引論：我們?yōu)槟砹?篇煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦安全生產(chǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探究

【摘要】本文提出了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖和實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)討論了系統(tǒng)開發(fā)中涉及到的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、鏈表的使用等主要技術(shù)。本系統(tǒng)的開發(fā)和使用將大大改善煤礦安全生產(chǎn)中的不安全因素。

【關(guān)鍵詞】煤礦安全生產(chǎn) 監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)傳輸 鏈表

一、引言

煤礦安全生產(chǎn)是指通過改善勞動(dòng)環(huán)境，減少生產(chǎn)中的不安全因素，防止傷亡事故的發(fā)生，從而確保煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在安全生產(chǎn)中，安全是前提；生產(chǎn)是目的，是維系安全的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是二者之間仍存在一定的矛盾，從某種意義上講，在投入資源一定的情況下，投入安全中的資源增加，意味著投入生產(chǎn)中的資源減少；另外，許多企業(yè)由于缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)。為了追求短期的高效益，往往會(huì)以犧牲人員或設(shè)備的安全為代價(jià)來換取暫時(shí)的利潤(rùn)。而且，煤礦生產(chǎn)本身具有特殊的作業(yè)環(huán)境，加上地質(zhì)和環(huán)境的復(fù)雜性，致使煤礦生產(chǎn)具有更多的潛在的不安全因素。在日常的生產(chǎn)過程中，由于安全管理不善而引發(fā)各類安全事故層出不窮。從而影響了煤礦的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)秩序，企業(yè)總體經(jīng)濟(jì)效益不斷下降。

由此可見，煤礦安全管理己成為煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的“瓶頸”，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)正是基于上述背景條件下產(chǎn)生的。該系統(tǒng)是以煤礦企業(yè)預(yù)警管理理論為指導(dǎo)，針對(duì)煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的不安全因素提出的，是一種新型的、具有創(chuàng)造意義的研究課題。它通過及時(shí)反饋安全事故信息，提出一種能夠監(jiān)測(cè)、預(yù)控安全事故的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。旨在為煤礦安全生產(chǎn)管理提供一種具有實(shí)際運(yùn)用價(jià)值的安全管理新模式。

二、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用以b/s(browse/server)與c/s(client/server)相結(jié)合的方式來架構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)。b/s方式用于查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，c/s方式用于實(shí)現(xiàn)各礦動(dòng)態(tài)圖形的上傳和維護(hù)管理。

在設(shè)計(jì)上，本系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在傳統(tǒng)兩層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯層。它將c/s體系結(jié)構(gòu)中原本運(yùn)行于客戶端的應(yīng)用程序移到了中間件層，客戶端只負(fù)責(zé)顯示與用戶交互的界面及少量的數(shù)據(jù)處理(如數(shù)據(jù)合法性檢驗(yàn))工作。客戶端將收集到的信息(請(qǐng)求)提交給中間層服務(wù)器，中間層服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理(包括對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作)，再將處理結(jié)果反饋給客戶機(jī)。這樣減輕了中心服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如下圖2-1所示：

3.服務(wù)器程序的詳細(xì)介紹

在圖2-1中，體現(xiàn)出服務(wù)程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心，各礦點(diǎn)的數(shù)據(jù)是通過它來中轉(zhuǎn)的。

各個(gè)礦點(diǎn)通過tcp傳送數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)程序?yàn)楦鞯V點(diǎn)開辟了一個(gè)實(shí)時(shí)連接線程，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。然后將數(shù)據(jù)排入緩沖池，緩沖池的設(shè)計(jì)防止了數(shù)據(jù)因?yàn)橥瑫r(shí)的發(fā)送，而造成數(shù)據(jù)接收時(shí)的沖突，解決數(shù)據(jù)收發(fā)的速率匹配問題，防止從監(jiān)控程序接收的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至客戶端而帶來的延時(shí)及數(shù)據(jù)丟失。

數(shù)據(jù)通過兩路前行，一路是數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，這是一個(gè)后臺(tái)的操作。另一路是數(shù)據(jù)流向安全客戶端，同樣安全監(jiān)控客戶端也與服務(wù)程序的客戶端連接及管理開辟連接線程，通過tcp接收數(shù)據(jù)。

從總體上來說，安全監(jiān)控客戶端和各礦點(diǎn)的監(jiān)控程序與服務(wù)程序采用了c/s的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不但能夠保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕夷軌虮Ｕ蠑?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

三、功能實(shí)現(xiàn)中的主要技術(shù)

1.數(shù)據(jù)傳輸代碼的實(shí)現(xiàn)

服務(wù)端的監(jiān)控部分和客戶端的訪問部分都用到了數(shù)據(jù)的傳輸，有兩個(gè)關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕悾謩e是連接類和連接管理類，這兩個(gè)基類分別用了microsoft的socket類和tcplistener類。

(1)socket類

socket類為網(wǎng)絡(luò)通信提供了一套豐富的方法和屬性。socket類允許您使用protocoltype枚舉中所列出的任何一種協(xié)議執(zhí)行異步和同步數(shù)據(jù)傳輸。socket類遵循異步方法的.net framework命名模式；例如，同步receive方法對(duì)應(yīng)于異步beginreceive和endreceive方法。

(2)tcplistener類

tcplistener類提供一些簡(jiǎn)單方法，用于在阻塞同步模式下偵聽和接受傳入連接請(qǐng)求。使用tcpclient或socket來連接tcplistener，使用ipendpoint、本地ip地址及端口號(hào)或者僅使用端口號(hào)，來創(chuàng)建tcplistener。可以將本地ip地址指定為any，將本地端口號(hào)指定為0(希望基礎(chǔ)服務(wù)提供程序分配這些值)。如果選擇這樣做，使用localendpoint來標(biāo)識(shí)已指定的信息。

start方法用來開始偵聽傳入的連接請(qǐng)求。start將對(duì)傳入連接進(jìn)行排隊(duì)，直至您調(diào)用stop方法或它已經(jīng)完成maxconnections排隊(duì)為止。可使用acceptsocket或accepttcpclient從傳入連接請(qǐng)求隊(duì)列提取連接。這兩種方法將阻塞。如果要避免阻塞，可首先使用pending方法來確定隊(duì)列中是否有可用的連接請(qǐng)求。

調(diào)用stop方法來關(guān)閉tcplistener。stop方法不會(huì)關(guān)閉任何已接受的連接。需要用戶負(fù)責(zé)分別關(guān)閉這些連接。

2. 程序所用鏈表的代碼實(shí)現(xiàn)

在程序中我們經(jīng)常會(huì)用到鏈表這樣一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。很幸運(yùn)microsoft為用戶提供了很好的數(shù)組類arraylist，用起來很方便，如同在用一個(gè)鏈表。

arraylist類提供在大多數(shù)collections類中提供但不在array類中提供的一些功能。例如：

array的容量是固定的，而arraylist的容量是根據(jù)需要自動(dòng)擴(kuò)展的。如果更改了arraylist.capacity屬性的值，則自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)存重新分配和元素復(fù)制。arraylist提供添加、插入或移除某一范圍元素的方法。在array中，您只能一次獲取或設(shè)置一個(gè)元素的值。arraylist提供將只讀和固定大小包裝返回到集合的方法。而array不提供。另一方面，array提供arraylist所不具有的某些靈活性。

四、總結(jié)

本系統(tǒng)希望在以后能投入使用，各煤礦企業(yè)將實(shí)現(xiàn)井上下探測(cè)有毒、有害氣體濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)警報(bào)，井上下主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，采掘動(dòng)態(tài)位置顯示，隱患整改督察，調(diào)度指揮，故障、事故調(diào)查分析“黑匣子”功能。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:調(diào)校儀在煤礦監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：介紹了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)在礦井中的作用，從生產(chǎn)實(shí)踐角度出發(fā)。闡述了調(diào)校儀在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，同時(shí)反映了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用狀況和技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：煤礦安全生產(chǎn)；監(jiān)控系統(tǒng)；調(diào)校儀

1　煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用

影響礦井安全生產(chǎn)的因素很多，主要的災(zāi)害因素有3個(gè)：即瓦斯爆炸、水災(zāi)和井下起火，這3個(gè)災(zāi)害中瓦斯爆炸尤為常見，并且是3災(zāi)中的首害。它的破壞作用極大，是一種瓦斯、煤塵、大火混合型的爆炸災(zāi)害。解決這個(gè)問題的有效辦法就是隨時(shí)測(cè)出其地域點(diǎn)的瓦斯含量：當(dāng)超急時(shí)采取措施。

煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要用于煤礦安全監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制。系統(tǒng)能根據(jù) 計(jì)算 機(jī)程序設(shè)定或地面中心站主機(jī)控制，對(duì)礦井采掘工作面、機(jī)電硐室、進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷和采區(qū)的環(huán)境參數(shù)及礦井機(jī)電設(shè)備的開停狀態(tài)和風(fēng)門開閉狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)地監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)報(bào)警及斷電，能對(duì)煤礦井下環(huán)境、火災(zāi)參數(shù)、通風(fēng)設(shè)施、運(yùn)輸安全狀況及各種機(jī)電設(shè)備的開停狀態(tài)等安全生產(chǎn)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì) 工業(yè) 現(xiàn)場(chǎng)的閉環(huán)控制。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和 網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的 發(fā)展 ，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)的生產(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；它是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要手段。在礦井的防災(zāi)、減災(zāi)方面以及提高生產(chǎn)效率方面起著重要作用，是礦井生產(chǎn)實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)代 化管理的一個(gè)重要標(biāo)志!

2　調(diào)校儀在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的功能與應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)實(shí)際中，對(duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用提出了具體要求《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：煤礦 企業(yè) 應(yīng)建立安全儀表計(jì)量檢驗(yàn)制度。安全監(jiān)控設(shè)備必須定期進(jìn)行調(diào)試、校正，每月至少1次。甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測(cè)設(shè)備，每10d必須使用校準(zhǔn)氣樣和空氣樣調(diào)校1次。每10d必須對(duì)甲烷超限斷電功能進(jìn)行測(cè)試。為了貫徹執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》。確保煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和安全監(jiān)測(cè)裝置的正常運(yùn)行，充分發(fā)揮其作用，保障安全生產(chǎn)，就得對(duì)甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀等采用載體催化元件的甲烷檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)行調(diào)試、校正、每月至少一次。另外煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范即aq1029標(biāo)準(zhǔn)對(duì)監(jiān)控儀器調(diào)校也有如下要求：

(1)安全監(jiān)控設(shè)備必須按產(chǎn)品使用說明書的要求定期調(diào)校。

(2)安全監(jiān)控設(shè)備使用前和大修后，必須按產(chǎn)品使用說明書的要求測(cè)試、調(diào)校合格，并在地面試運(yùn)行24h～48h方能下井。

(3)采用催化燃燒原理的甲烷傳感器、便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀、甲烷檢測(cè)報(bào)警礦燈等，每隔10天必須使用校準(zhǔn)氣體和空氣樣，按產(chǎn)品使用說明書的要求調(diào)校一次。調(diào)校時(shí)，應(yīng)先在新鮮空氣中或使用空氣樣調(diào)校零點(diǎn)，使儀器顯示值為零，再通入濃度為1％～2％ch 4 的甲烷校準(zhǔn)氣體，調(diào)整儀器的顯示值與校準(zhǔn)氣體濃度一致，氣樣流量應(yīng)符合產(chǎn)品使用說明書的要求。

(4)除甲烷載體催化原理以外的其他氣體監(jiān)控設(shè)備應(yīng)采用空氣樣和標(biāo)準(zhǔn)氣樣按產(chǎn)品說明書進(jìn)行調(diào)校。風(fēng)速傳感器選用經(jīng)過標(biāo)定的風(fēng)速計(jì)調(diào)校。溫度傳感器選用經(jīng)過標(biāo)定的溫度計(jì)調(diào)校。其他傳感器和便攜式檢測(cè)儀器也應(yīng)按使用說明書要求定期調(diào)校。

(5)安全監(jiān)控設(shè)備的調(diào)校包括零點(diǎn)、顯示值、報(bào)警點(diǎn)、斷電點(diǎn)、復(fù)電點(diǎn)、控制邏輯等。

(6)每隔10d必須對(duì)甲烷超限斷電閉鎖和甲烷風(fēng)電閉鎖功能進(jìn)行測(cè)試。

(7)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的分站、傳感器等裝置在井下連續(xù)運(yùn)行6個(gè)月～12個(gè)月，必須升井檢修。

因此，調(diào)校儀在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用很廣。它屬于工作計(jì)量器具。它的計(jì)量正確與否直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)和安全。因此，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局將其列為工作計(jì)量器具強(qiáng)制檢定的第四十六項(xiàng)，并頒發(fā)了國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程jjc677—90。甲烷調(diào)校儀主要用于對(duì)煤礦井下及其他行業(yè)易燃易爆環(huán)境中正在使用中的多種傳感器進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)和檢校，確保其性能良好，量值。我們目前研制的智能型甲烷調(diào)校儀具備以下功能：①對(duì)各種便攜式甲烷報(bào)警器，瓦斯斷電儀調(diào)校，通過對(duì)不同濃度的甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)行流量控制，地對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)校。②對(duì)一氧化碳傳感器進(jìn)行調(diào)校。③配備標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，壓力表可對(duì)溫度傳感器，負(fù)壓傳感器進(jìn)行調(diào)校。(利用工作時(shí)傳感器顯示不同數(shù)值對(duì)應(yīng)不同頻率來調(diào)校)④對(duì)傳感器斷電點(diǎn)，復(fù)電點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)指示。

2.1調(diào)校儀應(yīng)用簡(jiǎn)介

2.2.1概述

本調(diào)校檢測(cè)儀采用現(xiàn)代 電子 技術(shù)，頻率、電流、電壓采用數(shù)碼顯示，可對(duì)各種礦用(如甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、溫度和負(fù)壓等)傳感器進(jìn)行調(diào)校和檢測(cè)。該儀器可用各種標(biāo)準(zhǔn)氣體(如：ch 4 、co等)。裟有標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，通過對(duì)不同濃度的氣體進(jìn)行流量控制，加入傳感器，地對(duì)其調(diào)校，同時(shí)還可對(duì)傳感器斷電點(diǎn)、復(fù)電點(diǎn)數(shù)進(jìn)行檢測(cè)指示。此外還給外部提供穩(wěn)壓、恒流電源。交流輸出(ac127v、ac380v、a(2660v)為不同分站提供電源。直流輸出電壓0～30v．電流大于等于2a。該儀器操作簡(jiǎn)單方便、顯示直觀清晰，可以使您在較短的時(shí)間內(nèi)安全、方便地使各種傳感器校正到產(chǎn)品合格狀態(tài)。

2.2.2技術(shù)參數(shù)

(1)檢測(cè)范圍及功能：①頻率：0～10khz；②電流：0～199.9ma；③電壓：0～19.99v；④具有斷電、復(fù)電信號(hào)指示功能；⑤可輸出acl27、v、ac380v、ac660v一種電壓，功率大于等于60w；⑥電源可輸出電壓：dc0～30v連續(xù)可調(diào)，輸出電流：dc0～2a連續(xù)可調(diào)；⑦流量調(diào)整范圍：60ml／min～600ml／min

