【正文】 ............................ 44 設(shè)備選型 ................................................................................................................ 48 結(jié) 論 ................................................................................................................................... 50 致 謝 ................................................................................................................................... 51 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 52 附錄 1 .................................................................................................................................... 54 III 附錄 2 .................................................................................................................................... 58 附錄 3 .................................................................................................................................... 60 附錄４ ................................................................................................................................... 62 附錄 5 .................................................................................................................................... 66 I 摘 要 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭工業(yè)出現(xiàn)了歷史以來(lái)最好的情況，煤炭持續(xù)出現(xiàn)買方市場(chǎng)，煤礦效益大大提高，但煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，重、特大瓦斯事故頻繁發(fā)生。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)已成為煤礦安全管理、生產(chǎn)與設(shè)備管理的重要手段。 本文針對(duì)我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀存在的問(wèn)題以及發(fā)展的要求，改善了煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控的系統(tǒng)組成，并根據(jù) 七臺(tái)河 礦業(yè)集團(tuán) 新興 煤礦各種地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際情況，提出了礦井?dāng)?shù)字監(jiān)控、視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備選型以及應(yīng)用等問(wèn)題的最優(yōu)方案。s rapid economic development, the coal industry has a history of the best, coal continued buyer39。 “煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展 ”， 是解決我國(guó)能源問(wèn)題的基本方略。 過(guò)去 的人工巡回檢查的監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和安全性的要求。 礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控 是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)方法，對(duì)人類賴以生存的安全狀態(tài)進(jìn)行定量描述，同時(shí)盡可能靈敏并及時(shí)地收集到安全現(xiàn)狀變化的信息和對(duì)人體健康有無(wú)異常變化的信息，在分析、評(píng)價(jià)這些資料的基礎(chǔ)上盡早地采取具體有效的行動(dòng)，以保護(hù)人類的正常生存與發(fā)展的體系。對(duì)環(huán)境和生產(chǎn)參數(shù)要求長(zhǎng)期連續(xù)地進(jìn)行可靠的檢測(cè)，按一定程序進(jìn)行控制。進(jìn)入 90 年代，隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 CRT 顯示技術(shù)以及軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)更加廣泛地進(jìn)入工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，并且正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是煤炭生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 。 隨著計(jì)算機(jī)新器件的不斷出現(xiàn)，在借鑒國(guó)外監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)礦井監(jiān)控系統(tǒng)的研制得到了快速發(fā)展，基本形成了一個(gè)完整的體系，監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)生產(chǎn)礦井中得到了比較廣泛的應(yīng)用，并在礦井的安全生產(chǎn)管理方面發(fā)揮了重要作用。 3第 1 章 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程和趨勢(shì) 近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的要求不斷提高和企業(yè)自身現(xiàn)代化建設(shè)的需求，我國(guó)各大、中、小型礦井都陸續(xù)安裝了煤礦監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 國(guó)外 20 世紀(jì)六七十年代發(fā)展起來(lái)的煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)，近年來(lái)在我國(guó)也有了飛速的發(fā)展，各種煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及配套產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)改善我國(guó)煤礦的安全狀況，提高煤礦安全生產(chǎn)效率和現(xiàn)代化水平起到了重要作用。