煤矿安全生产监测系统

煤矿安全生产监测系统（共12篇）

煤矿安全生产监测系统 篇1

0 引言

煤矿生产过程中，煤矿中各种参数指标（如温度、湿度、瓦斯、氧气、压力、风速、烟雾浓度、井下电源工作情况等）[1,2,3,4,5]都需要监控。

对矿井生产中参数指标的监控能杜绝大部分矿难的发生，监测过程中通信的准确性显得尤为重要，因此要选取一种可靠稳定的通信协议进行数据通信。由于RS-485具有传输距离远、抗干扰能力强、协议稳定可靠等特点，非常适合在远距离复杂环境中使用。因此本文选用RS-485通信协议作为通信方式，建立了一个有效的煤矿生产监测系统。

1 矿井监控系统的总体架构

矿井监控系统结构框图如图1所示。系统主要由上位机部分和下位机部分组成，而上位机主要由计算机和软件组成，下位机主要由主机和从机组成。计算机与主机之间用以太网连接，主机和从机之间用RS-485连接。主机能够通过RS-485串行数据线向从机发送设备控制命令及数据请求命令，并能接收到从机回应的数据。要求从机不仅能够对模拟信号、数字信号进行采集，而且可以控制相应的设备。

1.1 上位机模块设计

上位机界面采用面向对象的C++程序语言设计，以跨平台C++应用程序开发框架Qt为工具，它具有封装机制良好、模块化程度高、可重用性较好等特点[6]。通过利用上位机操作界面，计算机可以向下位机服务器发送相应数据命令，并可以收到下位机上传的采集数据和命令发送成功信息[7]。上位机组成框图如图2所示。

1.2 主机模块设计

主机部分负责收集从机数据、控制从机动作及与计算机通信，既将上位机信息打包发给从机，同时也将从机数据打包发给上位机。主机结构框图如图3所示。

主机主要包括MCU微处理器、RS-485通信模块、以太网通讯模块等。MCU选用意法半导体（ST）公司的STM32F103，该系列芯片工作于-40℃～+85℃的温度范围内，供电电压为2.0V～3.6V，主要用于电子测量、工业控制和电机控制等领域。RS-485通信模块采用隔离式RS-485芯片ISO3088,ISO3088总线引脚具有ESD保护，多达256个节点，信号传输速率高达20Mb/s，低总线电容（典型值16pF），采用双电源供电（3.3V逻辑侧电压，5V总线侧电压），使用温度范围为-40℃～85℃，主要用于安防系统、化工生产、工厂自动化、电机/运动控制等领域。以太网模块采用微芯公司的ENC28J60以太网控制器[8]，内部集成MAC和10BASE-T PHY接收器和冲突抑制电路，支持一个带自动极性检测和校正的端口，支持全双工和半双工两种通信模式，最高传输速度可达10Mb/s。

1.3 从机模块设计

从机部分用于采集各传感器信息、设备运行状态信息和执行控制命令。从机结构框图如图4所示。

从机主要包括MCU微处理器、RS-485通信模块、信号调理模块、数据采集模块、模拟信号控制输出模块和数字信号控制输出模块等。其中MCU微处理器、RS-485通信模块和主机采用相同的器件；信号调理模块采用TI公司的TL084对信号进行放大调整，该运放输入阻抗大、输入电压范围宽，采用差分输入方式，能满足各模拟信号的放大和调理；数据采集模块包括两部分，一部分是将模拟信号转化成数字信号的ADC采集模块，另一部分是直接采集数字电平和脉冲信号的数字信号采集模块，这两部分都采用MCU的外设完成；模拟信号输出控制模块由TI的TLV5618及相关外围电路组成，该部分主要可用于压控电源等设备的控制；数字信号控制输出模块主要由光耦隔离器件及继电器等组成，用于控制各矿井设备的运行状态。

2 软件协议设计

整个系统是由多机配合完成，数据传输过程和数据解析过程非常重要，直接决定了系统的稳定性和可靠性。下位机部分主要采用RS-485通信协议，而该协议只规定了接口的电气特性，不涉及数据协议，为了更为准确地进行数据传输，因此根据设计的需要制定了自己的数据传输协议标准，如图5所示，共有6个数据块组成，具体为：(1)帧同步字段：由两个字节组成，标识一帧新数据信息的开始，用于唤醒接收方，告诉接收机数据传输要开始了；(2)地址字段：由一个字节构成，表示每个设备的唯一地址，规定从设备地址从0x01～0xff，即本系统最多可挂载255个从机，主机地址为0x00，未用到地址可作为保留地址码；(3)操作码字段：由一个字节构成，表示每个操作命令的ID，从0x00～0xff，如发送各个传感器信息采集命令或井下不同设备控制命令等，未用到的可作为保留命令码；(4)有效数据长度字段：表示数据区有效字节长度，范围0x00～0xff，若只发送命令不发送数据，这一字节的值为0x00;(5)数据区字段：这是一个长度可变区，最大为255个字节数，其实际使用长度由需要传输的数据长度决定，该数据长度会在“有效数据长度字段”指示；(6)CRC16校验字段：是16位循环冗余校验码，占两个字节空间，它是对本帧数据包所有的数据做总校验，发送时将帧内所有数据按16位CRC校验进行计算，将计算结果放在该区域，接收时计算包括校验字段的所有数据，计算结果为零，则说明校验正确，否则数据包传输过程中有数据丢失或出错。

综上可知，通过该数据协议的制定，统一了命令发送和数据发送的数据格式，使得其在工程应用中更具备普适性和可扩展性，也为后期新功能的添加奠定了软件结构基础。

3 上位机设计

3.1 登录界面设计

实际工业应用中，必须设置登录权限，上位机系统不能对所有用户完全开放，因此上位机界面还设计了系统登录窗口，用户必须在输入正确密码的情况下才能进入系统进行操作，有效地降低了误操作的概率，且加强了安全性。系统登录窗口如图6所示。

3.2 显示界面设计

Qt是由奇趣科技开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架，文中上位机就是用Qt进行开发的，由于Qt的跨平台特性，本设计的GUI客户端能够在Windows、Linux、Unix和Mac OS上运行，Qt还提供了信号和槽机制[9]，方便了信号的处理，使上位机界面的开发更加简单方便。上位机程序主要使用的是Qt的Socket类，客户端（Client）会通过TCP向目标主机发送相应的命令，被发送数据也会经过处理显示在界面上。经过验证，该上位机界面可在Windows7和Ubuntu14等系统下正常使用。上位机界面在Windows7系统下的运行结果如图7所示。

4 结论

煤矿安全生产监测系统基本达到了预期的设计目标，可以实时监控井下多位置环境参数，控制相关设备的运行并返回其运行状态，且上位机程序可以在Windows、Linux、Unix和Mac OS等操作系统上运行，解决了多平台的跨越问题，为煤矿的安全生产提供了又一保证。该系统经过简单改造后即可用于工业生产、生态农业及智能家居等领域的监测和控制，有很强的普适性，我们将会进一步完善该系统，使之能越来越多地应用于各工业领域中去。

摘要：针对煤矿安全生产监测控制进行了研究,提出了一个有效的监测系统方案。该系统由上位机和下位机两部分组成。其中,上位机部分采用面向对象的C++程序设计,完成了数据通信、数据采集和控制信号输出等功能;下位机分为主机模块和从机模块,主机主要负责信息中转,从机负责采集数据和执行命令,主机与从机之间通过RS-485总线通信,主机与上位机之间采用以太网通信。该系统架构极大地方便了矿井数据采集和设备状态监控。模拟实验结果表明该系统稳定、可靠、抗干扰性好。

关键词：煤矿安全,生产监测系统,RS-485协议

参考文献

[1]孙继平.煤矿井下安全避险“六大系统”的作用和配置方案[J].工矿自动化,2010(11):1-4.

[2]陈玉娟,刘东波,汪春梅,等.基于以太网的分布式煤矿温度远程监控系统[J].制造业自动化,2014,36(1):30-33.

[3]程远平,付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报,2009,26(2):127-139.

[4]范德辉.基于ZigBee网络的智能煤矿压力采集与分析装置的设计与实现[D].太原:太原理工大学,2012:1-15.

[5]王锐,秦建峰.矿用烟雾传感器检测装置设计和配置[J].煤,2012,21(10):37-38.

[6]王家华,刘会亮.基于Qt的储量分析系统设计与实现[J].软件导刊,2011(8):87-88.

[7]原云峰.智能水位计监控程序的设计[J].太原科技,2010(2):98-100.

[8]Yi Peng,Fu Li,Ali Mili.Modeling the evolution of operating systems:An empirical study[J].The Journal of Systems&Software,2007,80(1):1-15.

[9]杨中华.基于Qt/Embedded的SQLite数据库研究及应用[D].成都:西华大学,2008:5-10.

煤矿安全生产监测系统 篇2

部门：监控中心 煤矿安全监测监控系统的重要性

摘要：在当前煤炭市场需求旺盛的推动下，为保障煤矿的安全生产，除进一步加强煤矿安全管理意识外，建立完善可靠的安全监测监控系统已成为煤矿安全生产工作必须解决的问题。关键词：煤矿

安全监测监控系统 引言：

我国煤炭资源丰富，但开采条件复杂，自然灾害严重，47%的矿井属于高瓦斯或瓦斯突出矿井。在当前煤炭市场需求旺盛的推动下，部分煤矿存在突击生产或盲目超产现象，造成近几年矿井安全事故发生率居高不下。为保障煤矿的安全生产，除进一步加强煤矿安全管理意识外，关键是建立煤矿井下安全监测监控系统，形成煤矿井上、井下可靠的安全预警机制和管理决策信息通道。所以当前现代化矿井的生产不仅要解决煤矿生产过程中存在的安全问题、生产自动化的问题、又要了解各种与生产经营相关的信息。建立安全生产、调度和管理网络系统，对井上、井下安全生产全面了解，靠及时准确的信息指挥生产和防止各种事故的发生，已成为煤矿设计工作必须解决的问题。

1.煤矿安全监测监控系统的内涵和作用

矿井安全监测监控系统是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术等多种技术在矿井安全生产监控领域应用的产物，对保障煤矿安全生产，提高生产效率和机电设 备的利用率都具有十分重要的作用。矿井安全监控系统一般由三部分组成:①中心站(包括应用软件、计算机及外围设备)；②信息传输装置(包括传输接口、分站、传输线、接线盒等)；③传感器和执行装置。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度等环境参数和矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备工作状态进行监测和控制，用计算机分析处理并取得数据的一种系统。安全监控系统可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施。另外通过对被测参数的比较和分析，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大；在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息。2.安全监测监控系统目前存在的问题

