总线型、RS485总线型, 特点是多个网络结点可共用一条通信信道, 非常适合煤矿井下测点分布较广的情形。M-BUS总线是欧洲标准的2线串行总线, 专门为耗能测量仪器传送信息而设计, 具有布线简便 (无极性、可任意分支, 普通双绞线) 、抗干扰能力强等优点。

当分站级RS-485总线过长或挂接通信分站过多时, 需在总线上加RS485中继器, 以提高通信距离和可靠性, RS485中继器由单独的本安电源供电。

3 通信接口

3.1 通信线路

通信接口是地面计算机与井下通信分站通信的转换接口。将通信接口后面板的RS232通信线插到计算机后面的RS232串行口上;用两芯通信电缆将通信接口后面板的“总线”口接到井下, 并接入通信分站内的接线端子上, 注意+、-不能接反, 可先将通信接口上电, 用万用表在井下量电压 (5V左右) 来判断+、-。通信电缆做接头时, 必须保证同颜色的线相连, 千万不要接错。为防雷击, 通信接口采取了防雷击设计。为保证井下系统安全, 下井信号为本安信号。

3.2 供电电源

通信接口供电电压为AC220V, 由市电提供, 必须良好接地。

3.3 运行

系统全部安装完毕, 打开电源开关, 正常工作后, 计算机向井下通信分站发送数据时, 通信接口前面板上“发送”指示灯亮;井下通信分站向计算机发送数据时“接收”指示灯亮。

4 通信分站

4.1 功能

通信分站不断读取和存储所接智能传感器的测量数据, 当地面监控计算机选通通信分站并发“读数据”命令时, 通信分站就将存储数据发给计算机;当地面监控计算机选通通信分站并发“搜索”命令时, 通信分站就自动搜索其所带智能传感器的数量、地址、类型等, 并发给计算机。

4.2 容量

一台通信分站所带智能传感器的数目不能超过100, 各智能传感器必须设置不同的地址 (范围为1~100, 通过专用设置器设置) 。必须记住安装在各测点的智能传感器地址, 以便在地面微机“系统生成”时使用。

4.3 地址设置

各通信分站必须设置不同的地址 (1~255) , 通过“地址设置开关”设置, 所有小开关打到左边 (ON) 时均为0, 打到右边时, 各小开关代表的值不同 (从下“1”至上“4”, 分别代表1、2、4、8) , 各小开关值的和为通信分站的地址。例如:如果通信分站的地址要设为9=1+8, 则小开关“1”和“4”要打到右边, 而小开关“2”和“3”要打到左边。

4.4 供电

通信分站的供电电压为DC24V, 由隔爆兼本安电源提供, 隔爆兼本安电源的供电电源为AC127V, 需用三芯电源线接井下127V交流电, 其中一芯为接地线。本安电源的直流输出端与通信分站电路板上的电源端用两芯电源线相连, 注意:正负极不能错。

4.5 与智能传感器连接

通信分站与智能传感器通过四芯通信电缆 (传感器级M-BUS总线) 连接, 其中两芯 (红、白) 为供电线, 通信分站给各智能传感器供电;另外两芯 (蓝、绿) 为通信线。注意:不要接错, 要同一颜色相接。通信电缆通过喇叭口接到电路板的接线端子上 (见图1.2) 。

4.6 与分站级RS485总线连接

通信分站经过地面通信接口与地面监控计算机通信, 通信电缆为两芯, 分+、-, 可先将通信接口上电, 用万用表在井下量电压 (5V左右) 来判断+、-, 然后接入通信分站内的接线端子上。

结束语:矿井水文自动监测系统的推广与应用有利于提高矿井水害预报、预测水平, 掌握矿井水文动态变化规律, 指导矿井水害治理, 保证矿井安全生产, 具有广阔的应用前景。

摘要：水害作为煤矿井下主要灾害之一, 严重威胁着煤矿的安全生产, 其表现形式是矿井涌水量突然增大超出矿井排水系统的排水能力, 因此, 建立矿井水文自动监测报警系统十分必要。

矿井运输系统安全技术措施 篇5

一：绞车相关参数

绞车型号：JTKB-1.2*1 电机功率：55KW 最大拉力：30KN平均绳速：1.84m/min 容绳;600m 绳径 21.5mm 允许提升重车数：1m3矿车最多允许提升3个 二：绞车道相关参数

绞车道长度：235m 绞车道坡度：21场

三：运行相关规定和措

1、绞车下山平台、绞车必须符合《煤矿安全规程》的要求，安装要牢固可靠，1350绞车道上下车场和中间甩车场斜坡口及平台必须安装阻车器和防跑车装置。

2、绞车所使用的钢丝绳必须符合《煤矿安全规程》规定并有产品安全合格证，钢丝绳直径必须大于Ф18mm以上，绞车司机及维修工每班工作前必须检查提升绞车过卷装置和深度指示器工作情况，刹车安全系统是否灵敏可靠；绞车工、机电维修工、脱挂钩工、运输班组长在每班工作前都要检查各级绞车钢丝绳的0

1310有一中间甩车完好性，发现钢丝绳磨损断丝超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止提升更换钢丝绳，并且填写“提升绞车运行情况记录”和“钢丝绳检查记录”表。

3、把钩工每班要认真检查“一坡三挡”完好和正常工作情况，下山平台的阻车器要经常正常使用，并经常维护检修，并且坚持正常使用；要坚持正常使用副绳。

4、绞车提升时，提升绞车道要做到“提升不能行人，行人不能提升”，严禁人员行走绞车道，井筒内所有人员要撤到防身洞躲避，防止飞车伤人，绞车提升时严禁人员搭车斗上下；

5、把钩工、信号工每班作业前要认真检查提升系统的声光信号是否齐全完好，每挂一钩要检查矿车碰头、车斗边销、轮子底销是否齐全完好，检查每个车斗连环、插销是否挂齐、挂纽、插销是否插到位，确保安全后才能提、放车斗，当车斗在绞车道上运行时，轨道下山巷、轨道下山车场等人员立即躲进防身筒，提放期间严禁在这些巷道内做任何工作，并且同上平台挂钩工一起在绞车道两端警戒，负责制止其他人上下行走。