(2)輸入電源：ac220v±10％

(3)工作環(huán)境條件：溫度：0～40℃　相對(duì)濕度：≤90％

(4)外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高460mm×550mm×1094mm

2.2調(diào)校儀原理

由于現(xiàn)在的傳感器多采用載體催化原件，在日常的使用中，催化原件不斷地與各種氣體接觸催化，經(jīng)過一段時(shí)間后，必定會(huì)有不的現(xiàn)象，調(diào)校儀就是將這些不的傳感器加以校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)，通人標(biāo)準(zhǔn)氣體，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度，將黑白原件的精度調(diào)整成和標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度一樣，達(dá)到校準(zhǔn)的目的。

2.3調(diào)校儀在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的使用

2.3.1使用方法

(1)將調(diào)校檢測(cè)儀的電源線接人220v交流電，根據(jù)實(shí)際需要將電源輸出線與分站等連接好(127v、380v、660v如不檢修分站或不需此組電源則可跳過此步)。把流量計(jì)的輸出接到被測(cè)傳感器上，把傳感器的連接線接到儀器面板上的接線排)，順序接“十”、“一”、“信”、“斷”從左到右連接好。轉(zhuǎn)動(dòng)面板上一的轉(zhuǎn)換開關(guān)，使儀器的輸入與傳感器的信號(hào)輸出制式相對(duì)應(yīng)，(在此例中將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到頻率處)，調(diào)整電源面板上電壓旋轉(zhuǎn)鈕(粗調(diào))到最小處(左旋)。

(2)打開面板上的電源開關(guān)，這時(shí)您將看到面板上的電源指 示燈，電壓指示表、電流指示表、頻率指示表都已有了顯示，過1min后儀器達(dá)到穩(wěn)定狀念。

(3)調(diào)整電壓旋鈕(粗調(diào))使電源電壓與傳感器上的輸入電壓相匹配，打開氣瓶閥門開關(guān)。調(diào)節(jié)減壓表，流量計(jì)，給傳感器供人標(biāo)準(zhǔn)氣體。這時(shí)儀器上方將有與您傳感器相對(duì)應(yīng)的指示，(即頻率型的傳感器由頻率表顯示頻率數(shù)字，電流型的傳感器由電流表顯示電流數(shù)字，電壓型的傳感器由電壓表顯示電壓數(shù)字)。

2.3.2調(diào)校

(1)可對(duì)傳感器以下6個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或設(shè)置：可對(duì)傳感器零點(diǎn)、精度、報(bào)警值、斷電值、復(fù)電值、頻率輸出范圍。

(2)調(diào)零：通電10min后使用遙控器對(duì)傳感器的顯示窗口，按一下“開關(guān)”鍵，傳感器進(jìn)入調(diào)零狀態(tài)，此時(shí)傳感器的千位數(shù)顯示“0”并閃爍。將流量計(jì)的接入端口通人純凈的標(biāo)準(zhǔn)空氣，調(diào)整面板上流量計(jì)，使流量為200ml／min，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按一下遙控器的“向下”鍵傳感器自動(dòng)歸零，這時(shí)檢測(cè)儀面板上．的頻率輸出應(yīng)為5 hz(此例中傳感器輸出頻率范圍是：5hz～15hz)

(3)調(diào)精度：傳感器凋零后，按一下遙控器的“轉(zhuǎn)換”。傳感器進(jìn)入調(diào)精度狀態(tài)，此時(shí)傳感器的千位數(shù)顯示‘1’，并閃爍。對(duì)流量計(jì)輸入端輸入0～3％的ch 4 標(biāo)準(zhǔn)氣，調(diào)整流量使流量為200ml／min，待讀數(shù)穩(wěn)定后，通過遙控器的“上”“下”，使傳感器的顯示數(shù)值與所用標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度一致，然后查看面板上頻率表輸出的數(shù)字是否與傳感器的輸出頻率相吻合。(傳感器的輸出頻率可由說明書決定的頻率上 計(jì)算 出來如本例可查看下表讀取頻率數(shù))。

頻率輸出甲烷傳感器對(duì)應(yīng)表(此例傳感器頻率輸出范圍是：5hz～15hz)。

(4)報(bào)警值設(shè)置：調(diào)滿度后，按一下遙控器的“轉(zhuǎn)換”，傳感器進(jìn)人報(bào)警值的設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)傳感器的千位顯示“h”并閃爍，通過遙控器的“上”“下”鍵，即可設(shè)置報(bào)警值。

(5)斷電值設(shè)定：報(bào)警值設(shè)定以后，按一下遙控器的“轉(zhuǎn)換”鍵，傳感器進(jìn)入斷電值設(shè)定狀念，此時(shí)傳感器的千位數(shù)顯示“d”并閃爍。通過按遙控器的“向上”、“向下”鍵，即可設(shè)定斷電值。

(6)復(fù)電值設(shè)定：斷電值設(shè)定以后，按一下遙控器的“轉(zhuǎn)換”鍵，儀器進(jìn)入復(fù)電值設(shè)定狀態(tài)，此時(shí)儀器的千位數(shù)顯示“f”并閃爍。通過按遙控器的“向上”、“向下”鍵，即可設(shè)定復(fù)電值。在調(diào)校過程中，若發(fā)現(xiàn)頻率表顯示數(shù)值與ch 4 濃度不符合對(duì)應(yīng)關(guān)系且偏差較大，則該傳感器應(yīng)找廠家或?qū)I(yè)人員檢修，方可使用。本儀器在對(duì)傳感器的斷電信號(hào)輸出檢測(cè)時(shí)對(duì)傳感器為高電頻指示燈亮；低電頻時(shí)指示燈滅快際檢測(cè)時(shí)要根據(jù)不同傳感器輸出的信號(hào)決定)。

2.3.3ka型調(diào)校檢測(cè)儀管理注意事項(xiàng)

(1)調(diào)校檢測(cè)儀儀表盤應(yīng)根據(jù)有關(guān)要求，由專業(yè)人員操作，嚴(yán)禁無關(guān)人員隨意操作，以防損壞影響正常使用。

(2)各儀表及接線柱如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)分析查找原因。并查閱使用說明書，如有需要應(yīng)及時(shí)與生產(chǎn)廠家取得聯(lián)系。以便妥善處理。

(3)傳感器引線與調(diào)校檢測(cè)儀的連接不可接錯(cuò)。否則。容易損壞傳感器及儀器。

(4)使用前應(yīng)當(dāng)先檢查儀表及其他相關(guān)部件工作是否正常。確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行調(diào)校和檢測(cè)。

(5)根據(jù)調(diào)校檢測(cè)的步驟操作各開關(guān)(電源開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)流量旋鈕等)

(6)調(diào)校檢測(cè)完畢后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉氣體閥門以及各開關(guān)井撤出傳感器和分站的連線。

3　結(jié)束語

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在硬件和技術(shù)方面在不斷的 發(fā)展 ，但是在應(yīng)用和管理方面同樣需要更多的研究，需進(jìn)一步走向正規(guī)，有時(shí)在那些安裝了全套近期型的 現(xiàn)代 化安全設(shè)備的煤礦中，安全設(shè)備的使用也是大有問題。調(diào)校儀在監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和管理方面起到了比較重要的作用，為系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)的度提供了有力的保障。煤礦安全防護(hù)工作關(guān)系重大．需要我們專業(yè)技術(shù)人員在理論和實(shí)踐應(yīng)用方面做深入大量的工作和研究。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)頻率信號(hào)研究

礦井中對(duì)環(huán)境參數(shù)的連續(xù)不間斷監(jiān)測(cè)是通過安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。他的報(bào)警是利用氣體傳感器技術(shù)，將檢測(cè)到的氣體濃度和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在一定濃度值時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的聲光報(bào)警，提醒正在作業(yè)的人員進(jìn)行相應(yīng)的處理，避免不安全事故的發(fā)生，對(duì)保障煤礦安全生產(chǎn)起著非常重要的作用，那么于此同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備的使用至關(guān)重要，安裝位置要有一定規(guī)范。

1監(jiān)測(cè)監(jiān)控使用情況簡(jiǎn)介

1）監(jiān)測(cè)情況簡(jiǎn)介。一號(hào)煤礦的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司的KJ95N型煤礦綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)、顯示瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、一氧化碳、粉塵、溫度、風(fēng)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù)，具有故障閉鎖和報(bào)警、就地和異地超限斷電、風(fēng)電瓦斯閉鎖。安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)傳輸采用信號(hào)電纜和光纖相結(jié)合的傳輸方式。設(shè)備使用的是該公司生產(chǎn)的JFl6B型通用監(jiān)控分站和與子匹配的瓦斯、風(fēng)速、溫度、粉塵、一氧化碳傳感器。2）存在問題。一號(hào)煤礦采用監(jiān)控分站安裝在回風(fēng)順槽內(nèi)，與回風(fēng)流處傳感器在同一位置，容易造成安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等故障，大致有以下幾點(diǎn)：a.違反《安全規(guī)程》、AQ6201-2006和AQ1029-2007安全監(jiān)測(cè)儀器使用管理?xiàng)l列；b.監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站易受到回風(fēng)順槽潮濕空氣的侵蝕，造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)；c.容易成傳輸“隱形”故障，維護(hù)維修不便；以上問題容易造成設(shè)備使用壽命減短，所以必須挪移我礦安裝在回風(fēng)順槽的監(jiān)控分站。

2安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)點(diǎn)分析

1）主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)。a.電源采用KDW65型本質(zhì)安全型電源，本電源有三路18V直流本安電源輸出，其中第1路與第2路可用于傳感器供電，第3路用于KJF18B型通用監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站供電。b.傳感器主要參數(shù)如下：瓦斯傳感器：工作電壓：直流18V；工作電流：≥65mA；測(cè)量范圍：0～4%；輸出頻率：200～1000Hz頻率。風(fēng)速傳感器：工作電壓：直流10～18V；工作電流：≥45～60mA；測(cè)量范圍：0.4～15m/s；頻率輸出：200Hz～1000Hz。一氧化碳傳感器：工作電壓：直流18V；工作電流：≥100mA；測(cè)量范圍：0～1000×10-6CO頻率輸出；200～1000Hz。粉塵傳感器：工作電壓直流18V；工作電流：≤300mA測(cè)量范圍：0～1000mg/m3，頻率輸出：200～1000Hz。溫度傳感器：工作電壓：直流8～18V；工作電流：≥30mA；測(cè)量范圍：-5℃～+45℃；頻率輸出：200Hz～1000Hz。c.KJF18B型通用監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站有兩列信號(hào)輸入端子，左列為模擬量輸入，共8路信號(hào)輸入，右列為8路開關(guān)量信號(hào)輸入。2）頻率信號(hào)分析。頻率信號(hào)，通常是由于信號(hào)的帶寬而起的作用。帶寬是信號(hào)頻譜的寬度，也就是信號(hào)的較高頻率分量與低頻率分量之差。信道帶寬則限定了允許通過該信道的信號(hào)下限頻率和上限頻率，也就是限定了一個(gè)頻率通帶。如果信號(hào)與信道帶寬相同且頻率范圍一致，信號(hào)能不損失頻率成分地通過信道；但頻率信號(hào)不可以遠(yuǎn)距離傳輸，易受外界干擾，且如果采用獨(dú)立的信道傳輸線纜重復(fù)敷設(shè)嚴(yán)重。可以看出傳感器頻率全部在200～1000Hz。即帶寬相同，且低頻率基點(diǎn)相同，可以在同一信道上傳輸，即回風(fēng)流處5臺(tái)傳感器的信號(hào)負(fù)極線纜可以復(fù)用，得出以下改造措施：a.同一基點(diǎn)（信號(hào)負(fù)極）可以采用同一根線纜；b.不同信道之間的區(qū)分可以由不同線纜與同一根線纜（同一基點(diǎn)）之間配合。傳輸配合圖如下：由上圖可以看出A為公共信號(hào)基點(diǎn)，B、C、D、E與A基點(diǎn)組合不同信號(hào)的配合線纜，所以AB之間配合是風(fēng)速傳感器信號(hào)，AD之間配合是瓦斯傳感器信號(hào)等。

3實(shí)際應(yīng)用

因?yàn)樵纫惶?hào)煤礦監(jiān)控分站與傳感器同時(shí)安裝回風(fēng)順槽的10到15米的位置，所以在改造過程中分站如果搬遷，勢(shì)必造成每臺(tái)傳感器與分站之間線纜延長(zhǎng)，線纜重復(fù)敷設(shè)嚴(yán)重，綜上所述材料的選擇可以依照下列幾點(diǎn)考慮。

3.1材料選用使用說明

1）首先采用MYJ3*2.5+1*2.5型信號(hào)電纜做為回風(fēng)流處所有傳感器電源線纜，其芯線分為“紅”“黃”“藍(lán)”“綠”。兩兩一組引接18V直流電源，共兩組18V電源。2）信號(hào)線纜采用MHYVP1*7*7/0.52型的7芯信號(hào)電纜，其芯線分為“紅”“白”“藍(lán)”“綠”“黑”“黃”“紫”，將回風(fēng)流處傳感器信號(hào)負(fù)極公用1色“白”，其余顏色為各個(gè)傳感器信號(hào)正，其中瓦斯信號(hào)正采用“紅”，風(fēng)速信號(hào)正采用“藍(lán)”一氧化碳信號(hào)正采用“綠”溫度信號(hào)正采用“黑”粉塵信號(hào)正采用“黃”紫色為備用信號(hào)芯線。

3.2接線工藝

1）MYJ3*2.5+1*2.5型信號(hào)電纜輸入側(cè)一段直接接入KDW65型本質(zhì)安全型電源18V電源輸出。共引出兩路（“紅”“黃”為單獨(dú)1組18v，“藍(lán)”“綠”為單獨(dú)1組18v），線纜輸出側(cè)接入回風(fēng)流處接線盒內(nèi)。2）MHYVP1*7*7/0.52型信號(hào)電纜始段直接接入KJF18B型通用監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站，將線纜“白”色全部接入監(jiān)控分站左列端子的信號(hào)負(fù)極上。其余線纜按照如下連接：a.瓦斯信號(hào)正采用“紅”；b.風(fēng)速信號(hào)正采用“藍(lán)”；c.一氧化碳信號(hào)正采用“綠”；d.溫度信號(hào)正采用“黑”；e.粉塵信號(hào)正采用“黃”。依照色譜順序，分別接入左列端子的第1路瓦斯，2路風(fēng)速，3路一氧化碳、4路溫度、5路粉塵每組端子排的信號(hào)正。而MHYVP1*7*7/0.52型信號(hào)電纜末端也接入回風(fēng)流處接線盒內(nèi)。

4結(jié)論

以一號(hào)煤礦613工作面為列改造，分站搬出回風(fēng)順槽后傳感器運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)，且“瓦斯電閉鎖”功能正常，達(dá)到了預(yù)期改造目的，且安裝位置符合《安全規(guī)程》、AQ6201-2006和AQ1029-2007安全監(jiān)測(cè)儀器使用管理?xiàng)l列；消除了監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站受到潮濕空氣侵蝕的危害，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，消滅了“隱形”故障。

作者：朱元軍 單位：陜西陜煤黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:基于無線移動(dòng)技術(shù)的煤礦井下瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