2.1 传感器质量和性能差

与安全监测监控系统配接的甲烷传感器和CO传感器已成为矿井瓦斯综合治理和监测煤炭自燃发火灾害预测的关键技术装备，并越来越受到使用单位和研究人员的普遍重视。但在现场使用中，虽然系统主机、分站以及软件已经不断进行升级，但国产安全检测用的传感器几乎全部采用载体催化元件，长期以来我国载体催化元件一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁、灵敏度漂移以及制作工艺水平低等缺点，严重制约着矿井有害气体的正常检测。另外《煤矿安全规程》中对甲烷传感器的调校有严格的规定，调校工 作需要专用器具和标准气样，对调校人员的技术水平有一定的要求。很多煤矿往往由于缺乏专业技术人员等原因而不能按时对系统进行维护和调校，甚至从不调校，严重制约了矿井有害气体的正常检测。

2.2 通信协议不规范，可集成性差

因为没有一个符合矿井电气防爆等特殊要求的总线标准，所以现有生产厂家的监控系统的通信协议几乎都采用各自专用的，互不兼容。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。在使用中，个别系统虽经多次升级改造，仍不能实现系统资源的有效共享，形成了一个个独立的“信息孤岛”，严重阻碍了矿井安全生产管理水平的进一步提高。

2.3 诊断功能有待加强，系统的可维护性低

现场设备在线故障诊断、报警、记录功能不强，现场设备的远程参数设定困难，影响系统的可维护性。作为管理维护监控系统的辅助手段，部分系统只能对系统的通讯状况诊断，不能详细地判断故障的性质和故障点。但实际工作中要求能迅速判断出分站、传感器或电缆故障之间，或短路报警与真实超限之间的区别，为维护人员提供故障的类型和方位，以便于迅速处理故障地点。

2.4 现场管理和维护水平欠缺

尽管各省市煤炭管理部门都强制性要求各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，而且近几年再次加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已 装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。另外，在大多国有煤矿还存在着监测监控方面的管理制度不够健全、对已经存在的监测监控管理制度执行不严、对监测监控系统的监督管理不到位等问题，严重地制约着安全监测监控系统的正常运行。

煤矿安全生产监测系统 篇3

关键词：煤矿安全 监控网络 计算机网络 服务器

矿井安全监测监控系统是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术等多种技术在矿井安全生产监控领域应用的产物，对保障煤矿安全生产，提高生产效率和机电设备的利用率都具有十分重要的作用。矿井安全监控系统一般由三部分组成：①中心站（包括应用软件、计算机及外围设备）；②信息传输装置（包括传输接口、分站、传输线、接线盒等）；③传感器和执行装置。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度等环境参数和矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备工作状态进行监测和控制，用计算机分析处理并取得数据的一种系统。安全监控系统可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施。另外通过对被测参数的比较和分析，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大；在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息。

1 煤矿安全问题概述

我国目前矿难频发这一现象实际上反映的是监管机制不到位、安全意识淡薄、科技水平落后等等问题。因为利益的驱动，人们不可能停止煤矿开采工作，因为这个原因，安全问题的重要性就格外凸现出来，人们必须对安全问题给予足够的关注与重视以改变矿难频发的现状。然而，煤矿安全生产最大的困难实际上就在煤矿本身，开采条件复杂、情况多变，即使有了足够的投入，矿难已然显得难以避免。矿难一次次的考验着煤矿工作者的应变能力、事故处理能力，但是相关工作人员始终没能成功的将补救转变为预防。如何尽可能的避免矿难也就成了安全问题的核心与关键所在。

中国是一个领土辽阔的国家，地形地貌种类繁多，煤田的地质构造复杂，煤矿开采的机械化程度相对较低，采掘工艺比较落后，顶板事故也因此成为采煤作业中最容易发生、最常见的事故。据相关资料统计，顶板事故数量占采煤事故总数的53.86%，顶板事故造成的死亡人数占煤矿事故死亡总人数的39.85%。

除此之外，由于部分煤层的赋存条件较差，煤矿瓦斯灾害格外严重。我国大中型煤矿中，高瓦斯矿井约占矿井总数的43.7%，突出矿井约占19.89%。而小煤矿中，高瓦斯矿井占16.1%以上。随着煤矿开采作业深度不断增加，开采强度不断加大，煤与瓦斯发生突出的危险系数也随之不断增加，突出危险区域的面积也在不断扩大。瓦斯突出类事故占煤矿事故总数的16.94%，该类事故导致的死亡人数占煤矿事故死亡人数的34.72%。这类事故中的人员损失极大，危害严重，平均每瓦斯起事故造成至少9.36人死亡。

近年以来，随着煤矿开发与生产的深度日益增大，水害的威胁程度、水害的产生条件以及水害的形成机理都逐渐变化着，给对井下突水的导水通道、水源和补给强度的分析都造成很大难度，对水害的治理工作提出了很高的技术要求。

2 安全监控网络的具体功能

实时数据的采集。实时数据就是包括了传感器等各个安全设备的信息与实时监测安全的各项数据，这些的产生数据是实时采集的，一旦有变化发生，就立马会被采集并传输到服务器的终端。实时数据就是指的安全数据，它是整个流量中最大的一个部分。它们的采集、传输、存储与展示，直接关系到安全监控是否能够实现，是整个系统的中心功能。

管理数据。管理数据就是包括了煤矿的生产管理、一般信息、安全管理等方面的各项信息。其中一般性的信息包括了煤矿的基本情况；生产管理则包括了工作上面的信息、挖掘前进等方面的内容；安全管理也是包括了瓦斯通风信息、隐患监察、各种类型的监测报表等等。它们都为决策者有效地提供了多种辅助数据与信息。

3 运用矿井安全监控技术解决煤矿安全问题

3.1 计算机网络的建设与改造

当前的煤矿安全监控网络现状是：省级煤矿监控网络与下属的部分煤业集团的广域网、产煤省辖市网络没有有效的连接起来，为了实现地区性的煤矿安全监控网络系统的合理建设，应当对对省级网络进行升级与结构优化，形成核心交换机到各个产煤城市、产煤集团的大范围连接。

3.2 具体业务的分区管理

为了在实现内外网络逻辑隔离的同时满足外界通过身份验證访问内部网络的业务需要，从管理的角度可以将煤矿安全监控网络划分为两部分，即内网业务区与外网业务区。

内网业务区主要包括3个部分： 其他业务区、瓦斯专区、管理服务区。由于瓦斯监测监控网络要求的安全性能很高，监控网络需要实现的功能较为繁多，因而单独建立瓦斯专区。其他业务区的主要工作则包括调度数据、公文运转、内部业务网等。管理服务区的主要工作包括IP电话、视频会议、认证服务器等用于管理整个内部网络的功能。

考虑到视频会议系统与调度IP电话指挥系统在实时性方面要求格外严格，需要保证尽可能短的延迟时间，可以以将视频会议系统控制中心与调度IP电话指挥中心的网络直接简介在核心交换机上，而不放入防火墙内。

外网业务区的工作内容主要包括对邮件服务器、外宣传网站、负责办公区和家属区访问互联网的服务器等。

3.3 服务器端的开发与部署

通讯服务器主要负责接收下级数据监控节点或者具体某个煤矿实时上传的设备数据、环境数据以及管理数据，进而对这些数据进行统一的分析与管理，在出现异常时发布警报，同时对外提供实时数据的访问接口。除此之外，通讯服务器还要保证其他服务器的实时数据查询服务。通信服务器框架下包括了数据采集、通讯协议、数据发布、数据传输等功能，是整个煤矿监控网络的基础。

地理信息服务器的主要任务是提供地图的缩小、放大、查找、漫游、全图、测距、鹰眼、图层设置等常规的地图操作功能。同时还负责实现各种模拟量、开关量的图形、数据等信息的显示。数据库服务器主要存储全部的非地图数据，包括设备数据、环境数据、管理数据等实时信息，同时，数据库服务器还要提供相应的统计、查询等功能的具体数据来源。

结束语：

随着现代通讯技术和计算机技术的发展，高性能的煤矿监测监控系统在我国有着广阔的前景。安全监测系统是生产、安全及管理方面的一个实时监控系统，通过本系统可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策的科学性，从而避免或减少因决策失误而造成的安全事故和财产损失。

参考文献

[1] 王雪峰.我国煤矿安全问题浅议[J].中国煤田地质，2006（1）：12～12.

[2] 肖汉.煤矿瓦斯监测网络系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2009，4.

[3] 闵晓勇，等.网络技术在煤矿安全监测监控中的应用[J].矿山机械，2005，4.

煤矿安全生产监测系统 篇4

研制基于无线传感器网络技术的传感器网络节点包涵了多种科学技术, 其中包括传感器、嵌入式系统、无线通信、自动控制以及微电子技术等。传感器网络节点的功能是能够完成实时监测环境对象信息, 并将采集的数据进行实时处理并以无线方式经过基站传输到远程服务器, 把信息提供给网络上的终端用户以实现实时监视以及控制。本项目研究和开发的多功能无线传感器网络节点具有低功耗的高性能、高可靠性、长传输距离等特点, 支持面向井下煤矿行业应用的多通路传感器以及特殊需求功能的集成。

研发传感器网络节点, 第一步要从硬件着手设计传感器网络节点的系统架构以及每一个单元部分的功能, 节点应具有低功耗、可重构和高稳定性等特点;根据节点的特性对嵌入式操作系统进行裁减优化, 利用最小的CPU占用率对节点进行全面控制。

普通传感器节点具有功耗低, 在节点全功率工作发射数据状态下功耗可以控制在50m W以下, 在接收信号状态下功耗控制在25m W以下, 在节点进入休眠模式后功率可以控制在15m W以下。

节点具有通信距离远特点, 传感器节点之间通讯距离在开阔地可以达到300m以上, 在室内可以达到50m~100m, 在井下也可以达到40m~60m;节点体积相对较小, 传感器节点体积可以控制在3cm×5cm×2cm以内;节点可进行实现远程控制, 可以在远程控制端对节点进行远程管理, 改变网络节点的工作方式和功率等;集成了多种类型传感器以及特殊功能要求 (如定位) , 同时可以对环境进行综合判别;软件设计采用了嵌入式软件操作系统, 具有体积小、效率高和稳定性强等特点, 同时由于该系统的设计采用了模块化的设计方式, 因此具有裁减性、方便修改和易于维护等特点。

2 移动井下人员定位技术和定位功能模块

井下作业人员的流动性大以及工作环境复杂, 一旦事故发生, 井下人员的确切数量以及每个人所处的具体位置都很难确定, 从而给营救工作带来极大困难, 常常会延误营救的最佳时机并造成严重后果。另外, 一旦意外事故发生遇难人员的具体位置不能确定, 导致发生被困人员生死不明的情况。同时, 为了避免挖掘中对人员的伤害便不能使用大的机械设备进行救援, 从而导致救援进展缓慢。如果能够确定井下工作人员的确切位置便将会大大加快救援的进度, 这样就有可能营救出更多的人员, 从而把损失降到最低的限度。