6、需要经1350绞车道运送铁轨、管道等超长材料时，只能用人工搬运输送，严禁用矿车或材料架经绞车提升运送。人工运送铁轨、管道时要按如下规定执行：

1井筒内严禁行人或有人做其它工作，所有人员要躲到防身 ○硐内确保安全的情况下才能允许人工搬运。

2经人工在斜井输送铁轨或管道时，抬起或停放铁轨或管子 ○要统一用力，慢慢抬起或放下，抬铁轨或管道中要缓慢行走，上方或下方抬铁轨或管子人员不得半途突然放下铁轨或管子一端或用力甩掉铁轨或管子，防止铁轨或管子飞溜伤人，严禁有人直接抬铁轨或管子端头，防止铁轨或管子摆动有贯性使端头伤人，人员抬管子要离端头1.5米以上地方杠着管子，搬运铁轨或管子前首先在变坡处用粗大麻绳捆绑铁轨或管子的上头，以便在搬运途中临时停放铁轨或管子要固定绳子的另一头来控制铁轨或管子防止往斜井下山飞溜。

3严禁将铁轨或管道沿绞车道底板和轨道上向下自动滑溜运 ○送，防止铁轨或管子往下山飚溜伤人。

（二）、副斜井、轨道下山巷运输系统安全技术措施

1、副井绞车、轨道下山平台绞车必须符合《煤矿安全规程》和《青山煤矿安全专篇》的要求，安装要牢固可靠，副斜井井口、副斜井井筒、轨道下山巷上平台、底部车场斜坡口和中间甩车场斜坡口必须安装阻车器和防跑车装置，轨道下山与水泵房管子道交岔处要安装阻车器和防跑车装置，并长期处于关闭正常工作状态，除非水泵房需要提升运输才能暂时打开，不提升时要及时关闭。副斜井下山中部（与中部集中水仓巷交岔处）11.4绞车上15米处及中部车场变坡点附近要安装阻车器和防跑车装置，在副斜井与轨道下山平台交差处安装的11.4绞车往上15米处，应安装防跑车装置，防止副斜井提升运输发生飞车冲到轨道下山平台，同理，在16号溜煤眼往下5米处应安装阻车器和放跑闸，防止副斜井提升运输发生飞车冲到16煤老系统；

2、11.4绞车安装要牢固，绞车安装时要加工有长×宽=1.5×1.2米的2条槽钢底座，绞车安装位置的基础要求：○1当底板是坚硬的厚度1.5米以上的砂岩时，可以安设4根直径不得小于Φ25mm,长度不得小于1.5米的绞车底座锚杆，每根锚杆使用两卷CK2840锚固剂进行锚固，锚固力≮80KN；○2当底板是坭岩或层状页岩、坭质砂岩等松软或遇水容化及容易风化的岩层时，必须捣实：长×宽×高=1.8米×1.5米×1.2米的水坭、碎石、砂子混凝土绞车机座，机座里埋住4根直径不得小于Φ25mm,深度不得小于1米的绞车底座螺杆；11.4绞车安装时，先把槽钢底座安装在底座锚杆（或螺杆）上用螺帽拧紧固牢，再将11.4绞车安装在槽钢底座上用螺杆连接底座拧紧固牢，最后再在绞车底座4角用单体液压支柱或木支柱支撑到顶板做压柱，4条压柱要打稳牢固。

3、副井绞车、轨道下山平台绞车所使用的钢丝绳必须符合《煤矿安全规程》规定并有产品安全合格证，副井绞车钢丝绳直径必须大于Ф22mm以上，轨道下山绞车钢丝绳直径必须大于Ф22mm以上，11.4调度绞车使用直径Φ15mm以上的钢丝绳；绞车司机（副斜井口、轨道下山平台绞车、调度绞车、11.4绞车等）每班工作前必须检查提升绞车过卷装置和深度指示器工作情况，刹车安全系统是否灵敏可靠；每班安全员、11.4绞车工要认真检查在副斜井为轨道下山平台服务的11.4绞车和其它11.4绞车的压柱、底座是否稳定固牢，提升时绞车是否松动、移位，如果出现类似情况应立即停止提升采取措施处理，并汇报矿调度；同时详细检查刹车是否稳固，如果11.4绞车提升时出现绞车滚筒打滑，重车往后退现象，说明刹车不稳固，必须停止提升，处理刹车系统，及时检修或更换刹车带，调整刹车带螺杆达到稳固刹车的作用，确保绞车安全运行可靠方能允许提升；每班工作前绞车工、机电维修工、脱挂钩工、运输班组长和各工作面班组长都要检查各级绞车钢丝绳的完好性，发现钢丝绳磨损断丝超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止提升更换钢丝绳，每班要填写“提升绞车运行情况记录”和“钢丝绳检查记录”表。

4、脱挂钩工每班要认真检查“一坡三挡”完好和正常工作情况，下山平台的阻车器要经常正常使用，并经常维护检修；要坚持正常使用副绳。

5、,副斜井或轨道下山绞车提升时，提升绞车道要做到“提升不能行人，行人不能提升”，严禁人员行走绞车道，严禁在巷道内做任何工作，井筒内所有人员要撤到防身洞躲避，防止飞车伤人，绞车提升时严禁人员搭车斗上下；

6、脱挂钩工、信号工每班作业前要认真检查提升系统的声光信号是否齐全完好，每挂一钩要检查矿车碰头、车斗边销、轮子底销是否齐全完好，检查每个车斗连环、扎销是否挂齐、挂纽，扎销是否扎到位，确保安全后才能提、放车斗。提放车斗期间，脱挂钩工要在斜井绞车道两端进行警戒，禁止其他人上下行走。

7、严禁将空、重车停留在上、下山斜井或斜坡巷道上，以免造成飞车事故；当车斗在斜坡或下山巷道上跳轨时，要立即停止提升，不得强行提放车斗；在斜坡巷上处理跳轨车斗同时，跳道地点往下巷道内严禁有人工作和行人，处理跳轨车斗时，不准脱掉挂好的钢丝绳或串车间的连环扎销来处理车斗，如果是重车难撬上轨道，应把重车卸载，将空斗撬上轨道后再重新装车；绞车司机在处理跳轨车斗过程中，必须坚守工作岗位，两手不得离开操作手把，注意检查绞车刹车系统是否正常工作，把绞车滚筒锁住刹好车，确保处理跳轨车斗时钢丝绳不松动，防止车斗往下滑动伤及到撬车人员，如果有提放车信号时必须辨听清楚后方能进行操作，保持绞车起步缓慢匀速运行，严禁突然加速提放车斗。

8、副斜井及轨道下山提放大件设备和材料时，必须有带班矿领导和安全员现场指挥，必须使用专用材料车斗装载提放，大件设备如变压器、水泵、变速箱（减速器）、刮板机头等和铁轨、各种管道等大件材料要捆绑固牢在车架上，防止在斜井提放过程中脱掉或甩开在巷道上飞溜伤人。