摘要：瓦斯是古代植物在堆積成煤炭的過程初期，由纖維素和有機(jī)質(zhì)在厭氧菌的作用下，分解而成無色、無味的氣體，當(dāng)在井下進(jìn)行采煤作業(yè)時(shí)，達(dá)到一定的濃度后，就會(huì)使人缺氧而窒息，甚至發(fā)生燃燒或爆炸。本文中介紹的無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以將井下移動(dòng)的便攜武檢查儀進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過人員的移動(dòng)不斷地監(jiān)控各個(gè)區(qū)域、各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的瓦斯?jié)舛龋?shù)據(jù)自動(dòng)上傳至主計(jì)算機(jī)，當(dāng)出現(xiàn)瓦斯超標(biāo)時(shí)，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)閉鎖進(jìn)行控制，或者發(fā)出警報(bào)，通過煤礦井下無線移油咚辜嗖庀低車姆治觶闡述其優(yōu)缺點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)煤礦技術(shù)型創(chuàng)新提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦井下；無線移動(dòng)；瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

瓦斯是威脅煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問題之一。據(jù)不統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的高瓦斯礦井占全體礦井的50%左右，瓦斯事故所造成的人員傷亡總?cè)藬?shù)，占礦難總傷亡人數(shù)的60%以上，并且在所有礦難中，瓦斯事故幾乎接近于七成，因此所有煤礦的瓦斯監(jiān)控，都是煤礦安全管理部門的核心監(jiān)控項(xiàng)目，是所有安全工作中最重要的組成部分。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦井下的瓦斯?jié)舛龋鱾€(gè)煤礦采用了各種瓦斯監(jiān)控的方法，用以保障井下正常的生產(chǎn)活動(dòng)。

1.傳統(tǒng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題及不足

傳統(tǒng)的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩大類：一類是固定式監(jiān)控，所采用的檢測(cè)設(shè)備是瓦斯傳感器；另一類是移動(dòng)式監(jiān)控，所采用的監(jiān)測(cè)設(shè)備為個(gè)人便攜式瓦檢儀。

1.1固定式瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

固定式瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)主要的組成部分有：瓦斯傳感器、地面監(jiān)控系統(tǒng)、井下監(jiān)控系統(tǒng)等，固定在煤礦井下的瓦斯傳感器，將井下監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過井下監(jiān)控系統(tǒng)，將監(jiān)測(cè)的信息傳遞到地面的控制中心，以實(shí)現(xiàn)井下瓦斯的全天候監(jiān)控，固定式的瓦斯監(jiān)控設(shè)備采用的是有線連接的方式，雖然監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定、，但是還存在很多弊端。

及時(shí)、固定式瓦斯監(jiān)控體系存在監(jiān)控盲區(qū)；

第二、瓦斯傳感器后期維護(hù)問題；

第三、人為破壞。

1.2移動(dòng)式瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

移動(dòng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)與固定傳感器不同的是，由瓦檢人員攜帶便攜式的瓦斯檢測(cè)儀，進(jìn)入到生產(chǎn)區(qū)域，進(jìn)行流動(dòng)性檢查，當(dāng)進(jìn)入到一個(gè)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)的區(qū)域內(nèi)，瓦斯檢測(cè)儀就會(huì)發(fā)出聲光警報(bào)，瓦檢人員需要立即通知井上調(diào)度中心，采取相應(yīng)的安全措施，便攜式瓦斯檢測(cè)儀體積小、使用方便，但是同樣存在很多問題。

及時(shí)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨意性較大；第二、監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)不能聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、不能自動(dòng)上傳，即使把數(shù)據(jù)上報(bào)到調(diào)度中心，數(shù)據(jù)的滯后性也很明顯；第三、人為因素明顯，在監(jiān)測(cè)過程中，對(duì)于人員素質(zhì)的要求很高，如果大量不利的人為因素出現(xiàn)，必然會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不性。

2.無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)組成及工作原理

針對(duì)固定式（固定瓦斯傳感器）及移動(dòng)式（便攜式瓦斯檢測(cè)儀）監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷，由此產(chǎn)生了無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它是通過無線通信技術(shù)，將便攜式瓦斯檢測(cè)儀中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳遞給調(diào)度中心，完成全區(qū)域監(jiān)控。在實(shí)際組成煤礦井下整體瓦斯監(jiān)控體系時(shí)，首先需要解決煤礦井下無線信號(hào)大面積覆蓋的問題，其次要形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，充分利用無線移動(dòng)技術(shù)，將井下便攜式瓦檢儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，上傳到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全程監(jiān)控。無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括：終端監(jiān)測(cè)儀、無線收發(fā)器、定位裝置、數(shù)據(jù)通信接口以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)幾個(gè)方面。

為了保障上傳的瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與井下位置保持一致性，也就要確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置，需要在井下無線信號(hào)覆蓋的地方加裝定位裝置，定位器不斷的發(fā)出位置信息，與無線瓦檢儀傳遞的數(shù)據(jù)一起反饋給地面；同時(shí)地面計(jì)算機(jī)也可以通過操作系統(tǒng)向井下人員發(fā)送報(bào)警信息，通過聲音、閃光、震動(dòng)等形式，提醒井下工作人員，現(xiàn)在的瓦斯?jié)舛纫呀?jīng)超標(biāo)，為井下人員的撤離及井上人員的救援提供參考。

3.無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)功能

無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了井下信號(hào)的多方位覆蓋，有效解決了固定式瓦斯傳感器存在的監(jiān)控盲區(qū)問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，解決了傳統(tǒng)便攜式瓦斯檢測(cè)儀存在的數(shù)據(jù)滯后及人為現(xiàn)象嚴(yán)重的問題。各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以及時(shí)上傳，由各個(gè)井下監(jiān)測(cè)分站將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，其主要的系統(tǒng)功能有：

及時(shí)、瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，監(jiān)控區(qū)域覆蓋于整個(gè)煤礦井下。

第二、便攜式瓦斯檢測(cè)儀與井下監(jiān)測(cè)分站及井上調(diào)度中心形成聯(lián)網(wǎng)體系，可以及時(shí)時(shí)間將數(shù)據(jù)信息反饋給地面調(diào)度部門。

第三、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行自動(dòng)的分析及保存，有利于井上分析處理相關(guān)問題，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)，具有自動(dòng)閉鎖及聲光報(bào)警等功能。

第四、具有一定的定位功能，方便地面調(diào)度中心對(duì)瓦檢員的井下移動(dòng)軌跡，進(jìn)行相關(guān)的跟蹤，進(jìn)行移動(dòng)線路間數(shù)據(jù)的相互對(duì)比，防止人為因素現(xiàn)象產(chǎn)生。

第五、無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)具有雙向通信功能，如果地面調(diào)度中心有緊急事件需要通知時(shí)，可以通過收發(fā)短信的形式，將信息發(fā)送到單個(gè)或整體的瓦斯監(jiān)測(cè)儀上，煤礦井下人員當(dāng)遇到突發(fā)事件時(shí)，也可以反向向地面調(diào)度中心發(fā)出求救信號(hào)，以獲得及時(shí)的救援。

4.無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)儀關(guān)鍵問題分析

4.1煤礦井下信號(hào)覆蓋問題

煤礦井下的巷道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巷道里面有錯(cuò)綜復(fù)雜的分支、拐彎以及各個(gè)工作面，還有生產(chǎn)設(shè)備、皮帶車輛等障礙物的存在，所以要實(shí)現(xiàn)井下信號(hào)的多方位連續(xù)覆蓋，其實(shí)并不容易。首先要在大巷中設(shè)立瓦斯監(jiān)測(cè)分站，并且數(shù)量要進(jìn)行保障，同時(shí)這些分站的位置要相對(duì)固定，分站與分站之間用有線電纜進(jìn)行連接，作為信號(hào)處理的中轉(zhuǎn)站，從每個(gè)分站中引出多個(gè)無線信號(hào)收發(fā)器，充分分布于分站周邊的各個(gè)區(qū)域，如：工作面、掘進(jìn)面、分支巷道等，分站與無線信號(hào)收發(fā)器之間也采用有線電纜進(jìn)行連接，以方便后期無線信號(hào)收發(fā)器的日常維護(hù)。

當(dāng)無線信號(hào)收發(fā)器鋪設(shè)完成后，需要從無線收發(fā)器中引出多條信號(hào)電纜作為信號(hào)天線，沿著所需要覆蓋的區(qū)域進(jìn)行鋪設(shè)，有信號(hào)電纜的地方就有無線信號(hào)，總體來說只要人可以進(jìn)駐的地方，信號(hào)電纜就可以鋪設(shè)到哪，沒有區(qū)域的限制，同時(shí)信號(hào)也不會(huì)隨著巷道的分支及拐彎而受到影響。

4.2便攜式瓦斯檢測(cè)儀的定位問題

信號(hào)收發(fā)器可接收的范圍往往涉及幾百米的空間，在同一個(gè)范圍區(qū)域內(nèi)，有時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)便攜式瓦斯檢測(cè)儀同時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)，因此需要對(duì)每一臺(tái)便攜式瓦斯檢測(cè)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，這就需要通過定位裝置來得以完成，定位器是由電池供電的小型無線設(shè)備，通過事先在地面數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行輸入位置，它會(huì)不斷地向外發(fā)送其特有的位置數(shù)據(jù)信息，當(dāng)瓦檢員到達(dá)一個(gè)區(qū)域后，在它附近的定位設(shè)備就會(huì)向地面調(diào)度中心把當(dāng)前的位置信息及瓦斯數(shù)據(jù)信息一起進(jìn)行上報(bào)，并由地面上的瓦斯監(jiān)控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一處理。

5.結(jié)語

通過以上的分析，我們發(fā)現(xiàn)無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)個(gè)人便攜式瓦斯監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行了統(tǒng)一集中的管理，整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳方面及雙向數(shù)據(jù)通信方面有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)，所以在2009年全國(guó)煤炭瓦斯防治工作會(huì)議中，將無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定位為先進(jìn)適用技術(shù)。目前，煤礦井下的無線移動(dòng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)完成了相關(guān)的開發(fā)及準(zhǔn)備工作，相關(guān)行業(yè)部門已經(jīng)得到了充分的認(rèn)證，并且已經(jīng)在一些大新型煤礦中得以實(shí)際運(yùn)用。該系統(tǒng)的推廣，必然會(huì)對(duì)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)及瓦斯事故預(yù)防提供積極方面的意義，對(duì)我國(guó)整個(gè)煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)提供堅(jiān)強(qiáng)的保護(hù)。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦工作面的應(yīng)用

摘 要：全國(guó)“十三五”能源規(guī)劃工作會(huì)議提出，堅(jiān)持“節(jié)約、清潔、安全”的發(fā)展方針，落實(shí)“節(jié)能優(yōu)先、立足國(guó)內(nèi)、 綠色低碳、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”四大戰(zhàn)略，能源行業(yè)控量節(jié)能成為新形勢(shì)下國(guó)家能源戰(zhàn)略的主題，采礦行業(yè)耗電量大，是能效監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)單位。將煤礦建設(shè)成為具備節(jié)能形勢(shì)分析、能效分析、碳排放分析等功能，為相關(guān)部門提高節(jié)能調(diào)控和管理措施的前瞻性、針對(duì)性和有效性，為企業(yè)提升能源精細(xì)化管理水平提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：綠色低碳；能源戰(zhàn)略；能源規(guī)劃；控量節(jié)能；能效監(jiān)測(cè)

為實(shí)時(shí)反饋工作面及重點(diǎn)耗能設(shè)備能效狀況，促進(jìn)工作面能效水平總體提升；同時(shí)在國(guó)家發(fā)改委對(duì)“千萬噸級(jí)高效綜采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目”進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)能夠提供詳實(shí)的能效歷史數(shù)據(jù)支撐，開發(fā)出一套能夠提升工作面的能效水平的系統(tǒng)成為高產(chǎn)礦井關(guān)注和研究的重點(diǎn)。

1 系統(tǒng)研究背景及意義

煤炭工業(yè)在發(fā)展過程中不協(xié)調(diào)、不平衡、不可持續(xù)問題依然突出。“大馬拉小車”的傳統(tǒng)低效采煤模式普遍存在，生產(chǎn)過程能源消耗不合理，采煤機(jī)械化程度與先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家仍有較大差距。行業(yè)總體生產(chǎn)效率遠(yuǎn)低于先進(jìn)產(chǎn)煤國(guó)家水平。

2 能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)。系統(tǒng)綜合運(yùn)用測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)（主要是電量和產(chǎn)量）的綜合管理。

能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以電量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)作為支撐，電量數(shù)據(jù)主要來自工作面組合開關(guān)、變頻中心等設(shè)備，通過RS485或TCP/IP協(xié)議進(jìn)入礦井高速工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，設(shè)備利用Modbus RTU、OPC等接口對(duì)外發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來自礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的OPC傳輸通道。電量和產(chǎn)量數(shù)據(jù)都集成到工作面數(shù)字化集成平臺(tái)的過程數(shù)據(jù)庫中，然后經(jīng)過程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)。

3 系統(tǒng)功能

能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量?jī)x表、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和地面計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)等構(gòu)成，對(duì)工作面煤炭產(chǎn)量、總用電量及主要耗能設(shè)備消耗電量進(jìn)行計(jì)量、采集、傳輸、存儲(chǔ)、匯總、分析、上報(bào)、評(píng)價(jià)、預(yù)警，具體實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）參數(shù)采集：所有時(shí)段工作面產(chǎn)量、總用電量、重點(diǎn)耗能設(shè)備用電量等數(shù)據(jù)的采集、傳輸、過濾、存儲(chǔ)；（2）能效計(jì)算：根據(jù)采集的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，對(duì)工作面總能效指標(biāo)、主要耗能設(shè)備能效指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算；（3）能效指標(biāo)評(píng)估：對(duì)采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)等主要耗能設(shè)備工序能耗進(jìn)行計(jì)算，并與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)值進(jìn)行比較，形成等級(jí)評(píng)價(jià)；（4）能效指標(biāo)預(yù)警：對(duì)工序能耗指標(biāo)超標(biāo)的重點(diǎn)耗能設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，提示管理者進(jìn)行調(diào)整；（5）歷史數(shù)據(jù)查詢：在任一設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)設(shè)備及整個(gè)19108工作面實(shí)際能效指標(biāo)查詢，評(píng)價(jià)情況查詢、預(yù)警指標(biāo)查詢等。（6）報(bào)表功能：多種報(bào)表的生成和打印功能。

4 成果展示

該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的展示實(shí)時(shí)用電情況，并能自動(dòng)生成各類報(bào)表和圖表。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)測(cè)算，在工作面可持續(xù)生產(chǎn)的七年中，掘進(jìn)工程量預(yù)計(jì)減少6872m，平均每年減少981m。按照配置情況，掘進(jìn)機(jī)容量260KW，掘進(jìn)順槽皮帶四部4×2×75KW，壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行容量2×250KW（壓風(fēng)機(jī)約60%供給掘進(jìn)系統(tǒng)），忽略其他負(fù)荷，掘進(jìn)工程機(jī)械負(fù)荷合計(jì)1160KW。（260+2×4×75+2×250×0.6）裝備運(yùn)行負(fù)荷率按70%考慮，每年掘進(jìn)工程節(jié)電量為474萬kwh，折583噸標(biāo)煤；七年累計(jì)節(jié)電3318萬kwh，折4078噸標(biāo)煤。