1) 系统定位方法和定位模块

井下定位系统的采用集中的定位方式由管理中心进行定位。定位步骤如下:首先布设网关和参考节点, 保持网关之间的距离, 再布设一些位置已知的参考节点保证每个移动节点至少要处于多个参考节点的射频信号覆盖范围之内。

欲定位时首先确定当前节点相对于参考节点之间的位置, 因参考节点的位置把移动节点相对参考节点的位置和参考节点的绝对位置相加, 即可得到该移动节点的绝对位置。具体定位步骤如下:

首先进行移动节点的相对定位来确定移动节点相对于参考节点的位置。采用的测距技术为无线电信号强度和无线电信号覆盖关系相结合的技术。

RSSI测距是指无线射频通信时, 节点所接收到的射频信号强度是随距离衰减的, 采用信号强度随距离衰减模型并不增加额外装置。

距离测量是节点定位时, 通过检测相邻参考节点的无线信号强度来计算它们信号强度之比, 利用RSSI计算出该员工到多个参考节点的距离。

位置计算指的是移动节点根据所计算得到的距离值, 根据两点、三边以及三角测量法等方法, 计算出该节点距离最近的网关的二、三维距离, 从而实现了移动节点相对于参考节点的定位。

移动节点把得到的相对于参考节点的位置值传送到网关, 然后, 加上自己的位置信息传输到网络管理中心, 管理中心的计算机根据移动节点的位置和网关的位置就可以确定该移动节点在井下的绝对位置便实现移动节点的精确定位。

2) 基于无线传感器网络的井下人员实时定位系统

目前, 井下定位一般采用射频识别卡 (RFID) 的方式。员工随身携带写有唯一编号的电子射频识别卡, 巷道的询问装置发射询问信号接收员工电子识别卡的应答信号从而实现员工的定位。这种定位系统存在诸多问题, 首先是定位精度低, 它的定位精度取决于巷道询问装置间的距离, 一般的电子识别卡定位方式中巷道询问装置的距离是几十米的量级定位精度, 不能精定位便对于紧急情况的救援只能提供有限的帮助。另外射频卡一般是被动卡, 从而只能应答固定的询问。在发生意外时员工仅仅依靠电子识别卡仅能确定事故发生之前的大概位置而不能与巷道询问装置进行双向通信。

3 用于煤矿生产安全实时监控子系统管理平台

基于已有的通用管理信息系统, 针对煤矿生产安全监控的特殊需求为煤矿管理者定制开发一个监控管理信息系统, 该系统具有用户认证数据管理、数据查询以及实时监控等多项功能。配置了针对矿井应用的专用无线传感器网络, 用于数据管理的数据库服务器和便于信息共享的Internet服务器。适用于各类气体以及人员位置监控的现代化管理系统。本项目中的监控系统能够提供基于GIS的和采用自定义条件方式的查询、统计和报表功能。提供对所有监测信息的数字信息、图像或视频的实时监视。整个监控系统采用模块化的设计方法, 能够随着需求的变化增加新的功能从而不断地进行完善具有良好的可扩展能力。

4 技术趋势

传感器网络有着巨大的应用前景和发展空间, 被认为是将对21世纪产生巨大冲击的技术之一。传感器网络以一种新的无处不在的主动式计算模式推动科技发展和社会进步已成为国家竞争的焦点, 从而关系到国家政治、军事和社会安全等诸多方面。发展具有自主知识产权的传感器网络技术, 完成推动新兴传感器网络产业化的跨越式发展, 对于我过在21世纪的国际战略地位具有领先地位至关重要意义。

传感器网络综合了传感器、计算机嵌入式、分布式信息处理和通信技术等多个领域, 无线传感网络的发展既对各行业各学科的发展可以起到推动作用, 但又强烈地依赖于各行业各学科的技术支撑。

参考文献

[1]钱春丽, 张兴敢.用于矿井环境监测的无线传感器网络[J].电子技术应用, 2006 (9) .

[2]温洁明.无线网络技术在远程工程测试中的应用[J].装备制造技术, 2007 (9) .

煤矿虹膜考勤监测系统解决方案 篇5

导读：目前市场上广泛采用的磁卡，IC卡，射频卡等无法解决替代打卡问题，而指纹等生物识别技术，也因为识别精度不够，指纹容易损伤或先天指纹不清、设备维护困难等问题不能满足煤矿井下安全考勤的需要。合肥朗霁软件技术有限公司针对煤矿井下考勤与与安全生产的现状，联合中国科学院自动化所，采用当今全球最先进的虹膜识别技术，将虹膜识别技术、计算机网络、应用管理软件等技术集成一体，通过一对一的眼睛虹膜注册识别，对入井人员进行考勤登记与实时安全监控，实现井下人数实时统计和清点，从而彻底堵塞传统煤矿考勤管理漏洞，减少人为因素，提高矿井现代化管理水平，是煤矿安全考勤的一次革命。目前市场上广泛采用的磁卡，IC卡，射频卡等无法解决替代打卡问题，而指纹等生物识别技术，也因为识别精度不够，指纹容易损伤或先天指纹不清、设备维护困难等问题不能满足煤矿井下安全考勤的需要。合肥朗霁软件技术有限公司针对煤矿井下考勤与与安全生产的现状，联合中国科学院自动化所，采用当今全球最先进的虹膜识别技术，将虹膜识别技术、计算机网络、应用管理软件等技术集成一体，通过一对一的眼睛虹膜注册识别，对入井人员进行考勤登记与实时安全监控，实现井下人数实时统计和清点，从而彻底堵塞传统煤矿考勤管理漏洞，减少人为因素，提高矿井现代化管理水平，是煤矿安全考勤的一次革命。系统主要由虹膜注册机、虹膜识别机、服务器及考勤软件四部分组成。

虹膜考勤注册机：注册单元通过网络与系统相连，完成人员基本信息录入、虹膜信息录入、验证等。

虹膜考勤识别机：识别单元通过网络与系统相连，完成人员基于虹膜的身份识别，并可根据情况进行语音提示。

服务器：包括虹膜数据服务器，考勤服务器，日志服务器，数据备份服务器，主要完成人员的考勤数据的存储与备份等。

安全考勤监测软件：主要用于煤矿下井职工的出勤考核、管理和安全监督，能够实时清点、统计职工下井人数；实现考勤数据管理、查询、显示、统计、打印、修改、删除、输入等功能，管 理人员可通过局域网浏览查询下井人员情况。

虹膜考勤识别系统的特点

1、虹膜识别技术免接触，不可以篡改，安全性高，2、使用方便，看一眼就能识别，识别速度快，速度在1秒左右。

3、统计考勤数据快捷，不需人工统计。

4、产品先进，虹膜身份识别技术是目前所有生物识别技术里安全性，唯一性最高的人体生物识别技术。

5、产品可靠：使用上已经非常方便可靠，投资一步到位，操作简单，使用寿命长。

虹膜考勤机主要性能参数

识别距离：24-32cm

虹膜识别时间: 不大于1秒

最大用户数:无限制

误识率：不大于1：120万。误识率也称错误接收率或称错误匹配率，表示未授权的人（冒名顶替者）被确认成授权人（有效的个体）的程度。

拒识率：不大于0.2%。拒识率也称错误拒读率或称错误不匹配率，表示授权人（合法的用户）不被准确承认（误认为冒名顶替者）的程度。

温度：0～40摄氏度

湿度：<90％，不结露

井下虹膜考勤机为防爆MA型。

煤矿安全监测考勤管理软件

煤矿安全监测考勤软件主要用于煤矿下井职工的出勤考核、管理和安全监督，能够实时清点、统计职工下井人数，可以实时查询职工上下井的时间以及每个下井职工在井下的时间，根据每个职工的情况可以设定下井时间，提前上井考勤无效并有记录，在井下超时系统进行提示，实现了地面无缝考勤，一体化管理，杜绝安全隐患。可实现考勤数据管理、查询、显示、统计、打印、修改、删除、输入等功能，管理人员可通过局域网浏览查询下井人员情况。提供对多班次、排班的管理，特别支持煤矿集团企业单位特别复杂的班制及班次的安排；提供对员工请假、加班、公差的管理；提供对不同考勤机的数据导入、读取接口；并实现对考

勤日、月、年考勤结果的统计、汇总及输出成各式报表等功能；考勤的结果与工资系统链接并进行计算。

功能简介

排班管理：适应煤矿行业非常复杂的排班管理，可按照煤矿地面正常上班方式或井下轮班方式等多种排班方式进行排班管理，提供自动排班（免排班）、图形化排班、日历排班、自动轮班等多种排班方式，极大简化排班工作量；

休假管理：实现员工加班、出差、请假等多种休假方式的处理；

考勤结果处理：可按日、月、年等实现考勤结果的计算、汇总、异常处理；日考勤结果：计算产生员工月下井考勤汇总、分析；月考勤结果：计算产生员工月下井考勤汇总、分析；领导查询：方便实现领导对职工下井考勤情况的汇总、查询与分析；

考勤报表：可对井下考勤的数据按部门、时间进行统计分析，辅助安全生产。

煤矿安全生产监测系统 篇6

[关键词]煤矿安全监控系统现状完善措施

2008年，福建煤监局、福建省经贸委、福建省安监局联合下发了《关于印发福建省煤矿安全监控系统装备联网和维护使用指导意见的通知》（闽煤安监综合〔2008〕18号）的文件，要求全省所有煤矿（含新建、改扩建矿井）必须建设安全监控系统，作为颁发（变更、延期）煤矿安全生产许可证的必备条件之一。矿井安全监控系统的建设，必须符合国家和省有关标准和规定的要求。煤矿建设项目安全监控系统建设列入安全设施“三同时”管理，整合技改矿井的安全监控系统建设，必须与整合技改同步实施。

1泉州市煤矿安全监测监控系统现状

泉州市辖区内现有管理型煤矿企业12家（地方国有煤矿1家，乡镇煤矿企业11家），矿井42对（地方国有矿井2对，乡镇煤矿40对）。“六证”齐全和已通过安全设施“三同时”验收的矿井，都装备了监控系统。到目前为止，我市已有31对矿井的煤矿安全监控系统已经泉州市煤行办组织验收合格，并与省级监控中心平台和市分控中心成功联网。我市使用的煤矿安全监控系统有镇江中煤电子有限公司生产的KJ101N系统、北京神州鼎天数码信息技术公司生产的KJ83N系统。