9、锚喷、水沟、台阶施工作业人员在运送材料时必须按照上述第（二）款的第1至8条的规定执行以外，还要做到运送材料的每一运输环节如主、副斜井、轨道下山、皮带下山等主要运输巷道每级绞车提升，必须有专职绞车工开绞车和挂钩、打铃工，做到每一平台绞车提升时有人摘、挂钩并警戒，禁止人员行走绞车道，做到绞车道“提升不能行人，行人不能提升”的安全要求，然后才发出提升信号，允许提放材料，严禁非专职绞车工开绞车和无人员摘挂钩就提放材料。

10、锚喷、水沟、台阶施工作业人员在副斜井、轨道下山及底部车场等斜坡巷道上施工作业时，这些巷道必须停止提升运输作业；使用材料、清理煤矸需要提升运输时，在绞车道和底部车场上进行锚喷、水沟、台阶施工作业的人员立即停止工作、撤退人员到躲避硐或上平台等安全的地方后，确定绞车道内无人行走和施工作业才允许提升运输。在安装有皮带、刮板运输机的巷道进行喷浆作业时，只有皮带、刮板机停止运转时才能进行喷浆施工作业，皮带、刮板机运转时停止喷浆施工作业，严禁站在（或靠近）正运行的皮带、刮板机上面进行喷浆施工作业。

矿井安全监测监控系统 篇6

摘要：在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘，创造良好的工作环境，保障井下作业人员身体健康和安全。矿井通风是矿井安全工作的基础，是稀释和排除矿井瓦斯与粉尘最有效、最可靠的方法，也是创造良好劳动环境的基本途径。

关键词：矿井通风系统安全措施

1矿井通风

在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘，创造良好的工作环境，保障井下作业人员身体健康和安全。这种利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。矿井通风是矿井安全工作的基础，是稀释和排除矿井瓦斯与粉尘最有效、最可靠的方法，也是创造良好劳动环境的基本途径。

2矿井通风系统的定义和类型

所谓矿井通风系统，是指向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、主要通风机的工作方式和通风控制设施的总称。矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其设计合理与否对全矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。

2.1矿井通风系统的类型按进、回井在井田内的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。

2.1.1中央式所谓中央式通风系统，是指进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央边界式(中央分列式)。

2.1.2对角式通风系统又可分为两翼对角式和分区对角式。所谓两翼对角式是指进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位于井田边界的两翼(沿倾斜方向的浅部)，称为两翼对角式。如果只有一个回风井，且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。所谓分区对角式是指进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的小回风井，无总回风巷。

2.1.3区域式在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。

2.1.4混合式由上述诸种方式混合组成。例如，中央分列与两翼对角混合式，中央并列与两翼对角混合式等等。

2.2主要通风机的工作方式主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。

2_2.1抽出式主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。

2.2.2压入式主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构物，使通风管理困难，且漏风较大。

2.2.3压抽混合式在入风井口设一风机作压入式工作，回风井.口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理复杂。

矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。设计选择通风方法时，可根据矿井的具体条件通过技术经济比较后确定。

3优选矿井通风系统

3.1矿井通风系统的要求。

3.1.1每一矿井必须有完整的独立通风系统。

3.1.2进风井口应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。

3.1.3箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。

3.1.4多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近，当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一个通风机风压的30％。

3.1.5每一个生产水平和每一采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。

3.1.6井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。

3.1.7井下充电室必须用单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。

3.2确定矿井通风系统根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过忧化或技术经济比较后确定矿井通风系统。矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常。

由于两翼对角式具有以下优点：风流在井下l的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。内部漏风少。安全出口多，抗灾能力强。便于风量调节，矿井风压比较稳定。工业广场不受回风污染和通风机噪音的危害。适合用于煤层走向大于4千米，井型较大，瓦斯与自然发火严重的矿井：或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井。故两翼对角式在目前使用的非常广泛。

4如何确保矿井通风系统的安全性

矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，它对矿井的稳产高产、防灾抗灾能力和矿井的经济效益有着重大的影响。矿井通风系统由多个要素组成，各要素之间存在着有机的联系，彼此又相互影响。为了保证矿井通风系统的安全、稳定和可靠，应采取如下措施：

4.1要有稳定的通风网络结构，保证风流稳定①采煤工作面、掘进工作面应采用独立通风。②在布置通风系统时要尽量避免和减少角联风道，特别是采煤工作面不允许布置在角联风道上，以保证风流的稳定。对存在角联通风的巷道必须采取有效的风流稳定控制措施。③矿井不应多水平同时开采。机电硐室应独立通风，且风量符合要求。井下火药库应有单独的进风道，回风必须直接引入矿井主要回风道或独立回风，且保证有足够的新鲜风流。

4.2要有足够的通风能力，保证有效通风①矿井应有足够的通风能力，满足各个用风地点的风量要求，严禁超通风能力生产。②按规定进行通风网络解算，预测风量分配和阻力分布，合理进行通风机的选型。③经常检查矿井供风量、漏风量大小及其漏风分布情况，使矿井的有效风量率和外部漏风率均控制在矿井通风质量标准规定的范围内。④在设计过程应充分考虑自然风压的影响，并根据气候条件的变化情况及时调节主要通风机工况，以保证主要通风机高效运行。⑤生产布局合理，加强回风巷维护和通风构筑物保护措施，减少通风阻力，使通风系统处于最佳状态。

4.3要有可靠的通风设施和装备，保证正常通风时期有效控制风流并符合抗灾救灾能力的要求①根据矿井通风网络的布置与结构，合理布置通风设施和通风构筑物，且尽量做到数量少位置正确和质量可靠。②矿井要有完善的反风装置。③风硐必须按规定安装防爆门。

4.4要有合理的通风网络，以保证巷道的阻力分布能够满足各用风地点的通风需求在通风网络中，风流按巷道风阻进行风量分配，分配到各个工作面的风量，往往不能满足要求，需要采取控制与调节风量的措施。此外，随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及风量均在不断变化，相应的要求及时进行风量调节。

矿井水文在线监测系统及其应用 篇7

1 传统矿井水文监测方式的不足

(1) 准确性差。由于监测方法的先天缺陷、测量工具的不精确性、测量条件的限制以及监测人员自身技术水平等, 使监测结果往往与实际情况有较大的误差。

(2) 实时性差。传统监测方式往往由技术人员定期去现场测量, 易使监测在时间上出现空白区, 无法及时获取现场地下水数据和发现数据异常, 不利于水害事故的预测和预防, 不易及时发现突水征兆。