6 社會(huì)效益分析

加快高新技術(shù)向傳統(tǒng)行業(yè)滲透，有效地緩解制約煤礦安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)煤炭產(chǎn)I實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)促進(jìn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，在信息技術(shù)、新材料、先進(jìn)制造技術(shù)、先進(jìn)能源、自動(dòng)化等領(lǐng)域形成一大批有較大帶動(dòng)作用的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群。

7 結(jié)語

本系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋煤礦工作面及重點(diǎn)耗能設(shè)備能效狀況，促進(jìn)工作面能效水平總體提升；同時(shí)在國(guó)家發(fā)改委對(duì)“千萬噸級(jí)高效綜采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目”進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)能夠提供詳實(shí)的能效歷史數(shù)據(jù)支撐，時(shí)了解各生產(chǎn)用能環(huán)節(jié)能源利用狀況，根據(jù)能效目標(biāo)和能效現(xiàn)狀，為管理者提供科學(xué)調(diào)度和后續(xù)改進(jìn)數(shù)據(jù)參考。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:Kj558在線光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦防火上的應(yīng)用

[摘 要]溫度的升高是采空區(qū)自然發(fā)火和氧化速度加快的重要特征指標(biāo)，可以通過溫度變化，更直接地研究采空區(qū)氧化升溫的規(guī)律，預(yù)測(cè)自然發(fā)火的程度。以往掌握采空區(qū)自然發(fā)火規(guī)律依靠煤礦氣相色譜儀分析采空區(qū)氣體，傳統(tǒng)的氣體檢測(cè)方法存在檢測(cè)信息滯后以及增加檢測(cè)的復(fù)雜性等問題，面對(duì)該問題公司引進(jìn)了山東微感光電子有限公司研發(fā)的分布式光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)溫度能實(shí)現(xiàn)無源探測(cè)、實(shí)時(shí)分析、預(yù)報(bào)等功效。

[關(guān)鍵詞]溫度變化 自然發(fā)火 光纖測(cè)溫 檢測(cè)

目前煤自燃主要對(duì)溫度和氣體監(jiān)測(cè)，其中溫度監(jiān)測(cè)主要有無線自組網(wǎng)傳感技術(shù)、紅外熱成像技術(shù)等，無線傳感器可以再采空^布置，監(jiān)測(cè)直接，但成本高，若對(duì)采空區(qū)的溫度場(chǎng)充分了解，需要布置大量的測(cè)點(diǎn)，無法回收，且目前無線自組網(wǎng)傳輸技術(shù)不成熟、需要供電等，限制了該技術(shù)的發(fā)展；紅外熱成像技術(shù)限于煤巖表面溫度監(jiān)測(cè)，要求中間無遮擋物；現(xiàn)在常用的氣體監(jiān)測(cè)手段是束管監(jiān)測(cè)，束管采用氣象色譜儀來對(duì)井下的氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)自燃過程產(chǎn)生的氣體靈敏監(jiān)測(cè)，精度高，監(jiān)測(cè)參數(shù)多，成本低，缺點(diǎn)是束管管路長(zhǎng)，無法保障整個(gè)管路氣密完整，而在采空區(qū)的探頭容易被積水積塵堵塞，且容易被砸斷。針對(duì)上述情況，公司于2014年引進(jìn)了山東微感光電子有限公司研發(fā)的分布式光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并在興安、富力、南山三個(gè)礦井的采煤工作面進(jìn)行了試用，取得了良好的效果。

1、技術(shù)依據(jù)

煤的自燃分為三個(gè)階段：煤在低溫的條件下，能吸附氧生成不穩(wěn)定的化合物，放出少量的熱，這種氧化過程十分隱蔽，稱其為潛伏期；經(jīng)過該階段后，煤的氧化過程加速，發(fā)熱量增加，不能及時(shí)散熱，就加速煤的自燃；如果煤的自熱溫度繼續(xù)升高至臨界溫度（70―80℃）以上，氧化急劇加快，煤的溫度迅速，升至300―500℃時(shí)，就會(huì)發(fā)生燃燒現(xiàn)象，H2、CO、水蒸汽征兆性氣體出現(xiàn)，該階段是防止隱患升級(jí)的有利時(shí)期；當(dāng)溫度達(dá)到800―2000℃時(shí)，煤的燃燒就會(huì)出現(xiàn)明火，此時(shí)基本就沒有辦法施救，只能被迫封閉工作。因此，在工作面回采過程中，對(duì)工作面入風(fēng)巷、回風(fēng)巷及切眼位置進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常，將煤的自然抑制在早期階段，對(duì)控制預(yù)防采空區(qū)自然發(fā)火具有重要意義。

2、光纖測(cè)溫系統(tǒng)工作原理

分布式光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)運(yùn)用拉曼散射和光時(shí)域反射技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)溫度和距離的測(cè)定。

3、光纖測(cè)溫系統(tǒng)組成

光纖測(cè)溫系統(tǒng)主要由測(cè)溫光纜、礦用分布式溫度檢測(cè)儀、井下交換機(jī)、通訊光纜、井上交換機(jī)、井上測(cè)試PC機(jī)部分組成。

4、系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 本質(zhì)安全，不帶電，不受外界電磁場(chǎng)干擾，長(zhǎng)期漂移小；

4.2 復(fù)用能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一線多點(diǎn)、兩維點(diǎn)陣或空間分布的連續(xù)監(jiān)測(cè)；

4.3 采空區(qū)發(fā)火點(diǎn)精準(zhǔn)定位，誤差小，顯示直觀，反應(yīng)迅速。

5、系統(tǒng)使用

煤礦安全生產(chǎn)光纖溫度在線監(jiān)測(cè)及自然發(fā)火預(yù)警系統(tǒng)采用長(zhǎng)距離礦用鎧裝光纜作為溫度傳感器，與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比具有本質(zhì)安全，耐腐蝕，不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，光纜沿走向敷設(shè)于井下巷道、工作面及采空區(qū)內(nèi)，也可直接埋設(shè)于火災(zāi)隱患的高溫區(qū)域，連續(xù)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)距離大范圍的環(huán)境溫度信息，為煤礦井下溫度監(jiān)測(cè)等應(yīng)用提供品質(zhì)的溫度監(jiān)測(cè)方案。該系統(tǒng)的分布可以用于確定發(fā)火點(diǎn)的位置，避免了由于束管漏氣造成的誤差，對(duì)煤礦采空區(qū)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和控制有著重大意義。煤礦安全生產(chǎn)光纖溫度在線監(jiān)測(cè)及自然發(fā)火預(yù)警系統(tǒng)則采用不帶電的感溫光纜作為傳感器，能夠真實(shí)有效的檢測(cè)整個(gè)采空區(qū)內(nèi)部的溫度分布，而采空區(qū)的有害氣體釋放及自然發(fā)火等情況均與溫度有直接的關(guān)系，所以對(duì)采空區(qū)進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)更具有直觀性；本系統(tǒng)通過連續(xù)的監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)視采空區(qū)從起火、自燃到滅火的整個(gè)過程，且可以觀察記錄起火的位置、范圍大小等數(shù)據(jù)，對(duì)采空區(qū)自然發(fā)火的研究有重要意義；感溫光纜可以在回采工作面的回撤過程中連續(xù)監(jiān)測(cè)之前已經(jīng)采完塌落的采空區(qū)內(nèi)部的情況，而不需要等整個(gè)工作面采完后再對(duì)采空區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

基于光纖技術(shù)的采空區(qū)自然發(fā)火系統(tǒng)在興安、富力、南山三個(gè)礦運(yùn)行以來，對(duì)采空區(qū)內(nèi)溫度進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)了三個(gè)礦防滅火工作的開展，提高了礦井抗災(zāi)能力。

6、結(jié)論

6.1 感溫光纜不帶電、可以實(shí)現(xiàn)空間連續(xù)溫度監(jiān)測(cè)，解決了采空區(qū)內(nèi)部溫度檢測(cè)的難題，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性。

6.2 通過分析測(cè)試數(shù)據(jù)，三個(gè)礦井采煤工作面溫度場(chǎng)分布受“三帶”影響，都呈現(xiàn)出一定規(guī)律，采空區(qū)內(nèi)溫度曲線整體上先增高后降低，呈“峰形”變化，符合實(shí)際情況。因此，實(shí)際測(cè)量與采空區(qū)內(nèi)部煤體氧化機(jī)理相吻合，表明該方法是切實(shí)可行的。

6.3 系統(tǒng)提供巷道環(huán)境溫度及采空區(qū)溫度分布及變化趨勢(shì)數(shù)據(jù)，可用來綜合判斷煤的自燃區(qū)域。

6.4 通過光纖測(cè)溫系統(tǒng)反饋的溫度數(shù)據(jù)，指導(dǎo)礦井防火重點(diǎn)區(qū)域，提高了打鉆、灌漿防滅火的效率。

作者簡(jiǎn)介

姚文龍（1982.03― ），男，工程師，學(xué)士，2007年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院安全工程專業(yè)，現(xiàn)在龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司通風(fēng)技術(shù)部防火科從礦井防滅火相關(guān)工作。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:對(duì)KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)探討

【摘 要】微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)90年展起來的一種新型物探技術(shù)。KJ768煤炭微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦微震事件的計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是研究巖土工程中巖體變形破裂現(xiàn)象的一種地球物理學(xué)方法。近年來，在礦山、水利工程、交通隧道、天然氣石油儲(chǔ)存工程、地?zé)峁こ獭⒑藦U料處理工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】微震監(jiān)測(cè)技術(shù) KJ768 應(yīng)用

微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是20世紀(jì)90年展起來的一種新型物探技術(shù)。KJ768煤炭微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦微震事件的計(jì)算機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)融為一體。實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境條件下對(duì)煤礦井下的微震事件變化情況的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析。

1 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

其技術(shù)原理為：巖體發(fā)生破壞前后，將持續(xù)一段時(shí)間以聲波的形式釋放積蓄的能量，從而產(chǎn)生聲發(fā)射與微震等物理現(xiàn)象。通過對(duì)巖體破壞微震動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)，經(jīng)計(jì)算處理，可以得到巖體發(fā)生破壞的微位置坐標(biāo)、詳細(xì)時(shí)間和能量級(jí)別等信息。進(jìn)而結(jié)合地質(zhì)、開采和巖體力學(xué)理論，判別震動(dòng)和能量釋放與開采活動(dòng)的因果關(guān)系，為生產(chǎn)安全提供決策依據(jù)。

2 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成

系統(tǒng)包括六個(gè)組成部分：（1）計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理軟件；（2）GPS授時(shí)裝置；（3）KJJ185礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；（4）KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站；（5）配接傳感器；（6）KDW127/12B礦用隔爆兼本安電源。

2.2 功能及用途

KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)能量大于100J，動(dòng)態(tài)范圍110dB的微震現(xiàn)象。本產(chǎn)品通過井上和井下布置的拾震器對(duì)礦山微震進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可給出礦山微震波的能量、頻譜等特征。

本產(chǎn)品系統(tǒng)軟件能對(duì)礦山微震事件的位置和能量分布進(jìn)行定位處理與可視化顯示，得到巖層活動(dòng)（頂板斷裂、應(yīng)力分布等）情況，可用于礦井沖擊地壓、動(dòng)載礦壓、上行開采等不同災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

2.2.1 功能

（1）實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)采集原始震動(dòng)信號(hào)；（2）可按不同要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波處理；（3）自動(dòng)保存原始數(shù)據(jù)；（4）可進(jìn)行震源定位和震源分析；（5）基于自震式功能的監(jiān)測(cè)區(qū)波速場(chǎng)掃描與應(yīng)力場(chǎng)評(píng)價(jià)，監(jiān)控區(qū)域的CT掃描功能；（6）具有多種不同形式的報(bào)表；（7）靈活處理震動(dòng)信息，多種分析手段；（8）實(shí)時(shí)顯示震動(dòng)信號(hào)波形。

2.2.2 擴(kuò)展功能

（1）可給出監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)巖層活動(dòng)信息；（2）可給出微震震源的時(shí)空分布規(guī)律；（3）可給出監(jiān)控區(qū)域內(nèi)構(gòu)造分布信息；（4）可給出監(jiān)控區(qū)域的高應(yīng)力集中區(qū)域；（5）可給出采動(dòng)區(qū)沖擊地壓危險(xiǎn)的綜合監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果；（6）可進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)區(qū)解危措施效果檢驗(yàn)；（7）可進(jìn)行采動(dòng)影響下異常地質(zhì)區(qū)的巖體活動(dòng)信息。

2.2.3 應(yīng)用案例

（1）可用于動(dòng)載礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)警；（2）可用于沖擊地壓/礦震監(jiān)測(cè)預(yù)警；（3）可用于上行開采監(jiān)測(cè)；（4）可用于煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)預(yù)警；（5）可用于隔水層突水監(jiān)測(cè)。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝

3.1 KJ768-F微震監(jiān)測(cè)分站

KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站（以下簡(jiǎn)稱分站）主要作用是采集傳感器數(shù)據(jù)，與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。分站采用本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)，可用于井下含有瓦斯爆炸性氣體的危險(xiǎn)場(chǎng)所。分站可將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到KJJ185礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過交換機(jī)再將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面計(jì)算機(jī)。

（1）安裝前準(zhǔn)備。根據(jù)煤礦井巷布置圖和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站的覆蓋范圍，事先勘察繪制確定設(shè)備放置站點(diǎn)的位置布局圖。

（2）分站和電源安裝。根據(jù)位置布局圖所確定分站的位置，將分站懸掛在巷道的壁上，因需連接傳感器電纜和通訊電纜分站不宜懸掛太高，方便接線為宜（分站箱子離地1米左右）。將分站箱子固定在巷道壁上的錨桿或者是鐵網(wǎng)上。KDW127/12B礦用隔爆兼本安電源懸掛在分站箱子旁，為分站提供DC12V電源。

（3）分站線路連接。打開分站箱子上蓋，再打開內(nèi)部接線盒，按接線盒內(nèi)部所標(biāo)傳感器各通道順序?qū)鞲衅麟娎|連接到接線盒內(nèi)

（4）傳感器信號(hào)電纜安裝。接線盒內(nèi)傳感器電纜連接順序?yàn)閺淖蟮接遥ㄍǖ?-8），將信號(hào)電纜剝皮并從線纜接口插入分站內(nèi)部，使用剝線鉗剝出線芯，并用十字螺絲刀鎖緊接線盒壓線螺絲。

3.2 GZC-70拾震器

GZC70礦用本安型拾震傳感器（以下簡(jiǎn)稱傳感器）是微震傳感器，可以和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站配接。該產(chǎn)品主要用于采集煤礦微震事件導(dǎo)致的振動(dòng)信號(hào)。也可用于涵洞或其它地下工程的微震監(jiān)測(cè)。產(chǎn)品采用本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)，可用于井下含有瓦斯等爆炸性氣體的危險(xiǎn)場(chǎng)所。