2泉州市煤矿安全监测监控系统存在的问题

虽然我市“六证”齐全和已通过安全设施“三同时”验收的矿井都装备了安全监测监控系统，但是在实际使用中，还存在一些问题，主要体现在：

2.1我市煤矿企业中，大多数乡镇煤矿技术力量严重缺乏，没有监测测控方面的专业队伍，管理人员及工人技术及文化素质普遍偏低，缺乏对监测监控系统及其配套设备的原理、功能、性能、故障原因及检测、维修、维护方法的了解，因而监测监控系统在运行中发生的故障，无力维护和排除。有的煤矿监控管理人员在地面中心站经常操作失误，加之对监控软件、设备的功能，如定义、设置、打印、查询等知者甚少，致使“指挥系统”失灵，使监测监控系统不能发挥应有的作用。

2.2 煤矿企业以为安装了这套系统就“万事大吉”了，至于系统是否运行正常、监控能否起到作用、监管到不到位等根本无从谈起。

2.3 目前煤矿企业没有专门的检定、校正手段和技术人员，造成在用各类传感器的监测精度不准、误差大。如甲烷传感器、风速传感器、负压传感器、一氧化碳传感器等出现显示“-”或“0”，与便携检测仪表相比出现误差，有的甚至偏差很大。其严重后果不但使监测监控系统无法正常运行，而且由于常常误报警、误动作，使煤矿企业无所适从，一方面使安全隐患“脱离”了监控，导致引发事故的可能性变大。

2.4 安装施工单位在施工时没有严格按照设计方案进行施工，存在偷工减料，在地面线路和设备没有安装防雷装置，地面线路布设不规范，容易被雷击，导致设备损坏，设备损坏时维修也不够及时，引起安全监测监控系统不能正常使用。

2.5 监控系统管理员职责不清。有的管理员对上传及查询数据的概念不清楚，各种记录报表填写不及时，出现异常情况不能及时汇报，不知如何采取相应措施，使事故隐患得不到及时解决。

2.6 有的煤矿，监控系统传输线与矿用电源电缆混挂在一起，造成信号传输不稳定，没有定期检查传输线路，造成通讯中断、传输不正常、数据不准确等故障。

3煤矿安全监测监控系统的完善措施

3.1 提高认识，牢固树立“安全为天”的安全生产观念，坚定不移地落实国家相关政策，不折不扣地完成“死任务”、“硬指标”，消灭“漏洞”，不留“死角”，是抓好监测监控系统装备、管理的重要前提。

3.2 高标准，严要求，选择设计、安装、生产、售后服务好的厂家，是建立高质量监测监控系统的重要技术支撑。

正确安装、使用安全监控系统。煤矿企业要在规定的地点和位置，按规定的要求安设相应类型的传感器，并根据生产环境的变化对传感器、闭锁装置功能测试，确保监控系统作用的充分发挥。设备厂商应加大研发和升级设备，特别是要更新传感器技术。传感器是监控系统的技术基础，也是关系监控质量的重要方面。应该采用新技术、新理论来完善传感器的功能，使其更加智能化和功能化。

3.3 坚持监测监控系统的装备标准，做到不欠账、不走过场，不断完善，逐步升级，是确保监测监控系统发挥作用的重要保证。

煤矿企业要严格按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ 1029-2007）的规定，对安全监控设备进行定期调校。新装备按《煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）》制造并取得新的煤矿安全标志的系统，接入系统的传感器稳定性大于15天，传感器调校期应为10天。要确保甲烷传感器调校期间系统正常运行，煤矿企业必须按照《指导意见》要求配足备用甲烷传感器数量，如煤矿企业备用甲烷传感器数量不足，调校期间系统不能正常运行，必须进行停产调校。

3.4 建立可操作的监测监控系统管理体系和监管体系，是确保系统运行的重要组织保障

监管部门要加强对煤矿安全监控系统的监管。要把煤矿监控系统管理员的培训放在监管工作的第一位，对监管范围内的煤矿监控系统不能正常使用，传感器安装地点不正确、数量不足、数据不准、未按规定调校，断电闭锁装置失灵或未定期进行功能测试，以及测控数据没有传输到省、市监控中心的煤矿，要依法严肃查处。

3.5 强化对监测监控管理人员的技术培训，提高各类监管员和一线工人的素质，是维护煤矿监测监控系统正常运行的重要基础

煤矿企业要加强基础建设，完善各种规章制度，确保安全监控系统正常运行。要制定事故应急预案、安全监控岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。配备足够的管理、维护、检修、值班人员，对监控系统实施管理和维护。管理、维护人员必须熟悉监控系统的性能，掌握管理、维护技能，经培训合格后持证上岗。

煤矿在安装监控系统前，要由厂家对煤矿的监控管理员、维护工进行系统安装重要性以及监控系统原理、功能等等方面的理论培训。在授课的同时，进行实际、实物操作培训，如断电接线、传感器挂接、故障查找等，进一步提高现场管理人员的技术素质和实际操作能力，保证及时有效地解决监测监控系统运行中出现的问题。

3.6煤矿企业要把安全监控系统维护和正常运行使用纳入隐患和排查治理内容，定期排查治理安全监控系统存在的隐患，定期进行检修维护。要加强设备、网络的日常维护，保证正常运行。

4结束语

安全监测监控系统是生产、安全及管理方面的一个实时监控系统，通过本系统可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策的科学性，管理和维护好安全监测监控系统，可以避免或减少因决策失误而造成的安全事故和财产损失。

浅析煤矿安全视频监测监控系统 篇7

1 视频监控系统的优点

1.1 数据的可保存性和稳定性提高

视频监测监控系统采用的是数字压缩技术, 这样在煤矿生产过程中所监控到的视频图像会被数字化后存储在硬盘中, 而且存储的时间较长, 不容易丢失, 使数据的稳定性和可靠性能够得到有效的保证。

1.2 具有智能化查询的功能

传统的监视系统在对时间较长的记录进行查询时, 往往在查找上需要花费大量的时间。但视频监控系统由于是数字化系统, 在查找以前相关记录时可以利用索引进行快速查找, 有效的确保了查找效率的提高。

1.3 视频质量较高, 画面清晰易于辨别

视频监控监测系统在对井下作业情况进行监控过程中, 其画面不仅所含信息呈较大, 而且画质清晰, 能够随时对矿井的开采状况进行掌握。同时视频监控监测系统还可以对其视频进行重新编辑, 从而对画质进一步优化, 确保视频监控的质量。

1.4 网络传输的功能

视频监控监测系统由于属于数字化系统, 系统可以与计算机网络相连, 这样不仅可以实现远程视频监控, 而且信息共享得以实现。而且随着各项先进技术的发展, 视频监控监测系统在不断发展过程中已具有信息化、智能化、网络化和系统化的优点, 其在煤矿生产中进行广泛应用有效的确保了井下作业的安全。

2 安全监测监控系统的应用现状

近年来, 我国煤矿企业生产开始向机械化和综合化的方向发展, 这就使其对监控技术和手段有了更高的要求, 从而带动了监控监测系统在煤矿工业中的广泛应用。相较到其他国家而言, 我国煤矿监控监测系统应用较晚, 其是在吸收了其他国家先进技术的基础上研制而成的与我国煤矿行业相适应的一套安全系统。但在具体应用过程中还存在着一些问题需要解决。由于我国煤矿企业较多, 而且各个煤矿企业都存在着较大的差异性, 这就导致在具体应用过程中, 由于部分监控系统功能单一, 没有达到新标准和新规程的要求, 相容性较差, 使煤矿安全监测和监控系统存在不相容的问题。同时在监控系统应用过程中, 由于相关技术人员操作和使用上不熟练, 使用过程中极易导致信息出现偏差, 从而对后期的决策和管理工作带来较大的影响。另外, 由于目前通信协调还存在着不规范的问题, 信息传输设备及传感器质量都存在着不完善的地方, 市场较为混乱, 管理水平也不高, 这就导致当前安全监测监控系统在煤矿企业的生产应用中还存在着许多不足之处, 需要加快改进, 确保煤矿开采的安全进行。

3 视频监测监控系统的设计

(1) 摄像部分:摄像部分是视频监测监控系统的前沿, 它把所拍摄的图像传输到中心监视器上。摄像部分的设计包括了摄像机、镜头、电源以及防护罩、云台和解码器、红外线等。摄像机分为彩色和黑白两种, 黑白摄像机的灵敏度比彩色摄像机高, 因此在拍摄对象的位移和位置上比较适合, 但在具有分辨性的对象时就需要选择彩色摄像机。摄像部分的镜头包括手动光圈定焦镜头和自动光圈变焦镜头两种, 定焦镜头又分为标准镜头和广角镜头两种。其中手动光圈镜头适用于监测环境照度变化不大。自动光圈镜头适用于室外光照变化较大的地方, 广角镜头适用于距离较近的环境, 标准镜头适用于距离适中的拍摄环境。选择适宜的防护罩, 起到防尘、隐蔽、防晒、防雨的作用。

(2) 传输部分:传输部分主要由视频线、双绞线、光纤和接线盒等组成, 其是系统图像信号处理的重要通道。

(3) 控制部分:控制部分是视频监测监控系统的核心部分, 担任整个系统的指挥中心, 起着对前端摄像机和图像信号处理设备的控制作用。

(4) 显示部分:电脑和监视器作为显示部分, 可以直接将数据和信息进行显示, 在设计时宜采用数字化硬盘来对视频显示进行记录, 这样不仅费用较低, 而且还有利于传输和实现远程监控。

(5) 网络分控部分:视频监测监控系统通过网络分控部分来将其网络化特点体现出来, 这对于实现远程监控具有极其重要的意义。目前煤矿企业采用的内部局域网, 所以可以采用硬盘录像网络分控方式, 从而利用数字化方式将监控点信号传输至中央处理设备。

4 视频监测监控系统的管理

视频监测监控系统的管理是一个系统化的过程中, 其涉及的内容较多。在前沿管理工作中需要对各个部分设备的选址和维护进行管理, 视频前沿设备的选址具有可变性, 特别是在矿井内部, 需要根据矿井内部环境的变化来及时对摄像机的位置进行调整, 从而实现对矿井内部的全面监管。同时还要做好视频监测监控系统的线路管理工作, 不仅确保传输线路的质量, 还要做好线路的检修和维护工作。另外还需要强化操作人员的技术水平, 特别是需要专业水平较高的操作人员来对中央处理器部分进行操作, 在对系统进行维护时需要利用数字化和集成化的方式进行。

结语

在当前煤矿行业的生产过程中, 煤矿安全视频监测监控系统是其极为重要的组成部分。在视频监测监控系统设计和管理工作中, 需要综合对煤矿生产环境进行考虑, 选择高质量的设备和传输方式, 强化视频监测监控系统的管理, 使其能够更快的实现智能化、数字化和集成化, 确保煤矿企业生产的安全。

摘要：在当前我国经济和社会发展过程中, 煤炭作为不可或缺的重要资源成为使用率最高的资源。为了确保煤炭能够更好的满足社会的需求, 煤矿企业的生产安全至关重要。在现代煤矿企业生产过程中普遍使用煤矿安全视频监测监控系统, 这对于预防矿井安全生产事故的发生起到极其重要的作用。视频监测监控系统具有较强的监控能力和防范能力, 能够有效的确保煤矿的生产安全。

关键词：煤矿安全,视频监测监控系统,优点,应用,设计,管理

参考文献

[1]尚守恭.煤矿安全监测控制系统的现状及应用[J].山西科技, 2015 (01) .