(3) 全面性 (多参数性) 差。传统监测数据比较单一, 一般仅仅是水位和流量参数, 难以全面反映矿井地下水的变动情况, 从而影响对可能出现的水害事故的研判。

(4) 共享性差, 尤其是实时共享性差。传统监测方式的特点难以让相关业务部门及上级管理部门及时掌握各种监测数据, 不利于对水害事故的预测预防及应急救援的及时决策。

(5) 管理便利性差。传统监测方式一般都需要繁琐复杂的手工录入和保存, 这种方式很容易出现差错。另外, 当要查询某一方面的信息, 则要从大量的信息中查询﹑翻阅, 处理过程费时、费力, 达不到矿井水害防治的要求。

(6) 人工工作量大、效率低。对于面积大且水文地质条件复杂的矿井, 观测人员工作量大、效率低, 而且长期单一和枯燥的工作内容使工作人员极容易产生倦怠而导致工作失误。

2 矿井水文在线监测系统关键技术

2.1 计算机 (工控机) 及软件系统

矿井水文在线监测系统依托于计算机平台, 对计算机系统硬软件的稳定性和可靠性要求比较高。在硬件上一般采用工控机 (Industrial Personal Computer, IPC) 作为监测主站。工控机即工业控制计算机, 是一种采用总线结构、对生产过程及机电设备和工艺装备进行检测与控制的工具总称, 主要应用于工业控制领域。

工控机的特点: (1) 高可靠性, 能够适应各种恶劣的环境和复杂的条件, 具有较强的抗干扰能力; (2) 能够进行自我快速诊断和维护, 能够快速响应工作情况的变化, 可以进行自动复位, 能够实时采集、处理、保存各种监测数据, 实现监测系统在无人值守的情况下正常运行; (3) 扩充性, 工控机具备较强的输入和输出功能, 能能够扩充各种工业控制设备外设; (4) 兼容性, 工控机能够保证各种监测设备协同运行, 适应多任务处理。

矿井水文在线监测系统采用具有采集处理分析存储各项功能的单机版监测软件以及具有共享和发布功能的网络版软件 (B/S模式) , 实现对各监测点基本资料的设置与管理、监测数据的采集接收及存储备份、各种监测数据的多样化查询和分析以及异常报警等, 真正达到了矿井地下水监测和数据管理的自动化、科学化和规范化, 为矿井水害预测预报提供可靠的数据来源与趋势分析[1,2,3]。软件结构及功能如图1所示。

2.2 数据通信

矿井水文在线监测系统采用无线和有线2种数据通信方式。煤矿矿区地面水文长观孔用来监测主要含水层的水文参数随时间、自然条件及地下开采等因素的变化情况, 一般分布面广且分散。如果采取有线网络则造价昂贵、可靠性低, 易受地面地形条件约束、传输距离受限, 且后期维护费用高、水文监测数据的信息量小且数据格式单一。基于这种特点, 系统采用基于公共通信GSM网络的SMS服务作为数据通信方式, 既节省了高昂的组网和后期维护费用, 且可靠性、稳定性高。在监测点和监测中心主站各安装GSM通信模块并内置SIM卡, 监测点既可以定时向主站发送监测数据, 主站也可以以短信息的形式向监测点发送控制指令。煤矿井下水文监测数据通信采用有线方式, 使用井下专用通信电缆或光纤进行传输, 并通过企业内部网络在各业务部门之间实现数据及时共享, 同时可以充分利用井下现有其他监控设备的通信线路进行数据传输, 以减少组网和维护费用。

2.3 传感器

传感器用于各种水文监测数据的现场采集工作, 是矿井水文在线监测系统的关键部件。系统所使用的传感器主要有水位、水压、水温及流量4种。对于地面水文观测孔, 采用投入式的水位和水温传感器, 在观测孔内安装有基于GSM网络传输的智能遥测分站, 将水位和水温传感器用电缆连接于遥测分站。

传感器利用水压力计算水位, 传感器输出的压力频率、温度频率和水对传感器的压力、水的温度成正比。按式 (1) 计算观测孔水位标高:

式中, H为水位标高;H0为地面标高;h1为孔口到孔内水面的距离;h0为孔口至地面的高度;h2为传感器探头至水面的距离;L为孔口至传感器探头的距离 (即为电缆长度) ;k为线性系数;f为实测频率;f0为初始频率或零频率。

对于井下水文观测孔采用水压和温度传感器, 将传感器安装于孔口阀门上, 取代原来的普通压力表, 实施测定水压。井下明渠采用堰板式流量传感器测量, 一般使用矩形堰。通过测量矩形堰水头高度的变化并根据已知矩形堰的宽度计算相应的水流量。安装在堰上的位移传感器反映了水头高度的变化, 实时输出水头高度值。对于地面水流管道的测量则使用管路流量传感器, 其主要由电磁流量计、温度传感器、测量及通信线路组成。

3 系统架构

矿井水文在线监测系统一般由系统监测主站 (中心站) 、监测分站以及监测点构成。监测主站通过通信设备接收分站数据, 并提供数据显示、查询、编辑等操作的软件平台。通过主站内数据处理软件, 可生成或输出各种报表及图表。系统分站分为地面分站和井下分站, 地面分站即遥测分站, 连续或定时自动监测记录水文观测孔内水位 (水压) 、水温的变化, 并通过GSM网络将数据发送至中心主站进行处理分析, 井下分站通过有线电缆或光纤将数据发送至主站进行处理 (图2) 。

4 应用实例

郭二庄煤矿是一个具有50多年开采历史的老矿井, 分为一坑和二坑。其中一坑分2个水平开采, 分别为-300 m水平和±0 m水平, 主采煤层为上组煤中的1#煤和2#煤, 二坑的上组煤资源已经枯竭, 现主采煤层为下组煤中的9#煤。随着开采的不断深入, 水文地质条件变得愈发复杂, 所受水害威胁日益严重。尤其是奥陶系灰岩含水层, 对9#煤开采构成严重威胁, 矿井防治水工作任务繁重而艰巨。因此迫切需要加强对矿井主要含水层的水文监测, 以期对水害做到早预防、早发现、早处理。经过调研分析和论证, 采用了KJ-402矿井多参数水文动态监测智能预警系统。

矿井初步在地面选煤厂水文长观孔设立一个遥测分站, 监测奥灰水位、水温变化情况;在二坑井下-100 m水平运输大巷、一坑井下-300 m水平南大巷、-300 m水平泵房、±0 m水平中央泵房设立明渠监测点, 主要监测流量情况;在二水平防尘孔、二坑防尘孔设立钻孔监测点, 主要监测水压情况。具体布置如图3所示。