根據(jù)煤礦井巷布置圖和KJ768-F礦用本安型監(jiān)測(cè)分站的覆蓋范圍，事先勘察繪制確定傳感器安裝位置，做成詳細(xì)傳感器安裝位置的布置圖，按布置圖位置打好錨桿。

（1）首先將傳感器轉(zhuǎn)換接頭與巷道中已有的錨桿連接；將轉(zhuǎn)換接頭鎖緊在錨桿上，再將傳感器緊鎖在轉(zhuǎn)換接頭上。（注意：錨桿與巖體不能松動(dòng)，否則影響傳感器信號(hào)接收效果）。

（2）安裝完成后調(diào)整傳感器角度，使傳感器保持垂直放置（如上圖），既傳感器輸出接口朝上，然后鎖緊轉(zhuǎn)換接頭螺絲。

（3）將傳感器電纜連接2通本安接線盒，完成傳感器與分站的電纜連接。

3.3 地面設(shè)備安裝

將電腦主機(jī)和GPS授時(shí)器安裝在監(jiān)控中心，各設(shè)備正常插入通電。主機(jī)網(wǎng)線和GPS授時(shí)器網(wǎng)線連接到井下到監(jiān)控中心環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上，GPS授時(shí)器插入天線和網(wǎng)線，GPS授時(shí)器天線需放在室外開擴(kuò)位置，以便接收GPS信號(hào)。

4 結(jié)語

KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在硬件上實(shí)現(xiàn)了噪聲低、響應(yīng)快、智能化、自動(dòng)化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化功能，相對(duì)其他傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段，具有遠(yuǎn)距離、大區(qū)域、動(dòng)態(tài)、三維、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)空間與時(shí)間連續(xù)等特點(diǎn)。通過專業(yè)化數(shù)據(jù)處理軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)地得到微震事件發(fā)生的三維空間位置和量級(jí)，從而可對(duì)巖體變形破壞情況做出評(píng)價(jià)。KJ768煤礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在十多個(gè)礦或工作面的動(dòng)載礦壓、上行開采、沖擊地壓等煤礦災(zāi)害防治領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，取得了成功。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全運(yùn)行研究分析

[摘 要]煤礦瓦斯災(zāi)害會(huì)給國(guó)家、企業(yè)和人民帶來嚴(yán)重的災(zāi)難。因此，必須建設(shè)完善的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，在防止瓦斯災(zāi)害的同時(shí)，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行顯的尤為重要。本文從煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)電磁兼容性、后備電源使用、防雷接地等入手，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)存在問題，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)。

[關(guān)鍵詞]煤礦 瓦斯監(jiān)測(cè) 安全運(yùn)行 分析

一、電磁兼容性能

目前使用的監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在著假數(shù)干擾問題，盡管有些礦井使用了光纖傳輸，依舊沒有解決冒大數(shù)的頑疾，傳感器信號(hào)向分站傳輸大都采用200-1000Hz頻率制式，分站采用脈沖計(jì)數(shù)方式工作，抗干擾防衛(wèi)能力很差，極容易在此環(huán)節(jié)上引入干擾，現(xiàn)場(chǎng)的干擾源有以下3個(gè)來源：

1、煤礦井下特殊狹小的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，傳感器連線與動(dòng)力電纜很難分開鋪設(shè)，有些地方干脆就是掛在同一個(gè)電纜掛鉤上，大型電器設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)會(huì)釋放出極其強(qiáng)烈的電磁脈沖輻射，強(qiáng)干擾脈沖能在瞬間淹沒傳感器信號(hào)，結(jié)果就造成了“冒大數(shù)”現(xiàn)象。

2、遇有線路接觸不良，譬如接線盒壓線螺栓松動(dòng)，傳感器接插件氧化、連接電纜接頭氧化等等，就會(huì)造連接虛抖，致使規(guī)整的矩形脈沖被“切割”成許多雜散尖脈沖信號(hào)，結(jié)果造成大數(shù)假象。

3、井下變頻設(shè)備工作時(shí)會(huì)釋放強(qiáng)烈的電磁干擾，嚴(yán)重污染電源環(huán)境，干擾信號(hào)通過電源線路竄入分站，輕則造成假數(shù)干擾，嚴(yán)重會(huì)阻塞分站通信，甚至造成分站CPU頻繁死機(jī)。 井下分站和地面計(jì)算機(jī)無法識(shí)別這些比常規(guī)信號(hào)還強(qiáng)烈的干擾，分站將這些干擾信號(hào)作為數(shù)據(jù)處理，就造成了難以克服的“大數(shù)干擾”，干擾問題普遍存在于目前使用的各種系統(tǒng)中，根據(jù)對(duì)神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)所屬14個(gè)礦井進(jìn)行調(diào)研，大多存在誤報(bào)警，且次數(shù)頻繁，極大損害了監(jiān)控設(shè)備的可信度。為了克服脈沖干擾，許多系統(tǒng)都采用軟件干擾濾除方法，即把傳感器多次采集結(jié)果進(jìn)行比較，經(jīng)過多個(gè)采集周期后才能確認(rèn)超限信息的“有效性”，為了加強(qiáng)濾除干擾能力，需要反復(fù)進(jìn)行多次過濾，結(jié)果帶來的是系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，斷電閉鎖動(dòng)作緩慢，使真實(shí)超限的數(shù)據(jù)遲遲不能正確反映上來，無法達(dá)到煤礦安全監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)30秒的低要求。

二、分站后備電電源

目前分站中使用的后備電源，大都是鉛酸免維護(hù)電池，電池放電完畢，一定要立即充電，否則電池機(jī)板將很快硫化損壞！使用中的后備電源，每次放電后，要經(jīng)過48小時(shí)充電方能全部充滿，每天都發(fā)生交流電停電的場(chǎng)合，電池將長(zhǎng)期處于過放電狀態(tài)，不能保障后備時(shí)間且極易損壞電池極板。

下面是幾項(xiàng)蓄電池?fù)p壞的實(shí)例：

（1）井下工作面設(shè)備搬遷時(shí)，往往生產(chǎn)部門首先切斷工作面電源，然后才逐步拆卸設(shè)備，帶有后備電源的分站，在交流電停止那一刻開始，已經(jīng)開始消耗后備電池中的電能，直到電池放光為止。如果這臺(tái)設(shè)備不能迅速搬移到新工作地點(diǎn)，并且連接好電源將電池及時(shí)充電，那么這臺(tái)分站中的電池組注定就報(bào)廢了。用戶要避免這種在不知不覺中損壞設(shè)備的習(xí)慣行為，一定要在拆裝設(shè)備之前，用遙控器關(guān)閉分站電源。

（2）有些礦井工作面每天都要停電，注意：只要發(fā)生一次停電后沒有及時(shí)恢復(fù)，電池就將全部放光儲(chǔ)存的電能，恢復(fù)供電后充電不足24小時(shí)接著再次放光，這樣長(zhǎng)期處于欠充電的電池將很快損壞。

在進(jìn)行后備電源容量的測(cè)試之前，一定要保障48小時(shí)的全充電（二天二夜），如果僅僅充電八小時(shí)就開始放電，電池組只能充到1/3不到的容量，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到全容量的指標(biāo)！使用中要避免后備電池長(zhǎng)期處于過度放電狀態(tài)，儀器一旦過度放電后沒有及時(shí)充電，會(huì)造成電池長(zhǎng)期性損壞。建議為分站提供雙電源或?qū)Ｓ霉╇娋€路，保障系統(tǒng)電源的性。

（3）倉儲(chǔ)中的分站沒有連接交流電源，不要輕易啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，一旦后備電源被啟動(dòng)，就將一直放電到電池終了，儲(chǔ)存的環(huán)境得不到及時(shí)充電，電池將很快損壞。庫存的分站要定期半年充電一次，升井檢修的儀器，一定要充足電后再儲(chǔ)藏，避免損壞電池。

三、系統(tǒng)防雷的若干問題（能改成井下的實(shí)際情況不）

除了大氣放電造成的強(qiáng)電磁干擾外，還有一種來自礦井內(nèi)部動(dòng)力電源故障浪涌電流造成的破壞， 后者的破壞力往往遠(yuǎn)高于雷電的損壞力，特別在動(dòng)力電源設(shè)備發(fā)生擊穿短路、電纜短路放炮、電纜弧光短路等情況時(shí)，動(dòng)力電源的相間會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的不平衡。擊穿點(diǎn)對(duì)地短路，造成很高的跨步電壓（不同位置的兩點(diǎn)大地電位差），能造成井下現(xiàn)場(chǎng)接地點(diǎn)與地面機(jī)房接地點(diǎn)很高的電位差。信號(hào)傳輸線跨接在這個(gè)高電位差的兩地之間，與儀器之間形成放電回路，能在很短的時(shí)間內(nèi)燒焦電路板，并使其碳化擊穿，會(huì)破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。用戶往往在沒有發(fā)生雷雨的季節(jié)也發(fā)生了擊穿損壞，這就是動(dòng)力電源浪涌造成的破壞。

（1）主通訊線采用光纜傳輸，因光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個(gè)重要特性是光波導(dǎo)對(duì)電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動(dòng)的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜，這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)電領(lǐng)域（如電力傳輸線路和電氣化鐵道）的通信系統(tǒng)特別有利。

（2）有條件的話地面線路可以考慮采取埋地走線方案，穿入鋼管作防護(hù)外皮埋入地下能取得良好防雷性能。

（3）如果實(shí)在沒有條件使用屏蔽電纜，把四芯電纜中的二根剩余芯線，在井上井下分別良好接地，也可有效吸收感應(yīng)能量獲得明顯的保護(hù)作用。

（4）傳輸線終端的井上下分別加裝避雷器，不可以只安裝地面，忽略井下。安裝線路避雷器，可以得到很好的保護(hù)效果，千萬不要拆掉避雷器運(yùn)行系統(tǒng)。

（5）避雷器的保險(xiǎn)管被擊斷后，要換上相同容量的備用保險(xiǎn)管，當(dāng)?shù)刭徺I不到相同規(guī)格保險(xiǎn)管盡快與廠家聯(lián)系，切不可以用大容量的代換，一般不要用大于500毫安的保險(xiǎn)管，不要用導(dǎo)線替代融絲。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)損壞的保險(xiǎn)管可以自己焊接，可以找來0.08到0.1漆包線替代熔絲焊接在玻璃管中。

（6）信號(hào)傳輸線不要同動(dòng)力電纜掛在同一側(cè)邦上，更不要掛在同一個(gè)電纜鉤子上，否則動(dòng)力電纜發(fā)生瞬間短路的浪涌電流會(huì)在傳輸線上感應(yīng)出數(shù)千伏電壓，能量非常強(qiáng)大。

（7）避雷器的接地線要良好接地，特別是安裝在井下的避雷器尤其重要。

（8）雷電大作時(shí)，特別在機(jī)房附近落雷時(shí)，建議關(guān)閉地面主計(jì)算機(jī)，然后拔下主機(jī)和接口的電源插頭，接有局域網(wǎng)的也要拔下網(wǎng)線插頭，這樣可以有效的保護(hù)計(jì)算機(jī)不被雷電擊毀，但不能保護(hù)井下設(shè)備，只停電不拔下插頭，主機(jī)照樣容易被雷擊毀。

（9）計(jì)算機(jī)外殼接地不能改善防雷性能，恰恰相反，機(jī)器外殼懸空能有效阻斷放電通路，更有利于防雷。建議電腦插座中的保護(hù)接地不要連接大地（品字形插座中間的插孔），但要保障外置接口的外殼和電腦的外殼地連接在一起就可以（插在同一電源插座上，或用導(dǎo)線將二個(gè)插座的“保護(hù)地”連在一起），千萬不可以只有一臺(tái)接地而另一臺(tái)外殼懸空（指通信接口和電腦的外殼）。

（10）在使用多個(gè)電源插座時(shí)，尤其是采用雙回路電源供電的機(jī)房，千萬要將幾個(gè)電源插座中的保安接地相互牢靠連在一起。以保障電腦及接口的外殼“同電位”，否則電源浪涌和雷電極易損壞你的串行接口！千萬不可以輕視此問題，即使不采用雙回路供電，也是一樣的危險(xiǎn)，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多起類似嚴(yán)重的事故。

四、總結(jié)

煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前雖然存在著一定的問題，但從各礦實(shí)際出發(fā)查找系統(tǒng)存在的不足，著實(shí)解決安全隱患 ，是保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。同時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也離不開專業(yè)的技術(shù)支持，煤礦安全監(jiān)測(cè)維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、供電與安全等方面的學(xué)習(xí)，從而助推瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

作者簡(jiǎn)介

李偉（1986―），助理工作面，現(xiàn)任金能煤業(yè)分公司通風(fēng)隊(duì)技術(shù)員、2007年畢業(yè)于北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院，從事的崗位工作或研究的方向；安全監(jiān)控系統(tǒng)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)可寫可不寫；參加工作時(shí)間；2008.5年。

煤礦井下斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘 要】針對(duì)目前煤礦井下常見的斷路器故障及誘因，設(shè)計(jì)了一種以TMS320F2812為核心的斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的工作原理，完成了系統(tǒng)中各個(gè)功能元件與單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了軟件的預(yù)警和抗干擾控制。通過硬件與軟件的設(shè)計(jì)，保障了電氣設(shè)備中各個(gè)硬件模塊的安全性及其監(jiān)控的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性，對(duì)于提升斷路器的保護(hù)能力及其性有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】斷路器；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；性

0 引言

煤礦產(chǎn)業(yè)屬于相對(duì)特殊的行業(yè)，由于井下的工作環(huán)境存在諸多危險(xiǎn)因素，比如高溫、高濕以及高瓦斯?jié)舛鹊龋瑢?dǎo)致煤礦生產(chǎn)條件的安全系數(shù)較低。隨著煤炭需求量的逐年遞增，促使煤礦井下的作業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化、系統(tǒng)化，同時(shí)為了保障各個(gè)電氣設(shè)備的正常工作，避免突發(fā)電力事件造成人力、物力的損失，要求斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和性[1]。

斷路器監(jiān)測(cè)信息需要進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，通訊數(shù)據(jù)包括電參數(shù)及溫度參數(shù)，及時(shí)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，若出現(xiàn)了預(yù)設(shè)的預(yù)警條件，將會(huì)把相關(guān)信息直接發(fā)送至管理員客戶端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)由硬件與軟件共同控制，要求其性、數(shù)據(jù)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性、性以及穩(wěn)定性等要充分得到保障，并能夠根據(jù)用戶要求選取相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)，避免硬件工作的浪費(fèi)，為設(shè)備維修與維護(hù)提供明確的方向，從而提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低工作成本。斷路器是煤炭安全生產(chǎn)的初始保障[2]，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能以及應(yīng)用程度還存在較大差距，但隨著硬件與軟件技術(shù)的普及，斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

1 斷路器故障分析

1.1 跳閘分析

（1）高溫引起斷路器跳閘

當(dāng)斷路器安裝位置的通風(fēng)散熱性不佳時(shí)，斷路器的工作溫度能夠超過70℃以上。在斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，具有兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬材料，若斷路器溫度超過一定范圍，負(fù)載保護(hù)金屬將發(fā)生不同程度的變形，正常情況下，當(dāng)電流過載時(shí)，將產(chǎn)生瞬間高溫，形成過載保護(hù)[3-4]。