[2]辛礼彬.煤矿安全监测监控系统在应用中存在的问题及解决措施分析[J].内蒙古煤炭经济, 2015 (01) .

煤矿安全监测与智能信息系统研究 篇8

首先, 将传感器、信息传输、计算机应用以及电气防爆和控制等技术应用在煤矿的安全控制领域是现代煤矿智能安全监测监控的主要特点。这不仅可使煤矿的安全生产得到保障还可以使生产效率得到提高, 在煤矿机电设备的有效利用上能起到非常重要的作用。煤矿的智能安全监测系统就是将煤矿开采过程中所用到的机电的工作时状态进行监控, 并利用计算机的优势将其分析处理的一套智能系统, 主要包括工作时的烟度、温度、一氧化碳含量、风速和瓦斯情况, 并外还有煤在开采时的运排水等等。但是, 智能话的安全系统大体包含主站、信息传输和传感器及执行装置三部分。煤矿的智能安全监控系统可以为人们提供的不仅是对参数进行比较及分析处理, 该装置还可以使自动报警、自动点点、自动封闭在煤矿安全生产中实现, 能有效的制止矿难的发生和蔓延。为生产的指挥者及其其他相关部门提供第一线资料信息, 为其及时准确地做出判断和措施提供保障。在事故发生时, 可以为操作者做出最好的急救措施, 保障了人民生命财产的安全。

其次, 我国目前的煤矿安全监测监控系统所存的问题主要有:

1、设备质量和性能较差。在井下的作业操作中对甲烷和一氧化碳含量的检测是非常重要的, 已成为煤矿瓦斯灾难治理的关键, 所以其传导感应设备是技术设备中的关键且已得到国内外普遍重视。但是, 在我国的现实操作中一直使用的安全检测设备是寿命短、灵敏度不准确、稳定性差、频繁调校的催化元件, 而且几乎全部使用, 这样即使主机、系统、软件再升级也难以克服其本身的缺陷, 在很大程度制约着煤矿内的有害气体的检测。国家对传感器调校甲烷是有严格规定的, 但是由于车本和技术等方面的原因不能完全执行, 有的甚至不对其进行调校, 存在很大事故隐患。

2、国内生产设备参差不齐, 没有一个统一的标准。目前国内的生产设备的企业, 由于没有一个统一的标准, 各自生产出来的产品相互不兼容, 操作性差。影响了系统的发展和拓展。形成了信息孤岛, 资源无法共享, 就是不断升级也不能提高煤矿的管理水平。

3、警报系统的本身的诊断能力差, 可维护程度低。由于系统本身存在的缺陷, 再加上实际中井下环境制约, 设备的自我更新和报警及记忆功能较弱, 远程设置参数存在困难, 很难对事故的发生地点和属性作出判断, 影响了工作人员对系统的维护。但是在实际的工作中要求人们必须对事故的发生地点和属性做出反应, 区分各个站点、设备之间的故障、线路的报警是否真实等, 为设备维护人员提供准确的故障方位和属性。

最后, 鉴于我国煤矿的安全监测系统存在的问题本文提出以下改进方案:

1、研究开发一套适合煤矿特殊性的智能化的检测系统和高品质的传感器。由于目前的系统大多数不兼容, 我门可以依托INTEMOR等技术的智能监测系统调整结构, 并开发出煤矿智能安全监测系统。这可以有效的保护用户的投资。并外, 我们应摒弃目前我国所用的传感器载体催化元件引进国外先进技术, 还应对研究这加大投资力度, 进一步加强传感器的可利用性和兼容性。

2、国家从制度上统一规范设备制造的标准, 加强行业内设备的兼容性。不规范的生产不仅是我国的煤矿设备兼容性差, 而且还会重复生产, 浪费资源, 增加了投资者的成本。因此, 国家出台统一的行为规范, 只有设备生产者统一生产标准, 煤矿才能统一采购, 更得是设备与设备兼容。不仅方便了往后对系统的升级、修复、补充等, 还有利于建立煤矿的数据存储中心实现联网监管和系统有效资源共享。

3、加大对工作人员的技术培养和拓展, 建立和完善管理制度。由于煤矿的智能检测控制系统要求相当严格, 对于日常的检修和维护工作我们要采取严格管理, 对于新入职人员, 增强其技术的基本知识的学习和培养, 合理运用资源保障美康检测控制系统的维护顺利完成。对从业的技术人员进行定期和不定期的培训一提高其技术水平。除此之外, 还需要有一套严谨的管理制度, 并且, 与时俱进不断修正、完善该管理制度和规定, 做到有效相互监督和相互告警, 协同发展。

4、组织行业内的专家对现行系统或者准备使用的系统软件进行论证、修改。我们应该充分利用科研学院的资源开发出一套能智能检测出运行系统问题的子能行软件, 自动对系统进行分析和检验, 以确保在发生矿难的情况下, 给工作者提供准确的逃生路线, 以及对抢救生命财产提供准确信息以便决策层做出有效决定。

综上所述, 现代科学技术和计算机的不断发展以及煤矿行业的需要, 智能化的煤矿检测控制系统有很强的发展前途。智能化安全监测系统安全生产和有效管理的一个检测系统, 能及时发现问题并为解决问题提供资料, 从而使问题及时有效的解决, 减少了人民生命财产的损失。

摘要：随着经济的发展, 为了满足人们对于资源的需求, 煤矿开采越来越多, 但是煤矿事故的发生也越来越频繁。煤矿安全检测就显得特别的重要。本课题将对于我国煤矿安全检测系统中的问题进行研究并旨在将煤矿的安全检测系统智能化。

关键词：煤矿,智能安全检测系统,研究

参考文献

[1]赵延明、高军:《煤矿安全监控系统的现状与发展》, 煤矿机电, 2007年第3期。

[2]冯卫、胡发中:《搞好矿井安全监测监控系统确保煤矿安全》, 山东煤炭科技, 2008年第3期。

煤矿安全网络化监测系统的设计 篇9

1 煤矿监测网络系统的总体架构

系统分为地面部分与井下部分, 两者通过光纤和光纤调制解调器系统连接。井下部分为CAN总线网络, 由子系统和CAN总线构成, 子系统由具有通信功能的智能传感器构成, 用以监测矿井里的CH4, CO, O2, 其数据通过CAN总线及光纤传给主控系统。地面部分由主控系统 (ARM系统) 、无线Modem、GPRS、以太网控制接口、主控PC等组成, 整个网络架构如图1所示。其中主控系统以ARM9芯片为核心, 负责对井下部分的测试数据进行处理, 根据数据处理的结果于现场发出声光报警, 将报警信息通过GPRS发送到政府安全监管部门的相关人员;其中GPRS和以太网控制器设计在ARM主系统的电路板上。主控系统可以将CAN网络监测到的信息通过以太网传输给监控机房的主控PC, 由主控PC通过电话通知安全管理人员, 政府安全管理部门可以通过GPRS或互联网查询煤矿的安全生产数据, 方便政府部门加强安全监管工作。主控PC用来记录网络监管的数据, 若监控室装1个LCD大屏幕显示器, PC机应用程序可以将现场数据显示在LCD上, PC机与电话线连接, 可以通知安全管理人员。为系统添加语音图像输入输出器件, 系统能传输语音和图像, 在事故发生时可以作为救生通信系统用。

2 系统地面部分的设计

主系统控制芯片选用ST公司生产的ARM9芯片:STR912FW44×6, 具有三相电感式电机的控制功能, 支持DSP指令。片内集成了544 kB的闪存及96 kB的SRAM, CPU内部工作频率是96 MHz, 支持以太网, USB, UART, I2C和CAN通信, 有10个输入输出 (GPIO) 口, 分别为P0, P1, …, P9口, 其P4口支持8路10位逐次逼近模数转换的模拟信号输入, 可以实现8种参数的测量, 因而也可以用在井下部分的CAN总线网络上实现测量与控制功能。所选用的ARM9 CPU芯片有3个URAT口, 但只有UART0支持全双工模式, 而GPRS和光纤调制解调器都是需要有握手信号的, 因此需要扩展1个全双工的UART口。用1片UART收发芯片如ST公司的ST16C550或TI公司的TL16C550将GPRS连接到ARM CPU的GPIO口, P6口接16C550的数据口, P8口接16C550的地址口, 这样16C550就成为GPRS接入的扩展UART口, 扩展的UART用来连接GPRS (明基公司的M23无线Modem) 。UART0通过1对光纤调制解调器与井下部分离井口最近的节点的CPU (MCU0) 的UART口相连, 见图2。

MCU0接收井下系统所有节点的报文, 并将数据通过光纤调制解调器转发给ARM系统。光纤调制解调器选用SEMTECH公司的ACS102A, 也可以选用ACS103, ACS104A, ACS102A连接距离可达25 km, 数据传输速率达162 kb/s, 可以通过单光纤或双光纤进行全双工通信。如果要求更高的速度, 可以选用高速的光纤Modem。对于小煤矿, 单位时间内需传输数据量不大, 也可以使用普通的贺氏Modem进行传输。ARM系统与主控PC以太网MAC的连接用以太网控制芯片STE100P (或CS8900) 和网络变压器YL18-2050S, RJ45插座实现, STE100P通过CPU的P0口, P1口与CPU通信, STE100P的以太网收发信号通过网络变压器耦合到RJ45插座上, 通过5类UTP与主控PC的网卡连接。GPRS、光纤Modem、以太网接口都集成在ARM系统的电路板上。主控PC用来处理和记录ARM系统转发的井下系统监测的数据, 并将数据显示在LCD屏幕上, 主控PC通过程序将监测数据及报警信息通过电话通知安全监管人员。语音输入通过CPU的P4口输入, P4.0脚作为语音信号输入脚, 语音信号用于紧急救生时井下与地面通信用。

3 井下CAN总线监测网络方案

3.1 井下特殊环境因素的考虑

井下环境特殊, 湿度高, 空气中粉尘含量高, 采掘爆破会产生NO2等腐蚀性气体, 这些因素对井下监测网络的电器装置有损害作用, 对气体传感器的精度也有影响。因此电器装置的导电部件如元件、接线端子、电路板等要与环境空气有良好的隔离。为了防止粉尘对测量结果的影响, 进入气体传感器测量气室的气体应有过滤装置。另一方面, 煤矿井下一般都是巷道纵横, 长达几千米, 大煤矿的巷道总长达到几十千米。标准的CAN总线是直线型的, 其最大传输距离小于10 km;传输距离越长, 传输速度下降越快。要在煤矿安全监测中使用CAN总线, 就必须对CAN在应用层进行一些定义, 同时对CAN的物理层进行合理的改进, 也就是采用中继的方法延伸总线的传输距离, 采用网桥的方法改变CAN总线网络的拓扑结构, 将CAN总线分成若干个子网。