矿井水文监测系统在该矿投入运行后, 其效果显著: (1) 地面遥测分站的实时观测钻孔水位取代了每月3~6次人工用测绳的观测, 提高了及时性及准确度, 节省了人力, 为防治水设计及时提供了参考数据; (2) 弥补了井下防尘孔水压的监测空白, 可及时了解钻孔的水压, 对保障井下采掘生产的正常进行具有重要意义; (3) 对3个大巷明渠流量的实时观测, 取代了人工采用浮标法或容积法等常规方法的每月定期观测, 可以全面、及时和准确地了解整个矿井涌水量的变化情况, 并对异常情况作出预警。

5 结语

基于计算机平台的矿井水文在线监测系统, 综合应用了计算机技术、电子技术、通信技术、网络技术、水文学及信息处理技术, 弥补了传统和常规矿井地下水监测方式的不足, 在煤矿尤其是水文地质条件复杂、受水害威胁相对严重的矿井得到了越来越广泛的应用, 并取得了良好效果。系统实现了对矿井地下水的全面、准确和实时监测和分析处理, 并提供了数据共享发布、预警及辅助决策功能, 具有较高的可靠性、稳定性。矿井水文在线监测系统还可在以下方面进一步改进和完善: (1) 通过对传感器和数据处理技术的研发使监测的水文参数更加多样化、精细化, 为防治水决策提供更多参考依据; (2) 进一步加强系统本身的信息处理功能, 尤其是图形处理和地质及水文地质数据库管理功能, 形成一个功能完备的矿井水文地质信息系统; (3) 随着煤矿现代化的进一步推进, 矿井水文监测系统可进一步与其他煤矿监测和监控系统进行技术和管理的融合, 更好地为煤矿安全生产保驾护航。

参考文献

[1]邢延团, 刘增平, 吴新庆, 等.水文动态实时监测系统应用研究[J].采矿技术, 2006 (3) :385-386.

[2]李桂萍.基于网络的矿井水文多参数监测系统研究[D].西安:西安科技大学, 2006.

矿井勘探眼无线监测系统设计 篇8

为加强煤与瓦斯突出管理, 防止误揭煤, 煤矿对所有地质构造、煤层赋存状况不清楚的岩巷掘进工作面必须先探后掘[1]。常用的方法是通过打勘探眼来探知地质情况。针对矿井勘探眼监测的局域性、复杂性特点, 本文采用无线网络技术及传感器技术, 设计了矿井勘探眼无线监测系统。该系统实现了对矿井勘探眼地下环境的实时监测及历史数据查询, 为煤矿安全生产提供了保证。

1 系统总体设计

矿井勘探眼无线监测系统由无线传感器网络、分站、主站和上位机监控系统组成, 如图1所示。系统通过传感器网络采集矿井勘探眼的各种参数, 并以此为根据判断地质情况[2,3]。将采集区域分为多个点进行监测, 一个点就是一个分站点, 相当于一个ZigBee节点。一个CC2530模块作为一个主站点, 用来接收各从站点发出的数据。相应监测点的传感器网络将采集到的数据送到相应的分站点, 分站点将数据进行处理后通过射频模块发出, 主站点通过射频模块接收数据, 再通过串口RS232将数据送往上位机进行显示及存储[4]。

2 上位机监控软件设计

目前的软件开发平台可以分为两大类:一类是利用传统的程序设计语言自行开发和设计, 常用的如Visual C++, Visual Basic等;另一类使用组态软件, 如WinCC, iFix等。考虑到开发成本等因素, 采用Visual Basic自行编程完成系统上位机监控界面的设计[5]。

2.1 主站通信程序设计

主站通过RS232与上位机进行通信。VB6.0本身含有串行通信控件MSComm, 只要设置其相关属性就可完成通信[6,7]。相关设置如下:

MSComm1.Settings="9 600, n, 8, 1";//串口以9 600的波特率进行通信, 无奇偶校验位, 8位数据位, 1位停止位

MSComm1.InputMode=1;//以二进制接收

MSComm1.ComPort=1;//通过串口1进行通信

MSComm1.Inputlen=0;//一次读取接收缓冲区中的所有数据

MSComm1.InBufferSize=512;//设置接收缓冲区为512Byte

MSComm1.OutBufferSize=512;//设置发送缓冲区为512Byte

MSComm1.Rthreshold=0;//每个字节到达接收缓冲区都触发接收事件

MSComm1.Sthreshold=0;//串口每接收1个数据就中断1次

由于采集的温度、水位、压力、瓦斯体积分数等都是缓慢变化的物理量, 所以设计系统启动以后进行定时数据采集, 即每隔10min上位机要求主站发一次数据。数据接收程序流程如图2所示。

2.2 数据库相关设计

(1) 实时数据显示。上位机通过串口接收到主站发来的代表各站点参数值的数据帧后, 首先进行校验, 然后将各站点的各参数数据分离, 再在相应的文本框中显示。同时判断各参数值是否在正常值范围之内, 如果不在则进行状态报警。

(2) 历史数据查询。选用Office组件自带的Access数据库来存储数据。利用VB6.0提供的Adodc控件来提供数据源, 只要设置相关的属性即可按时间顺序显示查询内容, 实现代码如下所示:

Adodc1.ConnectionString="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=D:水位水文监测最终水位水文监测.mdb;Persist Security Info=False";

Adodc1.RecordSource="select*from station1order by编号desc";//以编号顺序先显示后来的数据

Adodc1.Refresh;

Set DataGrid1.DataSource=Adodc1;

(3) 历史数据波形显示。为了直观地查看历史数据波形, 利用第三方组件ICOMP中的iplot控件来实现显示。使用iplot控件之前要先对其属性进行一系列的初始化, 其中包括X轴、Y轴的Title属性、Span属性、Min属性、Span属性、LabelsFormatStyle属性及DesiredIncrement属性等。需要注意的是, 设置了X轴、Y轴的Title属性后, 需要设置iPlotX1.XAxis (0) .TitleShow=True及iPlotX1.YAxis (0) .TitleShow=True, 使得相应的标题属性可见。为使程序简洁易读, 可以在通用用模块中定义Const onesecond as double=1/ (24#*60#*60#) 。历史数据显示程序流程如图3所示。

3 结语

矿井勘探眼无线监测系统可以实时监测相应的水文数据并对其进行存储和显示。本文给出了系统结构框图, 重点介绍了上位机监控软件的设计, 包括实时数据显示、历史数据查询及波形显示。测试结果表明, 该系统性能稳定, 具有很好的实用价值。

摘要：为了满足矿井勘探眼监测系统要求及监测网络化需求, 设计了矿井勘探眼无线监测系统, 给出了监测系统的整体构成, 重点介绍了主站通信程序及上位机监控软件设计。测试结果表明, 该系统性能稳定, 具有很好的实用价值。

关键词：矿井勘探眼,无线监测,数据库,ZigBee

参考文献

[1]牛志强, 李燕平, 陈永胜.钻探法在防止岩巷掘进误揭煤中的应用[J].中州煤炭, 2009, 159 (3) :72-73.