（2）電機(jī)啟動(dòng)過程中的斷路器跳閘

斷路器非正常跳閘的誘因主要包括機(jī)械故障與電氣控制和輔助回路故障等，其中，機(jī)械故障占總故障發(fā)生率的65%以上，比如機(jī)構(gòu)卡扣、元件變形、零件損壞、銷軸及鐵芯松動(dòng)等。

1.2 故障誘因

分析斷路器機(jī)械故障的誘因主要包括以下方面：（1）內(nèi)部線圈與鐵芯的裝配精度較低，導(dǎo)致阻力過大，無法正常跳閘；（2）內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生機(jī)械損壞或者較大變形，無法過載保護(hù)；（3）閥體機(jī)構(gòu)等金屬構(gòu)件發(fā)生銹蝕，銷軸松脫等。為了降低斷路器的機(jī)械故障發(fā)生率，在斷路器的生產(chǎn)及安裝時(shí)，需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試。在電氣故障方面，其具體表現(xiàn)為：線圈短路、燒毀及過長(zhǎng)時(shí)間帶電，輔助開關(guān)異常，合閘接觸器損壞，二次接線故障，電源故障等。其中，在電氣故障中由于接觸問題造成的故障較多，造成短路或者斷路，使得斷路器無法正常跳閘。

一般地，造成斷路器的錯(cuò)誤動(dòng)作的主要原因有：（1）元件質(zhì)量不過關(guān)，二次回路中的接線端排線受環(huán)境影響（潮濕等）導(dǎo)致絕緣能力下降，引起部分短路放電現(xiàn)象，造成斷路器誤跳閘；（2）工作電壓不穩(wěn)定，尤其在低壓工作下，容易受到外界擾動(dòng)產(chǎn)生誤動(dòng)作；（3）斷路器內(nèi)部的液壓構(gòu)件密封性降低，導(dǎo)致液壓油外泄無法產(chǎn)生及時(shí)的跳閘動(dòng)作，或者閉鎖后無法開啟；（4）斷路器內(nèi)部的彈簧機(jī)構(gòu)尺寸調(diào)整或者設(shè)置不合理，在長(zhǎng)時(shí)間工作下，無法讓斷路器產(chǎn)生動(dòng)作。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容

（1）分合閘線圈電流監(jiān)測(cè)

電磁鐵是斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)里面的一個(gè)重要元件，當(dāng)線圈中有電流流過時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生磁通，鐵芯會(huì)在電磁力的作用下動(dòng)作，接通操作回路，進(jìn)行高壓斷路器的分閘或者合閘。其實(shí)分合閘時(shí)的線圈電流信號(hào)中含有大量的信息，監(jiān)測(cè)線圈電流并觀察其波形，可以判斷線圈的電氣連續(xù)性和完整性，反映出二次回路的狀態(tài)。分合閘時(shí)的線圈電流不僅能反映出操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還能反映出控制閥、鏈條的工作狀態(tài)信息，比如：鐵芯行程、鐵芯有沒有卡澀等。通過分析合分閘時(shí)的線圈電流，可以了解并掌握高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，還可以據(jù)此判斷高壓斷路器是否拒跳、偷跳，并且可以分析出高壓斷路器發(fā)生故障的原因。

（2）溫度監(jiān)測(cè)

因?yàn)楦邏簲嗦菲餍枰L(zhǎng)期通過電流。正常負(fù)荷電流，短路時(shí)很大的故障電流，而實(shí)際情況下導(dǎo)體中都是有電阻的，電流流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)體的溫度會(huì)升高。在高壓斷路器的端子處，由于環(huán)境和設(shè)計(jì)、制造不當(dāng)?shù)仍颍鼈兊碾娮钑?huì)增大，同樣溫度升高也很明顯，溫度升高會(huì)導(dǎo)致連接處的氧化程度加劇，致使接觸電阻變得更大，假如不能進(jìn)行及時(shí)處理，就會(huì)破壞期間絕緣絕緣、絕緣被擊穿等重大事故。所以為了保障斷路器地工作，就要確保斷路器各部位的溫度不超過較高允許溫度。

測(cè)量溫度是比較常用的技術(shù)，難度不是很大，已經(jīng)能夠達(dá)到高精度水準(zhǔn)。目前，經(jīng)常使用的溫度檢測(cè)方法是：使用便攜式紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量，用紅外溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量，熱電偶間接測(cè)量法等等。

（3）動(dòng)觸頭行程監(jiān)測(cè)

動(dòng)觸頭行程―時(shí)間特性是高壓斷路器重要的表現(xiàn)機(jī)械特征的參數(shù)，它可以用于斷路器分、合閘的速度的計(jì)算。斷路器觸頭的分、合閘的速度，是非常重要的參數(shù)，影響著斷路器的開斷性能，特別是分閘后以及合閘前的動(dòng)觸頭速度。動(dòng)觸頭速度可以通過行程―時(shí)間關(guān)系計(jì)算得到，也是斷路器在線監(jiān)測(cè)中比較重要的內(nèi)容。

2.2 系統(tǒng)工作原理

文中高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以TMS320F2812為核心，并進(jìn)行擴(kuò)展外圍電路，根據(jù)不同監(jiān)測(cè)參數(shù)的要求，選用不同的傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，信號(hào)調(diào)理電路把采集到的信號(hào)處理后傳輸給芯片，利用系統(tǒng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再通過RS485傳輸采集到的數(shù)據(jù)，由上位機(jī)顯示參數(shù)分合閘線圈電流、溫度等的數(shù)據(jù)、并將得到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與打印出來。在外圍電路中，還根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)了電源、鍵盤、開關(guān)量、顯示屏。

該系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能：（1）監(jiān)測(cè)與診斷斷路器的合分閘線圈電流；（2）監(jiān)測(cè)與診斷斷路器母排端子溫升；（3）監(jiān)測(cè)與診斷斷路器的動(dòng)觸頭行程；（4）監(jiān)測(cè)與診斷開斷電流；（5）監(jiān)測(cè)開斷次數(shù)；（6）監(jiān)測(cè)三相同期性；（7）顯示斷路器的監(jiān)測(cè)參數(shù)信息；（8）統(tǒng)計(jì)、打印和數(shù)據(jù)共享功能。

3 系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

（1）傳感器選型及調(diào)理電路設(shè)計(jì)

本文中是使用JT5-B磁平衡式霍爾電流傳感器進(jìn)行采集分合閘線圈電流，它能夠?qū)Σ煌ㄐ蔚碾娏鬟M(jìn)行測(cè)量，輸出端可以將輸入端的電流波形真實(shí)反映出來，把斷路器的線圈引線從霍爾傳感器的測(cè)量孔徑中穿過去，這樣便于獲得電流信號(hào)歷史記錄，還能夠避開電磁式互感器的不足，解決電磁干擾問題。

該型號(hào)傳感器的參數(shù)主要有：輸入/輸出電流的比例是500：1，響應(yīng)時(shí)間小于1μs，失調(diào)電流小于0.4mA。傳感器裝在斷路器的操作回路中，電流信號(hào)輸入到電流傳感器，在傳感器內(nèi)通過取樣電阻將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路傳輸?shù)紻SP中，再通過DSP內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再處理數(shù)據(jù)。

電流經(jīng)過JT5-B霍爾傳感器后按照一定比例被轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，為了避免電壓信號(hào)受到后續(xù)電路的干擾，可以根據(jù)運(yùn)算放大器的“虛斷”、“虛短”性質(zhì)進(jìn)行電壓跟隨器的設(shè)計(jì)，并把霍爾傳感器輸出的電壓值按一定比例縮放。調(diào)理電路如圖2所示。

因?yàn)闇囟葴y(cè)量點(diǎn)處的電位比較高，如果采用接觸式測(cè)溫的話，傳感器的供電問題是一個(gè)難題，而且高壓成分容易沿著傳輸路徑傳輸產(chǎn)生對(duì)地?fù)舸瑢?dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重故障；所以，要采用非接觸式方法進(jìn)行測(cè)量斷路器及其母排接線端子溫度。

本文選用基于紅外線輻射原理進(jìn)行溫度測(cè)量的測(cè)溫模塊，該模塊通過紅外線輻射進(jìn)行測(cè)量被測(cè)物體的溫度，在20～70℃的測(cè)量環(huán)境下，傳感器誤差不超過3℃。傳感器輸出電壓信號(hào)，在 V/F轉(zhuǎn)換后，被轉(zhuǎn)換為頻率與電壓有正比關(guān)系的數(shù)字脈沖信號(hào)，并傳輸?shù)紻SP中進(jìn)行處理，測(cè)溫元件采用TPS534型紅外溫度傳感器。

本文中選用光電式位移傳感器[5]進(jìn)行動(dòng)觸頭行程的測(cè)量。需要在斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主軸上安裝旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因?yàn)閯?dòng)觸頭行程是對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)光電編碼器的脈沖數(shù)，從而可以求解相應(yīng)特征量。如果編碼器輸出N個(gè)信號(hào)，信號(hào)間的相位差就是π/N，可計(jì)數(shù)脈沖是2N光柵數(shù)，再結(jié)合斷路器的傳動(dòng)比，就能夠算出斷路器動(dòng)觸頭的位移。

斷電流是監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)斷路器電氣壽命的重要參考依據(jù)。本文中用霍爾電流傳感器來測(cè)量開斷電流，傳感器的輸入電流范圍是0～100A，輸出信號(hào)的范圍是-5V～+5V。傳感器是利用霍爾效應(yīng)進(jìn)行電流的測(cè)量的，當(dāng)一個(gè)導(dǎo)線上有電流流過時(shí)，會(huì)在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁感線，如果附近同時(shí)有霍爾傳感器，那么傳感器內(nèi)部的電子在磁通的作用下受力，會(huì)發(fā)生偏移，霍爾傳感器會(huì)輸出一個(gè)電壓信號(hào)，然后把這個(gè)信號(hào)利用放大器進(jìn)行放大，輸出的信號(hào)可以反映原邊電流。在監(jiān)測(cè)電氣壽命時(shí)，除了需要開斷電流，還需要對(duì)開斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。本文中選用硬件計(jì)數(shù)對(duì)開斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，串聯(lián)兩個(gè)74HC161，從而構(gòu)成一個(gè)256進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。利用10MHz有源晶振輸出的高速脈沖作為系統(tǒng)的外部參考頻率，并且用其求取鎖相環(huán)輸出信號(hào)的寬度，這種方法滿足能精度要求，電路圖如圖3所示。

TMS320F2812的JTAG接口需要滿足IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)，它可以實(shí)時(shí)工作，即使在執(zhí)行代碼與中斷時(shí)，也可以隨時(shí)修改寄存器地址與存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容。當(dāng)不與中斷服務(wù)沖突時(shí)，可以選用單步執(zhí)行程序的方式。JTAG接口電路如圖4所示。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

（1）預(yù)警設(shè)計(jì)

斷路器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與診斷功能外，還要重點(diǎn)完成保護(hù)作用，因此，文中通過軟件控制方案[6]，對(duì)預(yù)警狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)運(yùn)行后，斷路器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)開始監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行預(yù)警判斷，預(yù)警的主要內(nèi)容包括：溫度預(yù)警、電流信號(hào)越線預(yù)警、三相電壓不平衡預(yù)警等。通過程序控制觸發(fā)預(yù)警窗口，并發(fā)出音頻警告，比如溫度預(yù)警控制，其工作流程如圖5所示。首先，系統(tǒng)要檢驗(yàn)DS18B20數(shù)字傳感器的存在，即初始化，初始化完成后，發(fā)送跳過ROM指令，然后發(fā)送讀取暫存器指令，并向DS18B20發(fā)送復(fù)位脈沖，DS18B20接收信號(hào)以后開始記錄溫度值，通過CRC校驗(yàn)得出最終的測(cè)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)在通訊端口設(shè)置通信口和波特率、停止位長(zhǎng)度等參數(shù)信息，控制串口的關(guān)、閉屬性，通過溫度報(bào)表管理模塊處理并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)的圖表或曲線。

（2）抗干擾設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集的單次監(jiān)測(cè)中，出現(xiàn)的隨機(jī)誤差并沒有規(guī)律可言，但是監(jiān)測(cè)次數(shù)較多時(shí)，數(shù)據(jù)中的誤差將按照正態(tài)規(guī)律分布，因此，在采用周期內(nèi)，信號(hào)參數(shù)所經(jīng)歷的檢測(cè)次數(shù)越多，隨機(jī)誤差越容易處理和消除。一般地，消除隨機(jī)誤差較為常見的方法為算數(shù)平均法，即算數(shù)平均濾波，采用次數(shù)能夠直接決定該方法對(duì)干擾信號(hào)處理的平滑度，采樣次數(shù)越多，則能夠?yàn)V除的干擾信號(hào)越多，但是容易導(dǎo)致系統(tǒng)靈敏度下降。因此，在實(shí)際工作條件下，需要綜合考慮兩方面因素，適當(dāng)選取采樣次數(shù)，確保能夠在盡量少的采樣次數(shù)下獲取較好的濾波效果。

在抗干擾處理中，錯(cuò)誤信息的消除是非常關(guān)鍵的。一般地，錯(cuò)誤信息的來源主要為狀態(tài)信息變位信號(hào)的失真。若不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除，將帶給管理員諸多錯(cuò)誤信息，誤導(dǎo)錯(cuò)誤指令，嚴(yán)重時(shí)造成一定的事故。

（3）通訊設(shè)計(jì)

文中系統(tǒng)采用GPRS通訊，通過網(wǎng)絡(luò)短信，將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與下位機(jī)進(jìn)行連接，完成系統(tǒng)高效控制。GPRS模塊通過串口連接，接收和發(fā)送需要解碼的信息。控模塊中發(fā)出的數(shù)據(jù)信息將通過串口進(jìn)行CMGS判斷，當(dāng)判斷出回執(zhí)時(shí)，則表示發(fā)送成功，若未出現(xiàn)回執(zhí)，則進(jìn)行錯(cuò)誤驗(yàn)證，最終返回錯(cuò)誤代碼。整個(gè)過程保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男裕軌驅(qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的安全性。

4 結(jié)論

斷路器是煤礦生產(chǎn)中電力系統(tǒng)中的重要組成元件，它的性對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性而言非常重要。本文利用DSP的TMS320F2812芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分合閘回路電流、動(dòng)觸頭行程監(jiān)測(cè)，分別完成系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)性好，穩(wěn)定性高，對(duì)于煤礦井下的安全生產(chǎn)有著重要的意義。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：文章以礦井絞車的運(yùn)行管理為切入點(diǎn)，對(duì)煤礦絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)予以探究。首先對(duì)相關(guān)研究背景及理論依據(jù)加以概述，隨后對(duì)絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與主要功能展開詳實(shí)的論述，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例分析了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：OTC；煤礦絞車；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