3.2 CAN总线网络物理层的设计

井下安全监测网络由CAN总线、CAN总线中继器或网桥, 以及接入CAN总线的各种智能传感器组成。中继器、网桥和传感器是从功能上对井下系统的划分, 实际设计的网桥和传感器是井下系统的子系统。二者在物理实体上是合一的, 即传感器是智能传感器, 具有CAN通信和CAN网桥的功能。它是采用支持CAN通信和ADC的嵌入式CPU设计, 如前述的STR912FW44×6, 或ADI公司的ADSP-BF537, 或者支持CAN的单片机, 如Phillip公司的P87C591。这些嵌入式的MCU片内集成CAN控制器和模数转换器, 支持多个CAN通信端口, 具有多路ADC输入口和丰富的I/O口。通过软件设计可以同时具有CAN的桥接功能和智能传感器的功能。智能传感器的功能设计框图见图3。

图3中传感器电路只画出一路红外气体传感器, 上述的CPU一般支持6~8路, 在1个子系统上实现多种安全参数的监测。每个智能传感器还接有现场的声光报警电路。从CPU的1路时钟输出信号经过触发器分频电路产生音频的波形信号, 信号通过三极管输出给喇叭和LED, 由1个I/O脚输出信号给相应的三极管的基极控制三级管的导通, 当传感器监测到险情时, 就向报警输出脚输出信号, 启动报警电路。如监测到O2浓度低于8%时, 红色LED闪烁, 喇叭发出啸叫, 提醒矿工不要走近缺氧区;当监测到CH4浓度超标时黄色的LED闪烁, 喇叭同样发出声音。

当标准的直线型的CAN总线某1点断路时它就会瘫痪, 因此它不适宜于井下纵横交错的巷道[1] , 必须改变其拓扑结构, 方可应用于煤矿安全监测网络。这就需要采用CAN中继器 (Repeater: RP) 和CAN网桥 (Bridge) 。其基本功能是延伸CAN物理总线的长度, 增强和转发CAN报文信号。二者的区别是中继器不理解报文, 不具有报文滤波和校验的功能, 错误的信号和干扰信号也会被中继器转发;而网桥则相反。如前所述, CAN的网桥是子系统的附加功能, 通过对网桥CAN应用程序的设计, 可以实现报文缓冲转发, 报文滤波, 报文校验和报文路由的功能。定义由中继器连接的CAN总线的不同部分为CAN的网段, 被CAN网桥桥接的CAN总线的不同部分为CAN的子网。CAN的中继器可以采用商用的中继器, 也可以按井下环境的特殊要求设计。另一中继方法是使用CAN光纤调制解调器 (如3One Data Commuication的MODELL211 ) , MODELL211可以将CAN总线物理层延伸几千米到几十千米, 可以自动侦测信号速率, 传输速率可高达1 Mb/s, 零延时转发, 节点掉线保护。使用中继器联接的网段必须具有相同的通信工作状态, 即具有相同的波特率、相同的总线状态, 同1组彼此相邻的中继器联接的网段在同一时候只能有1个发送节点。而由网桥桥接的子网则相反, 如果采用缓冲转发的方式, 相邻的子网可以以不同的波特率进行, 实时转发则否。不相互邻接的子网可以有不同的总线状态。如前所述基于STR912FW44×6的智能传感器支持3个CAN口, 可以接3个子网, 网桥功能是由智能传感器应用程序所增加的附加功能, 不需增加硬件。CAN报文滤波, CAN报文收发的串并转换, 报文校验等由CPU片内集成的CAN控制器实现。CAN寄存器的配置, 报文ID的设置, CAN端口的映射由CPU的应用软件实现。通过应用软件, 设置报文接收滤波的ID屏蔽码, 网桥可以通过接收报文滤波实现报文路由。通过网桥的报文滤波的, 选择报文的转发路由, 可以减少冗余报文的传送, 提高网络的通信效率。井下系统综合使用中继器和网桥来构建CAN总线的拓扑结构, 其结构如图4所示。

CAN的子网通过网桥联接, 子网之间呈树型结构, 子网内的网段用中继器 (RP) 联接, 每个网段及只有单一网段的子网均接成环型结构, 亦即双总线结构[2] , 但双总线在空间上分开布线, 这样当总线某处出现断点时, 总线变成直线型, 依然正常工作。使CAN总线以树型的方式扩展到矿井每个巷道, 其中由井口到主要工作面的主巷道由子网直线型连接, 构成井下系统CAN总线的主干线。靠近井口节点的CPU MCU0的UART0口接光纤调制解调器ACS102A。

4 数据处理

将传输的数据分为上行数据和下行数据。由井下节点向地面系统方向传输的数据为上行数据, 包括监测结果、报警报文以及节点的状态数据;反之则为下行数据, 包括系统发给各节点的控制命令, MCU0发送给各节点的远程帧。上行数据的流量大于下行数据。井下系统可按照CAN规范V2.0A和V2.0B进行通信, 由于系统监测的数据类型不多, 基于成本要求, 监测站点不能设得很多, CAN报文的帧格式采用V2.0 B的标准帧, 即所有帧的ID采用11位基本ID。11位ID可表示的数据达211个。报文识别符ID映射报文的数据类别及源节点地址, 报文的路由通过报文接收滤波实现。所选用的ST CPU片内CAN控制器报文RAM有256 B的ID屏蔽码, 报文的优先权设置是按报文ID码的大小从高到低增大的, 报文的滤波是以ID码从小到大顺序进行, 意即从ID码的高位开始。所以最小的ID码分配给报警报文, 其次分配给命令字, 即ID码0D—3D作为报警报文, 4D—11D作为命令字, 其余的ID码分配给网络的各站点, 其中最小的ID分配给MCU0。报警报

文和命令字报文的数据域的后2个字节用来表示数据源地址, 不足部分以0填充, 其余正常的帧按CAN规范的标准格式编码。通过应用软件有规划地配置报文ID和各个节点的用于接收滤波的ID屏蔽码, 使报文ID既能映射报文的数据类型和数据源站, 又能减少网桥不必要的报文的转发, 这样能提高通信效率, 方便地面系统追溯数据源, 便于安全管理。井下系统的每一节点的智能传感器从其模数转换端口读取要测量的参数, 并与应用程序设定的值进行比较, 一旦超过警戒值, 就在现场发出相应的报警信号。正常情况下, 由MCU0以轮询的方式发送远程帧, 依次读取各节点的数据, 并将数据通过光纤Modem转发给ARM系统。除有报警信号之外, 各节点不需竞争总线, 各个节点只接收MCU0的远程帧和发送数据帧。网桥的ID屏蔽码向下行方向包括其下辖的所有子网的节点的ID码, 以便将其下辖的所有子网的节点数据转发给MCU0和将MCU0的报文转发给下辖的子网的节点, 子网基本节点则按各自的ID进行接收滤波和应答。地面系统的ARM系统根据报警报文启动报警系统, 将CAN报文转换成以太网数据, 发送给PC机, PC将数据按照节点的ID对应的矿井位置和数据分类绘制数据表, 添加时间信息, 显示在屏幕上, 并保存文件, 遇有报警报文时, 报告相关人员。

5 结论

采用网络化、智能化的煤矿安全监控与检测系统, 能及时发现安全隐患, 该监控系统分为地面和井下两部分, 地面部分负责数据处理和报警, 井下部分负责检测井下安全数据。井下部分由测量各种参数的智能传感器组成, 这些传感器用CAN总线网络联接起来。CAN总线网络采用局部环型整体星型的拓扑结构以适应煤矿的特殊环境要求, 采用智能中继器是延伸总线长度并将CAN的直线型结构变为星型结构的合理办法。

摘要：论述了以网络化的系统实时监测煤矿多种安全环境条件以及灾难救生的安全系统方案, 并详述各部分的设计。监测系统分为地面部分和井下部分。地面部分由ARM系统、PC系统及安全管理相关部门组成, 地面部分是对井下部分监测结果作出响应、报告和执行的部分;井下部分由CAN总线连接的智能传感器组成, 各智能节点实时监测煤矿的安全因素, 并具有现场声光报警功能。井下部分与地面部分通过高速的光纤调制解调器系统连接。重点论述了井下监控的CAN总线网络硬件设计。

关键词：煤矿安全监测系统,CAN网络,ARM,单片机

参考文献

[1]Robert Bosch GmbH..[S].BOSCH.CAN Specifiication Version2.0.1991, Postfach300240, D-70442Stuttgart.

祁南煤矿人员安全监测系统的改造 篇10

淮北矿业集团祁南煤矿现有矿用人员安全监测系统于2005年投入使用, 目前现场实际运行中存在以下问题: (1) 系统使用年限较长, 部分设备出现了老化、损毁等状况, 已经无法正常运行, 而且已经不完全符合AQ6201—2006的要求了; (2) 矿井南翼采区、新开拓的东翼采区没有布设监测分站; (3) 原传输线路采用2芯屏蔽电缆, 各监测分站之间采用串接方式, 一旦主干电缆出现问题, 断点后的所有监测分站数据均无法上传。

为此, 祁南煤矿结合矿井安全管理的实际需求, 提出将原KJ69矿用人员安全监测系统升级改造为KJ69N矿用人员安全监测系统。本文重点介绍该系统改造的具体方案和系统功能及特点。

1 系统总体改造方案

将KJ69矿用人员安全监测系统升级改造为KJ69N矿用人员安全监测系统的具体实施方案体现在以下几个方面:

(1) 数据传输物理链路采用GEPON工业控制环网, 各监测分站就地接入环网交换机的RS485接口;对于距离环网交换机比较远的监测分站, 可以先把分站串接, 然后再接入环网交换机的RS485口。

(2) 对原KJF30监测分站和KJF30.2无线接收器进行升级, 使其可以同时接收到KGE11和KGE37B无线编码发射器的信号。

(3) 新增KJF80.1监测分站和KJF80.2A无线接收器必须兼容KGE11无线编码器。

(4) 系统具备Web分级查询功能:矿长可以查询到全体人员;部门领导可以查询到本部门人员;个人只能查询到本人。

(5) 系统与矿、集团公司现有的工资管理系统、人事管理系统可以实现无缝集成。

新系统的拓扑结构如图1所示。其中KJF80数据检测站是KJ69N矿用人员安全监测系统的主要组成设备, 它结合目前最先进的无线电通信技术, 通过KJF80.2无线接收器对KGE37、KGE11无线编码发射器发出的无线编码信号进行接收处理, 可检测出井下人员的位置、编码和移动方向, 并可提供开关量信号输出和串行数据信号输出, 完成对井下人员的监测功能。