[2]钟惠琴.基于S3C2440的矿井智能水位监测仪的设计[J].工矿自动化, 2010, 36 (4) :76-78.

[3]刘一婷, 杨恒, 张正炳.基于ZigBee的仓库监控系统设计[J].物联网技术, 2013 (4) :33-35, 40.

[4]刘从新, 曾维鲁, 袁建伟, 等.GPRS在水文监测和报警系统中的应用[J].水电自动化与大坝监测, 2004, 28 (4) :77-80.

[5]赵翔雨, 师卫.ZigBee在水位监测中的应用[J].科技情报开发与经济, 2011, 21 (8) :143-145.

[6]谭晓东, 刘俊鹏, 谭丰.基于VB的自动化立体仓库监控系统设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2008 (10) :75-77, 82.

矿井提升机远程监测与诊断系统 篇9

矿井提升机仍属于机械设备之一, 因此它的组成基本上有数据系统与机械运动机构组成的, 根据其工作性能可分为工作机构、机械制动系统、机械传动系统、润滑系统、观测操纵系统、拖动控制系统及保护系统这几个部分。

为了便于研究矿井提升机的远程监测与诊断系统, 在这里着重说明一下矿井提升机的机械制动系统。矿产提升机的机械制动系统主要由制动器与传动机构组成。制动器是直接作用在制动轮盘上使其产生动力力矩的装置, 根据制动器的结构原理还可分为盘式制动器和块式制动器;矿井提升机的传动机构是用于控制、调节及制动力矩的, 根据传动机构的动力来源可将矿井提升机分为气压与油压两种, 还有一种是靠弹簧来制动, 相对前两者应用的比较少。目前大多数的矿井提升机所应用的是液压式盘式制动器。下图是矿井提升机的机械制动系统的结构图 (图一) , 矿井提升机的机械制动系统的组成部分有:1) 制动盘;2) 闸瓦;3) 活塞;4) 碟型弹簧;F1是作用用在碟型弹簧上的推力;F2是高压油产生的液压力。

2 矿井提升机的工作原理

目前在国内的大多数重型机械设备均采用的是交流电路方式, 矿井提升机也不例外, 在我国大部分的矿井中所使用的矿井提升机均采用交流电方式的拖动系统与控制系统, 而矿井提升机的控制系统基本分为两种方式, 一种为自动控制系统, 这种矿井提升机会按照预先输入的程序自动完成工作, 其运行的循环过程并不需要操作者或司机跟进参与;另一种为手动控制系统, 这种矿井提升机在进行工作时所做的每一个动作都是需要有操作者或是司机进行参与跟进;本文以自动式矿井提升机为例, 对矿井提升机的工作原理进行说明。

矿井提升机的运动过程主要分为五个阶段:加速阶段、匀速阶段、减速阶段、爬行阶段、停止阶段;其运动原理为接通电源输入命令进入到矿井提升机的出加速阶段 (t0) , 此时机械制动系统的电容不能动, 仅仅只是把矿井提升机的输送用的钢绳做以绷紧, 矿井提升机运行了一小段时间后使得运送装置产生了一定的唯一, 此时矿井提升机的自动控制系统将电阻进行切换, 此时输送装置进入到主加速阶段 (t1) , 输送装置进入到预期的速度时, 这是矿井提升机需要一个相对于平稳的运动状态以保证运送物的安全, 此时机械制动装置又将切换电阻, 并进行不断的切换电阻, 此时矿井提升机进入到匀速阶段 (t2) , 当输送装置的位移将要接近运送目的地终点时, 需要进入到减速阶段 (t3) , 此时的矿井提升机可以以自由滑行的运动方式, 还可以以正力或负力的方式进行减速, 减速过程结束后的矿井提升机需要停止运动, 要想达到平稳的停止运动则需要在停止过程之前在加入一段匀速的运动, 此时为矿井提升机的爬行阶段 (t4) , 此时矿井提升机应切换主电源并切换一个功率大概在原电机功率10%左右的微电机, 进行电量的输送, 当矿井电动机即将到达指定位置时进行减速, 此时的矿井提升机做低速运行 (即t5) , 行动逐渐缓慢以实现平稳爬行, 行进至指定位置时, 矿井提升机将彻底切断电源, 停止机械制动命令, 进入到停止阶段。

3 矿井提升机的远程监测的内容及方法

1) 远程监测内容。矿井提升机的远程监测内容主要是进行工况的监测, 主要监测在矿井提升机在运行和停止阶段的运动参数、运行工艺参数、工况参数等指标是否在正常的范围值内, 根据这些参数对矿井提升机进行全程的掌握, 知晓其所处的状态, 对不正常的状况作出第一时间预警、报警, 并给予所发生的不正常状态的原因, 做以记录。

2) 远程监测方法。监测的方法有两方面, 一方面是对模拟量进行检测, 主要监测液压站的温度、压力, 电机的负载电流, 电机的转速、振动参数, 减速机、主轴的振动情况及主轴的偏摆与闸瓦的弹簧力度;另一方面是对开关量进行检测, 开关监测有三种方式, 其一, 通过时间继电器1SJ、2SJ、3SJ、4SJ、5SJ开关, 主回路交流接触器1JC、2JC、3JC、4JC、5JC开关, 信号回路减速开关ZJK开关, 安全回路深度指示器上限行程开关ZGK1开关进行监测, 其二, 通过主回路正向交流接触器ZC开关, 正向油泵控制接触器UC开关进行监测, 其三, 通过电流继电器触点JLJ开关, 安全接触器1J开关进行监测。

4 矿井提升机的诊断系统与诊断方法

1) 诊断系统。矿井提升机的诊断系统是根据远程监测得来的数据进行提取, 根据诊断准则进行故障判断, 对故障的原因进行分析, 并作出故障类别、程度、位置的数据输出, 通过这些参数与数据可以对矿井提升机的运行规律进行分析与统计, 可以准确的判断出故障情况。

2) 诊断方法。常用的诊断方法是建立故障树, 故障树的建立后要对故障树进行定量、定性分析。

5 结论

通过矿井提升机的基本组成与工作原理的说明作为基础, 对矿井提升机的远程监测与诊断系统进行了介绍, 并对监测方法与诊断方法做出了阐述, 通过对故障树的分析方法指出所要诊断的内容;对矿井提升机而言, 它的远程监测与诊断系统在日常作业中可为我们提供大量的工作参数与工作信息, 对于信息的借鉴与利用对日后的作业生产及加工生产都起到很大的作用, 同时也为日后新型的矿井提升机的生产提供了研发数据与实例基础。

参考文献

[1]贺国银.矿井提升机系统故障分析与诊断[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010.