從技術(shù)特性來(lái)看，主要是從信息傳輸 發(fā)生 的進(jìn)步來(lái)劃分監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展階段的。 60 年代中期英國(guó)煤礦的運(yùn)輸機(jī)控制、日本煤礦中的固定設(shè)備控制大都采用這種技術(shù) 。 [1] 煤礦監(jiān)控技術(shù)的第二代產(chǎn)品的主要技術(shù)特征是信道的頻分制技術(shù)的應(yīng)用。 其中最具代表性且至今仍有影響的西德 Siemens 公司的 TST 系統(tǒng)和F+H 公司的 TF200 系統(tǒng)。英國(guó)煤炭研究院于 1976 年推出轟動(dòng)一時(shí)的以時(shí)分制為基礎(chǔ)的 MINOS 煤礦監(jiān)控系統(tǒng) ，并在膠帶傳輸、井下環(huán) 4境監(jiān)測(cè)、供電供水監(jiān)測(cè)和洗煤廠監(jiān)控等方面取得成功，形成了全礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。 到了 80 年代 ， 美國(guó)以其擁有的雄厚高新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，率先把計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)等現(xiàn)代高新科技用于煤礦監(jiān)控 系統(tǒng)，使煤礦監(jiān)控技術(shù)躋身于高科技之列。其中有代表性的是美國(guó) MSA 公司的 DAN6400 系統(tǒng)，其信息傳輸方式仍屬于時(shí)分制范疇，但用原來(lái)的一般時(shí)分制的概念已不足以反映這一高新技術(shù)的特點(diǎn)。先后從波蘭、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和美國(guó)等（如 DAN6400V、 TF200、MINOS 和 Senturion200）引進(jìn)了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦；在引進(jìn)的同時(shí) ，通過(guò)消化、吸收并結(jié)合我國(guó)煤礦的實(shí)際情況，研制出 KJKJ4 等系統(tǒng)并通過(guò)了鑒定， 90 年代以來(lái)，緊跟世界監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展潮流，研制開發(fā)出了一批具有世界先進(jìn)水平的監(jiān)控系統(tǒng)，如煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的 KJ90 系統(tǒng)、煤炭科學(xué)總院常州自動(dòng)化研究所的 KJ95 系統(tǒng)等，其主要特點(diǎn)是：監(jiān)控分站的智能化水平進(jìn)一步提高；具有網(wǎng)絡(luò)連接功能；系統(tǒng)軟件采用了 Windows 操作系統(tǒng)。因此，大大小小的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的不斷出現(xiàn)，為用戶提供了更多的選擇機(jī)會(huì)，并促進(jìn)了各廠家在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)意識(shí)。 綜合評(píng)價(jià)我國(guó)現(xiàn)有煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)及配套傳感器等設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，煤炭科學(xué)研究總院重慶分院的 KJ90、煤炭科學(xué)總院撫順?lè)衷旱腒JF202天地科技股份公司常州自動(dòng)化分公司的 KJ95 和北京瑞賽公司的KJ KJ2022 等系統(tǒng)無(wú)論在軟硬 件功能、穩(wěn)定性和可靠性、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力 、企業(yè)性質(zhì)和生產(chǎn)規(guī)模等方面基本代表了我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平。在軟件技術(shù)上應(yīng)研究開發(fā)能根據(jù)被監(jiān)測(cè)環(huán)境地點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行有效的危險(xiǎn)性判別、分析和提出專家解決方案，在事故情況下，指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線 ，為搶救和疏散人員、器材提供決策。 發(fā)展覆蓋面更廣，監(jiān)測(cè)監(jiān)控參數(shù)更多的軟件系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)綜合自動(dòng)化奠定良好基礎(chǔ)，是我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展任務(wù)之一。特別是用于瓦斯綜合治理和災(zāi)害預(yù)測(cè)的甲烷傳感器，一直存在使用壽 命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校 期頻繁的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著礦井瓦斯的支持檢測(cè)。 發(fā)展配套齊全、高可靠性的礦用傳感器是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各集團(tuán)公司、礦井 進(jìn)一步引進(jìn)和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的制約因素。由此，通信協(xié)議不規(guī)范的后果是造成 設(shè)備購(gòu)置重復(fù)、不能隨意進(jìn)行軟件升級(jí)改造。 雖然現(xiàn)在許多礦建立了局部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了本礦井的資源共享，但大多還處于一礦一系統(tǒng)，與外界幾乎沒有聯(lián)系，其功能和任務(wù)也極其簡(jiǎn)單。 7第 2 章 安全監(jiān)測(cè) 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置要求 1. 礦井空氣成分的監(jiān)測(cè) 礦井空氣成分的監(jiān)測(cè)主要是檢測(cè)礦井空氣中的污染物的濃度 。 在礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中甲烷 傳感器占的比例最大。