2 KJ69N矿用人员安全监测系统功能及特点

KJ69N矿用人员安全监测系统的主要功能:

(1) 井下人员监测查询功能:可实时监测当前各区域、各部门、各工种、各职务下井人数及人员区域分布情况;可对特定人员实时跟踪, 对重要区域单独显示;可实时查询当前井下人员的数量及分布情况、人员所处的位置、人员的活动踪迹及在各区域的停留时间;可查询区域当前人员信息、人员进入区域的时间和各监测点人员的经过信息;可查询任一历史时刻的人员分布情况。

(2) 安全保障功能:超时报警功能, 即人员在井下时间超过规定的时间, 自动报警提示并提供相关人员的名单等信息;分站、读卡器、识别卡等设备故障报警功能。

(3) 统计考勤功能:可查询任一班次及时间段各部门下井人数及下井时间;可显示1个月或任一时间段内某部门或某个人的下井考勤情况, 并根据工种、职务、部门等 (规定足班时间) , 判断同类别的人员是否足班;可显示1个月或任一时间段内某部门及某人员的下井时长分布情况和该时间段内平均井下时长;可显示下井人员确切的下井时间和上井时间, 统计井下持续时间;可单独统计考核某些特殊工种、职务人员的上下井情况;可单独考核某部门1个月或任一时间段的所有人员班次考勤总计。

(4) 信息联网功能:可向集团、矿信息管理系统、工资管理系统等提供有关人员的实时和统计信息, 可通过集团城域网以网页的方式实现信息共享功能。

(5) 矢量放大、缩小功能:具备图形矢量放大、缩小功能。

KJ69N矿用人员安全监测系统的主要特点:

(1) 被测目标无负担:被测人员通过检测点无需主动进行任何操作。

(2) 通行方式无限制:对被测人员经过检测点的通行方式没有限制, 允许多人以“鱼贯而入”、“成组成群”的方式通过检测点, 不影响井下人员的正常通行和正常作业。

(3) 结构简单、配置灵活:可根据具体需要及投资情况灵活设置井下无线数据监测站。监测站设置得越多, 则划分的人员定位区域越多, 人员定位的空间范围越准确。

(4) 节省资源:可以在人员监测系统网络中加设环境参数、工矿等其它类型的传感器, 构成多功能的综合监测系统。

(5) 一站多点、节省投入:每个无线接收站 (读卡器) 可连接2～8个无线接收头, 可满足井下丁字巷、十字巷、井口等复杂路况的安装要求, 减少投入, 增加系统可靠性。

(6) 系统自维护:系统可实时监测在用无线编码发射器的供电情况、无线接收器的通信情况及数据监测站的供电状态。

3 结语

KJ69N矿用人员安全监测系统在祁南煤矿投入使用至今, 运行稳定可靠, 较改造前的KJ69矿用人员安全监测系统节省了大量的投资和维护费用, 强化了井下现场安全管理, 提高了矿井安全生产能力, 取得了良好的经济和社会效益。

参考文献

[1]张鲁华.基于无线通信的井下人员定位系统研究[D].青岛:山东科技大学, 2006.

[2]赵金凤.KJ69型人员安全监测系统及其在煤矿井下的应用[J].煤, 2004, 13 (3) .

[3]黄旭慧.基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统研究与应用[D].南昌:南昌大学, 2007.

[4]郭芳萍.一种便利实用的矿井人员安全监测系统[J].工矿自动化, 2005 (3) .

煤矿安全生产监测系统 篇11

关键词：OTC；煤矿绞车；远程监测

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0026-02

煤矿绞车作为其主副井提升的关键设施，是矿井生产运输有效运转所不可或缺的必要保障，其运行的安全与否对于矿井安全至关重要。但鉴于绞车运行环境的恶劣多变、操作运行方式的各异、设备维护人员水平的不一等实际问题，使得绞车运行管理不仅任务繁重且困难重重，这就对绞车运行的监测系统提出了极为严格的要求。过去，煤矿对于井筒绞车运行的监测多是采取直线管理网络，不仅方法单一，且缺乏有效的管理功能，所使用的监测系统也多缺乏通用性，往往是所使用的绞车一经更换就需要对整个系统进行重新布设，为矿井生产造成阻碍的同时亦增加了矿井运营成本。因此，研发一套高效且通用的低成本绞车远程监测系统，成为矿井发展的必然需求。

1 远程监测的原理与选择

矿井绞车的远程监测是指将绞车运行的实时数据采集后，通过电子网络传输到远处的服务器终端上，并通过服务器对所采集的数据加以运算处理后，获得能够真实反映绞车运行状态的信息参数，从而对绞车整体状况的良好与否加以判定。

在数据的搜集上，远程监测系统同现场运行监测系统的方式是基本相仿的。这也就意味着两者在系统的硬件构成上基本一致，不过鉴于远程监测系统需对所搜集的信息实施远程的传输，这就需要对数据输出量的大小加以考量，并对其他相关的网络问题进行分析和研究，如宽带设置、网速设定、网络堵塞的处理等，而这就要求必须创建一个有效的远程数据通信方式。

通常而言，完善的绞车运行系统其在不同的控制时期，多会配置各不相同的低层控制系统，诸如DCS、PLC、FCS等，这些控制系统不仅网络接口各有差异同时通信协议也不一致，这使得其彼此间数据的出书难以实现有效的衔接，必须借助第三方的机制对其进行相互的协调，从而实现对控制操作细节的屏蔽。而OPC技术正好可以有效满足这一需求，因此文章最终选定通过OPC技术达成远程监控所需的数据远程通讯。

2 绞车远程监测系统方案设计

2.1 系统框架构成

综合化的矿井绞车远程监测系统应当是对电子信息技术、网络通信技术、自控技术、传感技术、人工智能技术等诸多现代高新技术的科学化综合运用。一般而言，其多以网络通信技术与电子信息技术为核心内容，为绞车各组成部件的运行提供远程的实时监控及维护等功能，在有效确保矿井生产正常进行的同时实现对设备运行可靠性的最大优化。绞车远程监测系统系统框架构成如图1所示。

2.2 现场硬件构成

现代化的绞车系统多是由数个相互衔接配合的模块所构成，系统通过不同的模块完成不同的动作命令以实现其功能的发挥。而为有效获取装备运行时的实时状态，绞车各个主要构成硬件中均装设有传感设施，借助其获得所需的数据信息。一般情况下，设备控制器内的数据包括状态信号、控制器信号等。其现场硬件的构成如图2所示。

2.3 软件系统构成

上世纪90年代以来，计算机系统的发展出现两种较为主流的趋势，其分别为封闭式系统向开放式系统的转变；集中式系统向分布式系统的转变。其各自的代表模式分别为B/S模式与C/S模式。两者各有自己的优势亦有独自的不足，所以在本次绞车远程监控系统的设计中选用B/S模式与C/S模式相互结合的混合式软件系统。

2.4 网络系统构成

一个完善的绞车远程监测系统由监测总服务器和数个现场PLC系统共同构成，运作时每个PLC系统负责对一台绞车的运行进行操控。整个系统最为关键的核心是监测总服务器，借助其可实现对多个绞车运行数据的实时监测。现场的PLC系统则是整个系统的基础所在，其借由工业以太网将自己采集的数据信息远程传输给监测总服务器，服务器对数据进行处理后获得每台绞车运行的实时信息，并将所获得数据存储至数据库以备调用。现场PLC系统和监测总服务器两者相互协调构成一个完善的分布式监测系统，其构成如图3所示。

3 绞车远程监测系统功能模块

3.1 远程通讯模块

远程通讯模块共包含两个组成部分，其分别为数据通信服务器与数据通信客户端。其中前者主要功能为对客户端的现场数据进行搜集，并依据具体需求针对性的发送客户端程序。客户端与服务器之间借助OPC技术实现数据的传输通讯。

一般情况下，服务器的数据采集均是依据客户端实际需求进行，非需求数据服务器不予收集，同时服务器还会对所搜集的数据进行实时监控，一旦发现数据的变动，服务器会对数据进行重新采集并将其发送给客户端；后者可让使用者借由其实现对所需现场数据的动态搜集，这种方式有利于实现系统资源的优化利用。

3.2 系统管理模块

整个系统的管理功能划分为三种，分别为数据库管理、用户权限管理、用户管理。

3.2.1 数据库管理

远程监测系统在运行时，会在数据库中储存数量众多运行数据。为避免由于病毒感染、使用者误操作等原因而导致数据的丢失，在使用时必须对数据库中的信息进行及时的备份，以便在发生数据丢失现象时可以对数据进行还原。通常情况下，数据备份应在系统运行不忙碌时，依靠人工操作完成，备份的数据即可存储在数据库硬盘中，亦可依据使用者需求刻录到光盘或移动硬盘上。

3.2.2 用户权限管理

鉴于远程监测系统使用者在企业中所处职位的不同，系统可针对性的赋予系统用户各异的使用权限。譬如有的用户仅仅是进行设备运行状况的查阅、有的则需对系统软件进行编辑和维护等。借助灵活的权限管理能够在有针对性的满足不同使用者不同需求的同时最大限度的确保系统运行的安全、可靠，避免非法使用者的恶意登录。

3.2.3 用户管理

借助该功能可对远程监测系统的使用者及管理者进行自由的删减和增添。

3.3 报警模块

整个远程监测系统借由分布于各个设备组件上的传感器可实现对设备运行状态的实时监控，一旦发现数据异常情况，监测总服务器可立即向工作人员发出警报并对故障的位置及原因进行准确定位，并给出相应的解决意见，以便维修人员可以尽快地实现对故障的排除和修复，最大限度的确保矿井生产的正常进行。此外，该模块还会实时将相关故障信息存储到数据库中，对故障进行综合分析，避免相似事故的再次出现。

3.4 信息实时显示模块

远程监测系统可将采集到的绞车运行的实时信息借由表格、曲线图等多种形式予以显示。通常情况下实时信息包含有实时的数据显示和实时曲线绘图显示两部分。

3.5 Web信息发布模块

绞车远程监测系统可借助Web分布系统，将经由系统检测后的各类设备运行信息、报警信息、故障信息等实时信息或历史数据对外发布，使用者通过计算互联网即可实现对信息的远程查阅。

4 结 语

通过文中所述可知，将远程监测系统作为煤矿绞车操控的核心手段对于实现矿井生产的自动化建设有着极为显著的推进作用，特别是在我国能源市场竞争日益残酷的今天，矿井生产自动化程度的高低一定程度上决定了企业能否实现自身的长久和可持续发展。作为一名矿山机电技术人员，我们理应全力投入到远程监测系统在矿井绞车控制中的应用推广，为实现企业生产效率与生产成本的双丰收提供助力。

参考文献：

[1] 李维刚.煤矿绞车远程监测系统的研究与应用[D].西安：西安工业大学，2011.