[2]王兴友.矿井提升系统的滑动故障研究[J].煤矿机械, 2010.

矿井安全监测监控系统 篇10

1监测系统功能

由于副井、冷冻站、监控机房分布在方圆200 m的旷野中,而副井、冷冻站内的监测对象分布各自相对集中,为简化系统的布线,便于集中管理,将整个冻结温度监测系统分为监测机房及测温孔监测、冻结器监测和冻结站监测(图1)。

1.1测温孔温度监测

测温孔温度监测是冻结监测系统的核心内容,测温模块的驱动距离也是冻结监测系统的难点。张集矿井现有测温模块的驱动距离可达800 m。

副井各有4个测温孔,实时监测测温孔内测温点的温度参数,可以分析、推断冻结壁的发展形成状况。测温孔的深度分别为619,458,44,137 m,在每个测温孔内分别布置1条基于一线总线的测温电缆,执行一线总线协议的数字温度传感器按照土层冻结的诸多薄弱观测点布置,每根总线实际布置9～58个测温点。

测温孔温度经分类汇总,可以分析冻结壁发展情况,如积极冻结期间判断冻结壁是否交圈,井筒开挖期间判断冻结壁厚度和强度,停止冻结后判断冻结壁解冻情况等。黏土层冻结温度变化见表1,反映出冻结65 d后,黏土层温度降到0 ℃以下,以及停止冻结后冻结壁温度逐渐回升的速度,为冻结分析提供了重要依据。

1.2冻结器温度监测

监测各冻结器的回水温度,可掌控各冻结器的工作状况,使冻结壁均衡发展。在副井布设有123根冻结管,在每根冻结管的回水处均设有温度探头。如果某冻结管回水温度偏低,说明该管盐水流速过快,冷量交换不充分;而回水温度偏高则使盐水流速较缓,冷量交换时间较长,也可能会因管路的堵塞造成。

冻结器按圆周均匀分布,为了布线方便,且与测温模块通道容量(单通道60点)相匹配,为冻结器设置3～4根测温电缆。

1.3冻结站监测

(1)盐水进、回水干管的温度监测。

用于检查盐水的进、回水温差,掌握冷冻机组的工作效率,2个进水管和2个回水管分别安装管式测温探头。盐水干管温度直接反映了冷冻系统冻结效率(表2),积极冻结时盐水温度降速很快,待降到约-30 ℃时,进入维护冻结,盐水温度维持不变,在井筒套壁期间,盐水维持在-24 ℃,这样为实时控制冻结运转提供了参考依据,也大大节约了运行成本。

(2)电缆沟电缆温度监测。

在夏季冻结,难免遇到高温酷热,大量电缆聚集在一起将产生大量的热量,易发生危险事故,监测电缆沟温度可以做到防患于未然。

(3)盐水箱液位与盐水干管流量的监测。

由于冷冻水为闭路循环使用,冷冻站正常运转期间,盐水箱的液位应基本稳定,如果有管路发生泄漏,液位将出现明显下降,实施液位监测的目的就在于此。这里采用立杆浮球式液位计进行监测。盐水干管流量采用电磁流量计监测,用于统计冻结制冷量。

2关键技术问题的解决方案

2.1超长距离的一线总线网络

自主开发的测温模块驱动距离超出800 m,应用中常常将多条测温电缆接在同一测温模块通道[1,2],相比之前的康铜热电偶监测有了质的变化。测温模块的特点:强力驱动电路,对总线电平转换速率与定时进行了严格控制。具有强力驱动能力的测温模块,在测温电缆的使用上更为灵活,既可以使用1根单线长度超过800 m的测温电缆,也可以使用多根电缆并接,只要其总长度在800 m左右即可[2]。目前所开发的强力驱动测温模块具有单通道60点的配置,1个模块通常接1根或多根测温电缆,这使得测温模块的用量减少,主机与测温模块之间的联络更加顺畅。冻结深度超过400 m,一线总线的负载将加重。原一线总线测温模块不能满足要求,必须采用2种方案解决:①将测温模块放入测温孔。由于测温孔内为低温盐水,使得测温模块的工作环境相当严酷,对测温模块器件的筛选与密封均提出了相当高的要求,难以实现。②增强一线总线的驱动能力。采用煤科院青年基金的成果,可使一线总线的长度达到800 m。因此,对800 m左右的测温孔,只需要制作1根测温电缆。

2.2模拟信号纳入一线总线网络

对模拟信号的监测常采用PLC或ADAM模块等方式,通过A/D转换模块为数字量[3],需要另外扩充1套监测装置,这无疑增加了监测系统的成本与复杂性。因此,对模拟信号测量,仍借用一线总线器件的模拟量测量功能,从而继续保持一线总线系统的简洁性。A/D转换接入计算机管理系统的实现方式有多种,如计算机扩充采集卡、智能数采模块以及PLC等。开发的监测软件实现了对模拟信号的监测,这使得整个底层的监测全部采用一线总线网络实现,使整个系统形式一致,结构简单,便于维护。

2.3安装调试

(1)测温电缆的制作采用两线制、寄生电源方式,按照监测要求进行布点。

(2)测点的配置采用自主开发的地层冻结监测软件识别出每个温度传感器的ID号及在测温电缆上的位置,更改元件在测温电缆上的序号,与监测软件中的通道号与位号相对应。

2.4监测主机管理

监测系统的功能需通过监控主机得以体现,从而实现一个完善的自动监测系统。

(1)按照不同的监测场景,设置了多个监测画面,其中有冷冻机组运行、测温孔温度监测、冻结器温度监测、盐水干管和电缆沟温度监测等画面。

(2)单击测温孔即可打开相应的画面,该画面是按监测点的柱状分布显示温度传感器的位置与此点的实时温度,不同的温度范围以不同的颜色表示,从而形象直观地展现了温度的变化情况。