由于有了可靠的監(jiān)測(cè)手段，某些國(guó)家已放寬了風(fēng)流中 CH4 含量的極限值。 CO 是劇毒氣體，它不僅會(huì)危害到工人的身體健康，而且還是礦井發(fā)生火災(zāi)的預(yù)兆，因而必須對(duì) CO 進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。 礦塵不僅會(huì)對(duì)工人的身體健康帶來(lái)嚴(yán)重的危害，而且具有爆炸性的煤塵還是礦井安全的重大威脅，因而對(duì)礦井進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)是很有必要的。（備注： 英國(guó)目前有一種可在井下連續(xù)測(cè)塵的單獨(dú)測(cè)塵儀器西姆斯林 II（ SimsinII），這種儀器有可能與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)而對(duì)礦井空氣中的礦塵濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。風(fēng)速除會(huì)影響到礦井微氣候外，還決定著進(jìn)入礦井空氣中的有毒有害氣體及其他雜質(zhì)的量。但是過(guò)高的風(fēng)速卻會(huì)使 礦塵飛揚(yáng)，影響礦工健康，對(duì)于有煤塵爆炸性危險(xiǎn)的礦井則更是不利因素 。 隨著煤炭生產(chǎn)的發(fā)展，礦井深度越來(lái)越大，機(jī)械化程度也越來(lái)越高，加上其它原因，礦井生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)了高溫?zé)岷?。 對(duì)礦井高溫?zé)岷M(jìn)行處理，就必須摸清通風(fēng)系統(tǒng)中熱源地點(diǎn)，系統(tǒng)高溫變化趨 勢(shì) 。 3. 通風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）運(yùn)行狀況的監(jiān)控 通風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）運(yùn)行如果出現(xiàn)異常，將會(huì)引起一些不良的后果 。 [3]因此每個(gè)礦井都要根據(jù)自己的安全需要，把一些重要的通風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）列入通風(fēng)安全的監(jiān)測(cè)范圍。在煤倉(cāng)處還要設(shè)置煤倉(cāng)煤位傳感器，對(duì)其煤位進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 以保證煤礦的安全生產(chǎn)。 通?？煞譃殚_環(huán)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)和閉環(huán)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，前者為不利用監(jiān)測(cè)量去控制（調(diào)節(jié)）所關(guān)聯(lián)的井下設(shè)施和設(shè)備，只進(jìn)行一般的遙控的系統(tǒng)；后者則還需利用監(jiān)測(cè)量去控制（調(diào)節(jié)）所關(guān)聯(lián)的井下設(shè)施或設(shè)備。 其主要有甲烷傳感器﹑一 氧化碳傳感器﹑二氧化碳傳感器﹑氧氣傳感器﹑溫度傳感器﹑風(fēng)速傳感器﹑壓力傳感器及各種狀態(tài)（開關(guān)）傳感器等。 傳感器模擬出的被測(cè)量的電信號(hào)分為電壓型﹑電流型和脈沖型 3 種。 2. 井下分站 由傳感器輸出的統(tǒng)一制 式的信號(hào)必須進(jìn)入井下發(fā)送裝置才能進(jìn)入信息 9傳輸系統(tǒng)，這個(gè)發(fā)送裝置稱 為井下分站 。 一些智能化程度比較高的分站，在系統(tǒng)電纜斷開后，分站仍能繼續(xù)工作，如實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警、斷電、連續(xù)記錄監(jiān)測(cè)參數(shù)等 。 大 多數(shù)分站可以接入 48 個(gè)模擬量，輸出 23 個(gè)控制量 。 3. 信息傳輸系統(tǒng) 井下分站和地面中心站的連接部分 是信息傳輸系統(tǒng)，它直接影響著信息的傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的投資費(fèi)用 。這就造成了礦井信息傳輸系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特殊性。 4. 地面中心站 礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分是地面中心站 。信號(hào)傳輸接口將井下傳來(lái)的信號(hào)解調(diào)送入計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)則通過(guò)信息傳輸系統(tǒng)，向井下各分站進(jìn)行通訊聯(lián)系，發(fā)出指令，指揮各分站向中心站送回各種監(jiān)測(cè)量 。 計(jì)算機(jī)是整個(gè)礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，目前可分為兩大類，一類是集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，另一類是分布式。 后者是利用智能遠(yuǎn)程分站將數(shù)據(jù)的采集、處理分散進(jìn)行，一些可以通過(guò)本地分站就地處理的監(jiān)測(cè)對(duì)象就不必進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)遙測(cè)，而可以改變呼喚遙測(cè)，一些系統(tǒng)的分站有 病肢 切斷功能， 10 當(dāng)系統(tǒng)某部位出現(xiàn)故障時(shí)， 可以切斷 病肢 ，使系統(tǒng)其余部分正常工作 .分布式礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于地域分散、負(fù)載分散、環(huán)境條件較差的情況，其優(yōu)點(diǎn)是在傳輸系統(tǒng)或主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)仍可進(jìn)行工作 。 為此，系統(tǒng)的選擇主 要應(yīng)從如下幾個(gè)方面考慮。 2. 礦井生產(chǎn)情況 要根據(jù)礦井生產(chǎn)能力的大小與生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜程度以及井下采掘工作面的數(shù)量、機(jī)電硐室數(shù)目、裝煤點(diǎn)數(shù)目、風(fēng)硐等一些需要監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的數(shù)量來(lái)確定瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝備容量，并在此基礎(chǔ)上再考慮 20％ 30％的備用量。在計(jì)算機(jī)的選型上應(yīng)優(yōu)先使 用兼容機(jī)種，要能方便地和礦、局計(jì)算機(jī) 聯(lián)網(wǎng)。