[2] 白广利，秦旭元.矿用绞车远程监控系统[J].自动化技术与应用，2010，（8）.

[3] 张玉峰，于德阳.煤矿绞车电控系统的PLC变频改造设计[J].煤矿机械，2009，（7）.

煤矿安全生产监测系统 篇12

煤矿安全监控系统是煤矿高产、高效、安全生产的重要保障,它是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术和控制技术等多学科技术在煤矿安全生产监控领域的综合应用[1]。系统一般由地面中心站、井下环网平台、监控分站、传感器、断电器、通讯电缆等几部分组成。它实时采集井下环境中有毒有害气体浓度、通风系统参数和井下所有机电设备的运行状态并上传至地面中心站,可实现甲烷超限断电、故障断电、风电闭锁、远程手动控制等主要功能。准确地提供各项监控数据并显示煤矿井下各主要设备的运行状态,对于矿井灾害治理及事故致因分析具有极为重要的现实意义。我国煤炭行业安全生产的新形势对煤矿安全监控系统的稳定性、可靠性及灵敏性提出了更高的要求,实现每天24 h不间断地连续实时监测和储存各项信息,已成为煤矿安全生产的必要前提。然而,煤矿安全监控系统在实际运行中往往会有一些故障得不到及时的处理,从而延长了系统故障时间,出现监测盲区的情况。

鉴于此,在多年的实践的基础上,通过对煤矿安全监控系统日常维护中常见的故障进行分析,寻求其快速处理的方法,形成了一系列适宜于现场实际的煤矿安全监控系统故障快速处理技巧,为煤矿现场工程技术人员解决常见的安全监控系统故障提供了有效的途径,这对于确保煤矿的安全生产具有极为重要的意义。

1 煤矿安全监控系统正常运行必备条件

煤矿安全监控系统的正常运行是多因素、多条件综合作用的结果。在安全管理、设备等因素的影响方面,需首先应具备以下条件:(1)管理到位。制定完善的工作制度和操作流程、明确管理和维护机构、配备足够的操作和维护人员,这是安全监控系统正常运行的首要条件。(2)装备齐全。安全监控系统的分站、传感器、断电器等设备要有20%的完好备用量。地面、井下各地点安设的传感器位置、数量、类型要符合要求,并且系统要连续可靠地运行。这是安全监控系统正常运行的基本条件。(3)处置迅速。当系统出现异常情况(报警、断电、故障)时,要迅速做出反应、分析原因、采取正确有效措施及时恢复系统的正常运行。这是安全监控系统正常运行的技术保障。(4)培训到位。培训可以使人进步,通过培训的途径使广大的安全监控系统管理、维护、操作人员更深入地了解系统的工作原理、内部结构、组成框架等,不断提高他们的技术水平和实现快速分析和处理故障的能力,这是安全监控系统正常运行的人才保障。

2 煤矿安全监控系统故障类型及原因

煤矿安全监控系统的故障类型及其致因繁多,结合多年的实践经验,对日常维护中发现的故障类型与致因进行了简要的分类,如表1所示,以期为煤矿现场工程技术人员处理各项安全监控系统故障提供借鉴。

通过对表1中各主要故障及致因的分析可知,人为原因造成的故障占比最高,其数值高达45%;其次为设备自身原因所造成的系统故障,其占比数值为30%;由于设备供电、信号线路干扰、雷击等造成的故障占比为25%。因此,在日常安全监控系统的维护过程中,应尽可能避免人为因素造成系统故障。

3 故障处理要领及致因分析

安全监控系统出现的故障类型、引起故障的原因、出现故障的部位等都是多样的、复杂的。当安全监控系统出现故障后,就需要维护人员根据掌握的理论知识和现场经验,结合故障现象进行综合分析,按步骤进行处理,掌握快速处理系统故障的要领是十分必要的。通过对日常工作中故障处理方法的归纳、总结出以下3项处理要领:(1)故障处理原则:维护人员应遵循“由简单到复杂、先分析后处理、先软件后硬件、先地面后井下”。(2)故障处理的方法:“看”,看故障现象、故障时间,看故障规律;“查”,查运行状态、运行记录;“思”,思考故障出现的范围、可能导致的原因;“换”,更换软件,更换设备,更换线路等。(3)故障处理步骤:查记录,查曲线,查数据,问现场,析原因,换配件[2,3,4,5]。

同时,维护人员应熟知矿井安全监控系统的结构和通讯线路的布置,熟练掌握设备的结构、基本参数、主要功能、系统设置等,做到快速锁定故障范围和具体的故障点。

在充分掌握上述3项故障处理要领的前提下,尚需针对现场实际,进一步分析煤矿安全监控系统故障的致因。以下是典型的“通讯中断”与“断线”故障致因分析:(1)全矿井所有监控分站和交换机链路“通讯中断”。此时,第一时间就应该分析地面中心站软件是否设置错误、机房交换机工作是否正常或服务器网口故障,而不应该去分析井下线路或者其他设备故障。(2)某一链路所接监控分站“通讯中断”,其他链路分站通讯正常。此时,第一时间就应该分析该链路的通讯模块和该条通讯线路是否存在短路和断路的现象。(3)传感器在中心站显示“断线”故障,表示传感器的信号未传输到中心站。此时,第一时间就应该查看传感器的信号指示灯的状态,判断是传感器损坏还是线路故障。(4)井下监控分站出现频繁的“通讯中断”故障,该问题是安全监控系统中最复杂、最难处理的故障。当出现该类问题后,首先要查看是否有规律性,然后从出现故障时间、地点、故障时长等方面分析和查找故障点,也可以采用甩掉其中的1条或2条链路来观察其他链路的运行情况的方法,进行逐一的排除。

4 预防系统故障采取的对策

(1)矿井网络交换机摆放位置、主通讯线路铺设要合理。井下所有监控分站尽可能分开与多条链路进行通讯,减少每天链路所接分站数量,从而加快了系统的巡检周期,减少了系统故障影响范围,缩短故障排除时间。

(2)井下网络交换机和监控分站外接电源应接在开关的电源侧,有条件的情况下,尽可能使用专用电源。

(3)地面监控机房设备应采用双回路供电并配备不小于8 h的在线式不间断电源,每半年对UPS不间断电源进行测试,观察设备的切换、容量是否满足要求,如何不符合要求要及时更换。

(4)井下网络交换机和监控分站备用电池要定期进行充放电维护和测试。利用中心站软件“远程电池维护”功能每月定期对设备进行放电测试,这有利于延长备用电池的使用寿命,并记录放电时长,若放电时长达不到1.5 h的要求,需要及时更换。

(5)井下接线盒采用“倒U掉挂法”。将线路中的接线盒高于平行于两侧的电缆位置,从而可以有效地防止接线盒进水、接线柱腐蚀造成的故障。

(6)正确使用传感器防护罩。系统厂家出厂一般都配备相应传感器的防护罩,但是大部分矿井现场都未使用,正确使用防护罩可以避免传感器进水、进尘。

(7)传感器采用防水航空插头可以避免传感器移动导致接触不良而出现的瞬间断线故障。

(8)地面、井下设备要进行有效接地,防止静电对系统干扰产生误报警和故障。

(9)监测维护工要执行井下24 h待命工作制。开采范围大的矿井要分区安排监测工值班,合理设置值守位置,明确管理规定,反馈维修信息,现场查找故障原因,及时汇报到位情况,携带必要的工具和监测配件,做到及时处理,减少故障影响时间。

(10)加强特殊地点电缆的检查。对于施工作业场所、顶板掉矸、变形较大的巷道等地方,监测电缆容易被砸坏和损伤;对于立井井筒中电缆,由于被卡子固定时间长,在重力作用下容易破皮和压断。这些地点的监测电缆应定期和经常检查。

(11)高瓦斯矿井、突出矿井、高硫矿井建议选择红外或激光甲烷传感器。红外甲烷传感器使用寿命长达5 a,全量程、耐冲击、调校周期长、稳定性好,不受其他的影响[6]。

(12)加强技术人员的培训工作,制定年度的专业培训计划。只有让技术人员的水平不断提高,增强专业知识,才能够对日常出现的问题进行快速地分析和处理。

5 结论

(1)煤矿安全监控系统的正常运行是多因素、多条件综合作用的结果。因此首先应确保管理要到位,然后在此基础上配备齐全的装备,在发生故障时,处置应迅速,并就工程人员的技能进行严格系统的培训。满足以上各项要求时,则具备了煤矿安全监控系统正常运行的必备条件。

(2)对煤矿安全监控系统故障的类型及致因进行分析发现,人为原因造成的故障占45%,设备自身原因所造成的系统故障占30%,由于设备供电、信号线路干扰、雷击等造成的故障占25%。因此,在日常安全监控系统的维护过程中,应尽可能避免人为因素造成的系统故障。

(3)针对安全监控系统故障的处理方法进行了归纳,总结出“3步走”的技术要领,即:首先遵循“由简单到复杂、先分析后处理、先软件后硬件、先地面后井下”的处理原则;通过“看”、“查”、“思”、“换”相结合的方法,查询记录、曲线等,进一步对故障进行解析。

(4)在充分掌握“3步走”的技术要领的前提下,对典型的“通讯中断”与“断线”故障致因进行了分析,并提出了相应的对策。这对于煤矿现场工程技术人员迅速掌握各项安全监控系统的故障处理方法提供了有效的途径,为煤矿的安全生产奠定了坚实的技术基础。

摘要：煤矿安全监测监控系统在日常使用过程中,由于管理不善、设备线路老化、井下生产环境影响,导致安全监控系统的故障率较高,维护人员未熟练掌握故障分析和处理的方法,故障处理时间长,严重影响安全监控系统的正常运行和煤矿正常生产。通过对各主要故障致因的分析与总结,对煤矿安全监控系统故障类型、故障原因进行了分类,提出了针对性预防故障的对策,对煤矿现场工程技术人员迅速掌握各项安全监控系统的故障处理方法提供了有效的途径,为煤矿的安全生产奠定了坚实的技术基础。

关键词：煤矿安全,监控系统,故障分析,处理要领,预防对策

参考文献

[1]毛龙泉.煤矿安全监控系统运行故障分析与处理对策[J].淮南职业技术学院学报,2011,11(1):14-16.

[2]刘伟,冯卫,李惠鹏.煤矿安全监控系统故障解决方案[J].煤矿安全,2013,44(9):120-122.

[3]张安福.煤矿安全监测系统维护技巧一二三[J].煤矿安全,2006(5):48-49.

[4]仲丽云.煤矿安全监控系统存在的问题及其改进探讨[J].工矿自动化,2010,36(6):92-94.

[5]刘辉,朱春香.郑州矿区煤矿安全监控系统联网传输中断分析及防范措施[J].矿业安全与环保,2013,40(1):95-97.