煤礦絞車作為其主副井提升的關(guān)鍵設(shè)施，是礦井生產(chǎn)運(yùn)輸有效運(yùn)轉(zhuǎn)所不可或缺的必要保障，其運(yùn)行的安全與否對(duì)于礦井安全至關(guān)重要。但鑒于絞車運(yùn)行環(huán)境的惡劣多變、操作運(yùn)行方式的各異、設(shè)備維護(hù)人員水平的不一等實(shí)際問題，使得絞車運(yùn)行管理不僅任務(wù)繁重且困難重重，這就對(duì)絞車運(yùn)行的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了極為嚴(yán)格的要求。過去，煤礦對(duì)于井筒絞車運(yùn)行的監(jiān)測(cè)多是采取直線管理網(wǎng)絡(luò)，不僅方法單一，且缺乏有效的管理功能，所使用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也多缺乏通用性，往往是所使用的絞車一經(jīng)更換就需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新布設(shè)，為礦井生產(chǎn)造成阻礙的同時(shí)亦增加了礦井運(yùn)營(yíng)成本。因此，研發(fā)一套高效且通用的低成本絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，成為礦井發(fā)展的必然需求。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的原理與選擇

礦井絞車的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是指將絞車運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集后，通過電子網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的服務(wù)器終端上，并通過服務(wù)器對(duì)所采集的數(shù)據(jù)加以運(yùn)算處理后，獲得能夠真實(shí)反映絞車運(yùn)行狀態(tài)的信息參數(shù)，從而對(duì)絞車整體狀況的良好與否加以判定。

在數(shù)據(jù)的搜集上，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方式是基本相仿的。這也就意味著兩者在系統(tǒng)的硬件構(gòu)成上基本一致，不過鑒于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需對(duì)所搜集的信息實(shí)施遠(yuǎn)程的傳輸，這就需要對(duì)數(shù)據(jù)輸出量的大小加以考量，并對(duì)其他相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)問題進(jìn)行分析和研究，如寬帶設(shè)置、網(wǎng)速設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)堵塞的處理等，而這就要求必須創(chuàng)建一個(gè)有效的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信方式。

通常而言，完善的絞車運(yùn)行系統(tǒng)其在不同的控制時(shí)期，多會(huì)配置各不相同的低層控制系統(tǒng)，諸如DCS、PLC、FCS等，這些控制系統(tǒng)不僅網(wǎng)絡(luò)接口各有差異同時(shí)通信協(xié)議也不一致，這使得其彼此間數(shù)據(jù)的出書難以實(shí)現(xiàn)有效的銜接，必須借助第三方的機(jī)制對(duì)其進(jìn)行相互的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制操作細(xì)節(jié)的屏蔽。而OPC技術(shù)正好可以有效滿足這一需求，因此文章最終選定通過OPC技術(shù)達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控所需的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊。

2 絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框架構(gòu)成

綜合化的礦井絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是對(duì)電子信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自控技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)等諸多現(xiàn)代高新技術(shù)的科學(xué)化綜合運(yùn)用。一般而言，其多以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與電子信息技術(shù)為核心內(nèi)容，為絞車各組成部件的運(yùn)行提供遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控及維護(hù)等功能，在有效確保礦井生產(chǎn)正常進(jìn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行性的較大優(yōu)化。絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)框架構(gòu)成如圖1所示。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)硬件構(gòu)成

現(xiàn)代化的絞車系統(tǒng)多是由數(shù)個(gè)相互銜接配合的模塊所構(gòu)成，系統(tǒng)通過不同的模塊完成不同的動(dòng)作命令以實(shí)現(xiàn)其功能的發(fā)揮。而為有效獲取裝備運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，絞車各個(gè)主要構(gòu)成硬件中均裝設(shè)有傳感設(shè)施，借助其獲得所需的數(shù)據(jù)信息。一般情況下，設(shè)備控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)包括狀態(tài)信號(hào)、控制器信號(hào)等。其現(xiàn)場(chǎng)硬件的構(gòu)成如圖2所示。

2.3 軟件系統(tǒng)構(gòu)成

上世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)兩種較為主流的趨勢(shì)，其分別為封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變；集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。其各自的代表模式分別為B/S模式與C/S模式。兩者各有自己的優(yōu)勢(shì)亦有獨(dú)自的不足，所以在本次絞車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中選用B/S模式與C/S模式相互結(jié)合的混合式軟件系統(tǒng)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成

一個(gè)完善的絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)總服務(wù)器和數(shù)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)共同構(gòu)成，運(yùn)作時(shí)每個(gè)PLC系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)一臺(tái)絞車的運(yùn)行進(jìn)行操控。整個(gè)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的核心是監(jiān)測(cè)總服務(wù)器，借助其可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)絞車運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)的PLC系統(tǒng)則是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)所在，其借由工業(yè)以太網(wǎng)將自己采集的數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸給監(jiān)測(cè)總服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得每臺(tái)絞車運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，并將所獲得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫以備調(diào)用。現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)總服務(wù)器兩者相互協(xié)調(diào)構(gòu)成一個(gè)完善的分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖3所示。

3 絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能模塊

3.1 遠(yuǎn)程通訊模塊

遠(yuǎn)程通訊模塊共包含兩個(gè)組成部分，其分別為數(shù)據(jù)通信服務(wù)器與數(shù)據(jù)通信客戶端。其中前者主要功能為對(duì)客戶端的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，并依據(jù)具體需求針對(duì)性的發(fā)送客戶端程序。客戶端與服務(wù)器之間借助OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸通訊。

一般情況下，服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集均是依據(jù)客戶端實(shí)際需求進(jìn)行，非需求數(shù)據(jù)服務(wù)器不予收集，同時(shí)服務(wù)器還會(huì)對(duì)所搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變動(dòng)，服務(wù)器會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新采集并將其發(fā)送給客戶端；后者可讓使用者借由其實(shí)現(xiàn)對(duì)所需現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)搜集，這種方式有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。

3.2 系統(tǒng)管理模塊

整個(gè)系統(tǒng)的管理功能劃分為三種，分別為數(shù)據(jù)庫管理、用戶權(quán)限管理、用戶管理。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫管理

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，會(huì)在數(shù)據(jù)庫中儲(chǔ)存數(shù)量眾多運(yùn)行數(shù)據(jù)。為避免由于病毒感染、使用者誤操作等原因而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，在使用時(shí)必須對(duì)數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行及時(shí)的備份，以便在發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象時(shí)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。通常情況下，數(shù)據(jù)備份應(yīng)在系統(tǒng)運(yùn)行不忙碌時(shí)，依靠人工操作完成，備份的數(shù)據(jù)即可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫硬盤中，亦可依據(jù)使用者需求刻錄到光盤或移動(dòng)硬盤上。

3.2.2 用戶權(quán)限管理

鑒于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用者在企業(yè)中所處職位的不同，系統(tǒng)可針對(duì)性的賦予系統(tǒng)用戶各異的使用權(quán)限。譬如有的用戶僅僅是進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀況的查閱、有的則需對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行編輯和維護(hù)等。借助靈活的權(quán)限管理能夠在有針對(duì)性的滿足不同使用者不同需求的同時(shí)較大限度的確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全、，避免非法使用者的惡意登錄。

3.2.3 用戶管理

借助該功能可對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用者及管理者進(jìn)行自由的刪減和增添。

3.3 報(bào)警模塊

整個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)借由分布于各個(gè)設(shè)備組件上的傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況，監(jiān)測(cè)總服務(wù)器可立即向工作人員發(fā)出警報(bào)并對(duì)故障的位置及原因進(jìn)行定位，并給出相應(yīng)的解決意見，以便維修人員可以盡快地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的排除和修復(fù)，較大限度的確保礦井生產(chǎn)的正常進(jìn)行。此外，該模塊還會(huì)實(shí)時(shí)將相關(guān)故障信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，對(duì)故障進(jìn)行綜合分析，避免相似事故的再次出現(xiàn)。

3.4 信息實(shí)時(shí)顯示模塊

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可將采集到的絞車運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息借由表格、曲線圖等多種形式予以顯示。通常情況下實(shí)時(shí)信息包含有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)顯示和實(shí)時(shí)曲線繪圖顯示兩部分。

3.5 Web信息模塊

絞車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可借助Web分布系統(tǒng)，將經(jīng)由系統(tǒng)檢測(cè)后的各類設(shè)備運(yùn)行信息、報(bào)警信息、故障信息等實(shí)時(shí)信息或歷史數(shù)據(jù)對(duì)外，使用者通過計(jì)算互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的遠(yuǎn)程查閱。

4 結(jié) 語

通過文中所述可知，將遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為煤礦絞車操控的核心手段對(duì)于實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)的自動(dòng)化建設(shè)有著極為顯著的推進(jìn)作用，特別是在我國(guó)能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益殘酷的今天，礦井生產(chǎn)自動(dòng)化程度的高低一定程度上決定了企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)自身的長(zhǎng)久和可持續(xù)發(fā)展。作為一名礦山機(jī)電技術(shù)人員，我們理應(yīng)全力投入到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在礦井絞車控制中的應(yīng)用推廣，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本的雙豐收提供助力。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦防治水中的應(yīng)用

【摘 要】潘二煤礦安裝了礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過近兩年來的應(yīng)用，水文技術(shù)人員能夠動(dòng)態(tài)掌握井上、井下水文鉆孔水位、水壓、水溫、流量等水文情況，起到了預(yù)防水患的作用，并為論證A組煤層開采的可行性、設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性以及生產(chǎn)的安全性提供了有力的水文資料，確保在開采A組煤層時(shí)能取得經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】水文；動(dòng)態(tài)；監(jiān)測(cè)；防治水

潘二煤礦現(xiàn)年產(chǎn)量為360萬噸，一水平的C組煤、B組煤已近枯竭，下一步主采煤層為B組的4煤和A組的3煤。B4煤屬于強(qiáng)突出煤層，為了能夠盡快解放B4煤，潘二煤礦通過相應(yīng)的安全技術(shù)措施，將A3煤作為B4煤的下保護(hù)層開采。不但確保了礦井的可持續(xù)發(fā)展，還為今后整個(gè)潘謝礦區(qū)A組煤的開采提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

A組煤的開采受地下水威脅比較嚴(yán)重，為了安全開采A組煤層，必須首先施工相應(yīng)的疏水降壓巷道和配備相應(yīng)的疏干降壓設(shè)施，并制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施來確保安全生產(chǎn)，因此對(duì)地下水的監(jiān)測(cè)就十分必要了。潘二煤礦原先采用各種各樣的監(jiān)測(cè)方法，基本上是以人工為主，在不同程度上存在這樣那樣的缺陷。因此，潘二煤礦安裝了西安欣源測(cè)控技術(shù)有限公司研發(fā)的KJ402礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、運(yùn)行、自動(dòng)化程度高，能夠連續(xù)長(zhǎng)期測(cè)量、分析數(shù)據(jù)，適用各種不同環(huán)境的水壓水位觀測(cè)，對(duì)于及時(shí)處理水患，保障煤礦的正常安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 KJ402礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

KJ402礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)礦井上、下水文觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，集電子、通訊、網(wǎng)絡(luò)和水文等技術(shù)為一體的現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它涉及到水文數(shù)據(jù)的采集、顯示與上傳，通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行各部分的連接工作，最終完成在煤礦企業(yè)內(nèi)部水文信息數(shù)據(jù)的共享。

通過本系統(tǒng)，技術(shù)人員可在地面辦公室內(nèi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井上、井下各水文觀測(cè)點(diǎn)的水位、水壓、水溫、流量信息。在遇突發(fā)事件，如斷層、不良封閉鉆孔、頂板滲水等引起井下透水事故時(shí)，水文技術(shù)人員通過分析系統(tǒng)主站內(nèi)井上、井下各分站反饋回的綜合信息，便可迅速判斷出是哪個(gè)層位的含水層透水及涌水量，從而進(jìn)行有效引、堵、排水工作，大大提高了礦井的安全生產(chǎn)。

2 KJ402礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

整個(gè)系統(tǒng)由2個(gè)子系統(tǒng)組成：地面水文遙測(cè)系統(tǒng)和井下水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。

2.1 地面水文遙測(cè)系統(tǒng)

地面使用KJ402-FA水文分站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面水文長(zhǎng)觀孔的水位、水溫變化，將所測(cè)數(shù)據(jù)通過GSM無線通訊方式，傳送至設(shè)在監(jiān)控中心內(nèi)的主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

圖1 地面水文遙測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 井下水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

井下使用 KJ402-F礦用本安型水文分站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下放水巷放水鉆孔的流量、壓力、溫度參數(shù)，及礦井井下涌水量動(dòng)態(tài)變化。分站將流量、壓力、溫度傳感器采集到的頻率信號(hào)經(jīng)集成電路處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)顯示于分站顯示屏上，并可通過485接口傳輸至地面上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。同時(shí)，可通過地面上位機(jī)對(duì)井下分站進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

圖2 井下水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 潘二煤礦水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

依據(jù)礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝技術(shù)條件的要求，結(jié)合潘二礦的實(shí)際需要，潘二煤礦先后安裝了21套地面水文長(zhǎng)觀孔遙測(cè)裝置、15組井下水文放水孔監(jiān)測(cè)裝置、2套礦井涌水量測(cè)量裝置。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。實(shí)現(xiàn)了整個(gè)礦井的井上、井下水文參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：通過無線遙測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)或定時(shí)自動(dòng)記錄地面21個(gè)水文長(zhǎng)觀孔內(nèi)水位（水壓）、水溫的變化情況，并利用GSM無線通訊模塊將所測(cè)數(shù)據(jù)傳送至主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；通過井下現(xiàn)場(chǎng)總線的方式實(shí)現(xiàn)井下2處礦井匯總涌水量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和15組管道流量、水壓、水溫等各個(gè)水文參數(shù)。

圖3 礦井水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 潘二煤礦采用的KJ402水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有以下特點(diǎn)

（1）適用面廣，不僅適用于地面長(zhǎng)觀孔的監(jiān)測(cè)，而且適用于井下壓力、流量的監(jiān)測(cè)。不僅適用于日常觀測(cè)，而且適用于抽放水實(shí)驗(yàn)、礦井涌水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

（2）集成化數(shù)據(jù)處理，主站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集成化，既可處理遙測(cè)數(shù)據(jù)，也可處理自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、明渠流量測(cè)量數(shù)據(jù)、壓力流量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（3）性高，采用大規(guī)模集成電路，高性穩(wěn)壓電源，保障了系統(tǒng)無人值守下的運(yùn)行，井上采用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不受距離的限制，凡有手機(jī)信號(hào)的地方，都能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（4）分站具有獨(dú)立性和兼容性。分站可以顯示及參數(shù)設(shè)置，可以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)分站的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并且顯示實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獨(dú)立工作而無須其它輔助設(shè)備。

（5）軟件具有循環(huán)檢測(cè)、單點(diǎn)追蹤、定時(shí)檢測(cè)等各種檢測(cè)手段，提供數(shù)據(jù)的查、改、刪等編輯功能，圖形處理、報(bào)表處理等分析手段，且具有水位超限報(bào)警、傳感器出水面報(bào)警等系統(tǒng)安全運(yùn)行報(bào)警功能。

（6）具有遠(yuǎn)程終端顯示及上傳等其它功能。

5 結(jié)論

通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，不但免去了繁重的人工計(jì)量工序，還大大提高了礦井防治水害方面的科技含量，確保了水情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性、性，對(duì)礦井各處水文水量情況有了動(dòng)態(tài)掌握，不但為潘謝礦區(qū)A組煤的開采提供寶貴的數(shù)據(jù)，還在預(yù)防礦井水害確保礦井安全方面起到重要作用。