(3)定时记录冻结参数,以实时趋势与历史曲线显示参数的变化情况。

(4)采用Microsoft Visual Studio 2005为开发平台,以Access数据库为管理核心,实现对参数的永久记录管理,便于与其他软件共享。

(5)具有定时报表与即时报表管理功能。

(6)具有各监测层位的等温线生成功能,便于技术人员直观判断冻结壁是否交圈。

3监测系统的特点

(1)空间分散,点数多且相对集中,因此将整个监测系统分为4个部分:监测机房、测温孔监测、冻结器监测和冻结站监测。

(2)监测系统可监测长度达到800 m。

(3)测温精度在±0.5 ℃,对传感器的误判率<1%[4]。

(4)所能支持的测温电缆的分支长度为1 m。

(5)监测系统主机置于工程项目管理办公室,便于实时监控。

(6)在工程施工中,安装方便,便于回收,也容易维护。

(7)监控画面简洁直观,易于判断冻结情况。

4结语

冻结监测的核心内容是温度场,冻结监测系统依附于冻结工程,工程内容的不同使监测系统的规模与内容都有所变化。基于计算机的监测系统,监测画面可根据工程方便地设计,测温电缆根据监测要求制作,但整个系统的设计、制作、安装已形成一套标准的运行模式。 冻结监测系统在张集矿井冻结建设中的成功应用,为井筒施工阶段性分析提供了井壁实时数据,加强了设计单位、掘砌施工单位和冻结施工单位间的配合,提供定量依据,保证了掘进工作面处冻结壁和井壁的强度与稳定性,又不浪费冷量,从而提高了工程施工的经济性和安全性,确保了优质快速掘进。事实证明,冻结施工过程中的冻结监测是必不可少的,强力驱动型一线总线技术在冻结监测系统中已经逐步完善。

摘要：针对张集矿井冻结监测的功能要求,采用强力驱动型一线总线技术实现了深井测温孔和冻结器的温度监测;监控主机与各测温系统间构成主从式通信网络,适于施工作业;地层冻结监测系统管理平台具有数据采集、画面显示、报表管理、数据库记录和等温线等功能。

关键词：一线总线,监测系统,地层冻结,测温孔,冻结器

参考文献

[1]翁家杰.井巷特殊施工[M].北京:煤炭工业出版社,1991.

[2]翟延忠.地层冻结监测中超长距离一线总线驱动技术的研究[J].建井技术,2004,25(6):20-23.

[3]翟延忠,赵玉明.深井地层冻结一线总线监测系统的研发[J].煤炭科学技术,2011(11):104-107.

矿井安全监测监控系统 篇11

关键词：矿井井壁系统,控制,检测

随着我国煤炭行业的不断发展, 煤炭资源开采在慢慢向更高产和高效率利用资源开采的方向转变。目前国内大多煤矿由于地下水位置都有不同程度的沉降, 情况不一, 甚者已经下降数十米, 危害到煤矿的安全生产, 由于地下水位的变化造成了煤矿井下地质结构的变形, 对矿井的生产设备会造成不同影响, 很多煤矿还未对矿井井壁的变形状况进行实时检测, 这必然会对日后长期的生产活动造成很大安全生产隐患, 所以必须给予足够的重视。在这种情形下对煤矿井壁系统进行长期全方位的检测, 分析相关数据对井壁安全是很有意义的, 从而防止矿井安全事故发生, 确保生产安全。

1 井壁变形检测的原理

矿井井壁变形的检测系统基本工作原理是:如图1, 通过通信线缆将系统控制计算机和一端连接有传感器的微控制器连接起来。微控制器通过单总线进行通信, 所有系统操作都在系统控制计算机前完成。系统控制计算机发出的指令通过通信线缆传给微控制器, 并由其对形变传感器进行具体操作。测量操作完毕后, 微控制器将测得的数据根据计算机指令通过485总线转变后, 再传回系统控制计算机, 见图1。并且生产现场的计算机, 都可以由通信线缆的途径, 通过PC机终端和微控制器通信, 由这种方式就可以对矿井井壁的变形受力来进行数据采集和情况检测。

2 井壁变形传感器的类型选择和设置位置分布

2.1 传感器的选择

传感器选择可以采用多种压力传感器, 在此可以选用轮辐荷重传感器, 此传感器优点是量程大, 体积小, 稳定性好, 在放置时也便于埋放在井壁的内部。

2.2 传感器的布置

在矿井的井壁中设置有可压缩的井壁段, 这是为了减少地质变化对井壁的压力, 可以对压力进行缓冲。可压缩井壁段里充有沥青, 设置钢板来进行缓冲。因此在可压缩井壁段设置传感器, 可以更好地检测受压力的情况, 这样做的理由是: (1) 在井壁受到外界的压力, 可以将压力传递给可缓冲井壁区; (2) 在此井壁区域打孔来埋设若干轮辐荷重传感器, 由于本身就是可压缩段, 故不会影响井壁的安全状况。具体的设置位置, 在井筒的可压缩井壁段设置轮辐荷重传感器, 在不同的平面进行测试。每水平检测面设置四个监测点, 需埋设八个所选的传感器。

3 系统硬件通讯

3.1 微控制器组成

系统微控制器的主控芯片采用AVR系列。单片机和传感器之间采用单总线通信, 使用三芯电缆线, 其中包括地线、数据线、电源线。

3.2 系统通讯设置

埋设的轮辐荷重传感器采集矿井井壁所受压力数据后, 经过AVR单片机将压力等数据进行分析和处理后, 以RS485的通讯方式进行数据传输, 通过长距离的传输后 (煤矿井筒的井壁到地面的监控中心) , 再将数据经过RS485到RS232的转换后, 再传入计算机, 将数据显示在做好的上位机上, 方便实时进行数据采集和检测。

4 结语

根据以上所做的工程实践, 在以后的工作中要注意做好以下两条: (1) 检测的数据可反映井壁的受力状态, 因此, 坚持长期持续的检测很有必要, 这样才能发现问题, 做到迅速处理排除安全隐患, 以保证井壁安全; (2) 继续加强和完善矿井井壁受力的安全情况工作和井壁变形的检测体系的进一步研究。

井壁变形检测系统能方便实现生产管理人员及时掌握矿井井壁变形受力检测的数据, 并做出迅速判断和采取相关措施, 能够即时避免由井壁变形所引起不必要的生产事故。随着此系统的不断完善, 在以后的矿山生产中, 该系统对矿井生产安全将会产生积极的影响。

参考文献

[1]曹丁涛.鲍店煤矿主副井壁破裂原因及防治对策[J].煤田地质与勘探, 1997 (5) :38-40.

[2]王同孝, 靳奉祥, 张迎弟等.矿山井壁三维变形监测方法[J].矿山测量, 1999 (1) :6-9.

[3]王福瑞.单片微型测控系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1999, 22-25.