作者簡(jiǎn)介：

宋虎恩，（1974-），男，安徽淮南人，工程師，學(xué)士，從事“一通三防”管理工作。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:光纖光柵溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦提升系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

【摘 要】煤礦提升系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中位置十分重要，機(jī)電設(shè)備較多，運(yùn)行電流大，時(shí)間長(zhǎng)及溫度高是普遍存在現(xiàn)象，特別多處在強(qiáng)電磁場(chǎng)中，高壓開關(guān)的在線監(jiān)測(cè)，高壓變壓器繞組、電動(dòng)機(jī)定子、主要軸承等地方的溫度和位移等參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)都要求絕緣性能好，體積小。傳統(tǒng)方法是采用人為巡查用紅外測(cè)溫儀，或者點(diǎn)式感溫裝置如熱電偶及熱敏電阻式等方式進(jìn)行測(cè)量，存在測(cè)量不不能多方位覆蓋，安裝維護(hù)不方便，易損壞及布線復(fù)雜，抗干擾能力差，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性和預(yù)測(cè)分析等功能，容易造成因溫度過高造成掉電、停機(jī)，甚至發(fā)生機(jī)電事故等現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】光纖光柵；測(cè)溫；在線監(jiān)測(cè)；技術(shù)應(yīng)用

光纖光柵在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有絕緣度高、不受電磁環(huán)境影響、適合遠(yuǎn)距離、高質(zhì)量信號(hào)傳輸，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合煤礦復(fù)雜環(huán)境、點(diǎn)多面廣、高電壓、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境使用，因此從根本上解決了傳統(tǒng)測(cè)溫設(shè)備的缺陷，為電力設(shè)備的安全運(yùn)行提供的技術(shù)保障。就KBW-90系列礦用光纖溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在淮北礦業(yè)集團(tuán)孫疃煤礦副井提升系統(tǒng)的應(yīng)進(jìn)行介紹。

一、系統(tǒng)介紹

KBW-90系列礦用光纖溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用國(guó)際先進(jìn)的光纖光柵溫度傳感技術(shù)，具有耐高壓、不受電磁干擾、本質(zhì)安全、長(zhǎng)期、易擴(kuò)展等特點(diǎn)，對(duì)室外及地下電纜接頭等監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度，通過軟件數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)電纜頭的故障趨勢(shì)和溫度變化率分析，歷史數(shù)據(jù)保存與分析，異常數(shù)據(jù)保存與分析，當(dāng)溫度超能及時(shí)告警，并提供電纜的故障部位。

應(yīng)用范圍：提升機(jī)電機(jī)定子、導(dǎo)向輪軸承、滾筒軸承溫度監(jiān)測(cè)；開關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)；主變線連接頭溫度監(jiān)測(cè)；電纜饋線終端頭溫度監(jiān)測(cè)；電纜中間接頭溫度監(jiān)測(cè)。

工作原理：寬帶大功率泵浦激光器輸出的寬帶光經(jīng)光纜傳輸?shù)竭_(dá)高靈敏光纖溫度傳感器，不同波長(zhǎng)的光經(jīng)光柵反射后返回高精度光譜分析儀解調(diào)模塊解調(diào)出波長(zhǎng)，后經(jīng)智能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成數(shù)字信號(hào)到達(dá)PC機(jī)通過軟件進(jìn)行信號(hào)處理將波長(zhǎng)和溫度顯示出來。當(dāng)溫度變化時(shí)，光柵將發(fā)生變化從而波長(zhǎng)也發(fā)生變化，由于在一定范圍內(nèi)溫度和波長(zhǎng)成線性關(guān)系，根據(jù)波長(zhǎng)的變化就可以得出變化后的溫度。

二、系統(tǒng)組成及性能指標(biāo)

（一）光纖多點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含如下組件：1、礦用光纖溫度調(diào)制解調(diào)儀。包括：高精度光譜分析儀模塊、多通道光路開關(guān)模塊、寬帶大功率泵浦激光器、報(bào)警輸出模塊等。2、溫度監(jiān)測(cè)軟件。包括：溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、報(bào)警控制模塊。3、溫度傳感器。4、光信道轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。包括：多路光轉(zhuǎn)換開關(guān)。5、報(bào)警系統(tǒng)。包括：聲光報(bào)警、手機(jī)短信報(bào)警。6、其他組件。包括：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜、工控機(jī)、顯示器等。

（二）系統(tǒng)特點(diǎn)：1、安全性高：整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理和控制單元處于遠(yuǎn)離工作區(qū)域的控制室，傳感器對(duì)溫度信號(hào)的采集在無電（本身不帶電）的情況下進(jìn)行，本征更安全；2、度高：采用光纖光柵溫度傳感器，典型精度±1℃；3、容量大：溫度測(cè)量系統(tǒng)較大可以接入32路傳感器，每路可串聯(lián)12個(gè)測(cè)點(diǎn)，單臺(tái)設(shè)備較大可以完成384個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)；4、方便定位：通過軟件關(guān)聯(lián)技術(shù)，能夠快速定位測(cè)點(diǎn)的區(qū)域或者具體物理位置；5、實(shí)時(shí)在線測(cè)量：系統(tǒng)采用的光源使用壽命長(zhǎng)（20年以上），能夠滿足實(shí)時(shí)在線、全天候監(jiān)測(cè)的需要；6、快速響應(yīng)：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不超過60秒，確保事故能夠得到及時(shí)處理；7、簡(jiǎn)單直觀：在溫度測(cè)量系統(tǒng)的顯示屏上可以直接看到各被測(cè)點(diǎn)的溫度情況，在設(shè)定溫度告警門限后，系統(tǒng)自動(dòng)提供聲光報(bào)警；8、布設(shè)方便：可以根據(jù)工程需要，靈活調(diào)整傳感器的布設(shè)位置；9、良好的兼容性：通過各種通訊接口（串口、網(wǎng)口等），可以實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)的良好結(jié)合，提高系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換速度；10、使用壽命長(zhǎng)：在正常工作情況下能安全運(yùn)行20以上年。

（三）系統(tǒng)軟件功能：1、顯示功能：立體流程畫面的顯示功能；具有多種類型圖表、系統(tǒng)圖、曲線圖，用戶界面更加直觀；2、分析功能：歷史趨勢(shì)顯示，對(duì)未來趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，提供檢修參考信息；3、報(bào)警功能：根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定不同地點(diǎn)的定溫及差溫預(yù)警值、火警值、報(bào)警級(jí)別及地理位置名稱；系統(tǒng)可設(shè)置聲音報(bào)警功能；4、打印功能：可以進(jìn)行各種報(bào)表的打印；5、上傳功能：實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳，輕松實(shí)現(xiàn)無人值守；6、自檢功能：系統(tǒng)中某一個(gè)傳感器出現(xiàn)故障，能夠通過軟件甄別出故障傳感器；7、表格定制：用戶可定制各種表格：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表、歷史數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)報(bào)表、設(shè)備參數(shù)表、報(bào)警一覽表、常用數(shù)據(jù)表、目錄表、備忘錄等。

三、實(shí)施方案

該系統(tǒng)方案針對(duì)孫疃煤礦提升機(jī)系統(tǒng)及其供電系統(tǒng)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在主控制室內(nèi)安裝1臺(tái)高精度光纖光柵信號(hào)解調(diào)儀，對(duì)提升機(jī)及其供電系統(tǒng)測(cè)溫點(diǎn)的溫度、溫升信息進(jìn)行分析，預(yù)警報(bào)告。

（一）對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)。由于提升機(jī)系統(tǒng)原有的熱電偶式溫度傳感器出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)等狀況，所以主要是對(duì)已有監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行升級(jí)改造，用新型光纖光柵溫度傳感器取代原有的熱電偶式傳感器，其中導(dǎo)向輪設(shè)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；電機(jī)定子四周均勻布設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；滾筒軸承設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)12個(gè)點(diǎn)。這樣既保障了測(cè)溫精度，也便于在控制室內(nèi)對(duì)提升機(jī)及其供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。

（二）對(duì)提升機(jī)供電系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。其中動(dòng)力變壓器兩臺(tái)，每臺(tái)設(shè)6個(gè)測(cè)點(diǎn)；勵(lì)磁變壓器兩臺(tái)，每臺(tái)設(shè)9個(gè)測(cè)點(diǎn)；整流變壓器兩臺(tái)，每臺(tái)設(shè)9個(gè)測(cè)點(diǎn)；快開裝置兩臺(tái)，每臺(tái)設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；電抗器兩臺(tái)，每臺(tái)設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；對(duì)1#進(jìn)線開關(guān)柜、1號(hào)動(dòng)力變壓器開關(guān)柜、1號(hào)整流變壓器開關(guān)柜、2#進(jìn)線開關(guān)柜、2號(hào)整流變壓器開關(guān)柜、2號(hào)動(dòng)力變壓器開關(guān)柜、勵(lì)磁柜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每面柜子設(shè)6個(gè)測(cè)點(diǎn)；另根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及礦上工作人員的要求對(duì)已經(jīng)或易發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中直流電機(jī)主、從調(diào)速柜，各設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，切換柜設(shè)6個(gè)測(cè)點(diǎn)，一樓高壓室環(huán)境溫度1個(gè)測(cè)點(diǎn)。共計(jì)117個(gè)測(cè)點(diǎn)。實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行調(diào)整。

（三）溫度傳感器的安裝：1、確定溫度測(cè)點(diǎn)具體位置；2、對(duì)測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行沙紙去塵處理，使測(cè)點(diǎn)位置平整、清潔，滿足傳感器安裝要求；3、將測(cè)溫傳感器底部涂上耐高溫膠；4、將測(cè)溫傳感器固定在測(cè)表面上；5、記錄安裝時(shí)的溫度和檢測(cè)點(diǎn)傳感器波長(zhǎng)；

（四）傳感器與主機(jī)系統(tǒng)的連接。首先利用測(cè)量?jī)x光時(shí)域反射儀（OTDR）對(duì)敷設(shè)好的光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)判斷中間是否有斷裂處。焊接完成后將焊點(diǎn)進(jìn)行熱縮保護(hù)，并將所焊接的點(diǎn)盤繞到光纜接續(xù)盒內(nèi)將接續(xù)盒固定在機(jī)柜內(nèi)。分別將各通道轉(zhuǎn)接線頭上做上號(hào)碼管，易識(shí)別。

（五）數(shù)據(jù)上傳。與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳連接調(diào)試。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)

摘 要

一般來說，針對(duì)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)所進(jìn)行的安全運(yùn)行以及維護(hù)工作在煤礦運(yùn)行當(dāng)中都是重中之重，本文對(duì)此將對(duì)于這一領(lǐng)域目前的問題進(jìn)行闡釋，并尋找對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】煤礦 監(jiān)控系統(tǒng) 安全運(yùn)行

1 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行存在的問題

（1）煤礦的高層領(lǐng)導(dǎo)并不關(guān)注監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，相關(guān)的運(yùn)行理念非常滯后，雖然說目前對(duì)于煤礦安全的重視程度與日俱增，但實(shí)際上就有有相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)不能正視監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。部分的煤礦企業(yè)日常運(yùn)行組織機(jī)構(gòu)中具備機(jī)電運(yùn)行部門，但是針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行重視不足，僅僅是作為輔助性活動(dòng)來展開。煤礦的高層長(zhǎng)時(shí)間忽視運(yùn)行與維護(hù)檢修工作，造成了一些定期檢修工作難以落實(shí)。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行制度不健全

目前，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行制度方面所體現(xiàn)出來的不健全也是引發(fā)安全運(yùn)行問題的關(guān)鍵，很多礦井更重視生產(chǎn)，對(duì)于各種系統(tǒng)使用粗狂，煤礦的監(jiān)控系統(tǒng)維修保養(yǎng)工作非常滯后不及時(shí)，檢修的具體時(shí)間很難得到確保，有關(guān)的安全運(yùn)行實(shí)際上得不到不落實(shí)。所以，從這個(gè)角度來講，制度的缺失以及不健全等等狀況，造成運(yùn)行不善，并且具體的運(yùn)行當(dāng)中執(zhí)法非常不嚴(yán)，這就在一定程度上造成了一些很嚴(yán)重的同類隱患。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)綜合運(yùn)行不到位

煤礦所處地理環(huán)境以及氣候等外在因素產(chǎn)生了機(jī)械系統(tǒng)的大量粉塵堆積之類的問題，產(chǎn)生了針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞現(xiàn)象，也造成了監(jiān)控系統(tǒng)存有大量安全隱患。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的分量重，投入量比較大。礦井的井口監(jiān)控輸送，對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行極為混亂、缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，相關(guān)的技術(shù)運(yùn)行手段非常的滯后，安裝使用的過程存在很大的問題，系統(tǒng)更替不及時(shí)。相關(guān)系統(tǒng)腐蝕以及損壞現(xiàn)象頻發(fā)，各類的故障裝置嚴(yán)重缺位，大幅度的造成了煤礦經(jīng)濟(jì)成本，影響威脅安全生產(chǎn)。

2 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行與維護(hù)要點(diǎn)

（1）提高重視，注入資金支持，積極構(gòu)建運(yùn)行平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)作，打下煤礦機(jī)電安全運(yùn)行的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，否則煤礦監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行運(yùn)行以及相關(guān)的維護(hù)也就無從著手。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極的結(jié)合精細(xì)化運(yùn)行制度的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保能夠滿足機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，維護(hù)礦井的安全生產(chǎn)。

煤礦高層應(yīng)當(dāng)重視煤礦監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行以及維護(hù)的相關(guān)工作，積極整改傳統(tǒng)運(yùn)行模式，突出質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化制度相關(guān)建設(shè)，輔助機(jī)電運(yùn)輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作能夠具備完善的工作平臺(tái)。

煤礦監(jiān)控系統(tǒng)安全的一系列運(yùn)行工作當(dāng)中，煤礦應(yīng)結(jié)合《煤礦安全規(guī)程》以及《技術(shù)規(guī)程手冊(cè)》一系列要求展開的規(guī)劃，借助多元化的形式充實(shí)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及維護(hù)的資金注入，安全監(jiān)控機(jī)電系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，確保能夠完整的了解系統(tǒng)故障相關(guān)問題積極地展開維護(hù)，確保煤礦安全生產(chǎn)打造堅(jiān)實(shí)保障。積極的改善已有運(yùn)行模式的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)專注與轉(zhuǎn)變工作作風(fēng)，果對(duì)于老舊系統(tǒng)及時(shí)報(bào)廢，主動(dòng)介入，突出強(qiáng)調(diào)實(shí)效，積極性成良好的發(fā)展勢(shì)態(tài)，積極的推進(jìn)建設(shè)自主化的運(yùn)行模式。

（2）積極構(gòu)建完善的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行制度，確保安全運(yùn)行具備充實(shí)的制度保障，積極地選擇從企業(yè)制度著手，參照煤礦生產(chǎn)實(shí)際的狀況，積極出臺(tái)系統(tǒng)更新的相關(guān)計(jì)劃。目前相當(dāng)數(shù)量的監(jiān)控系統(tǒng)一段時(shí)間內(nèi)仍舊是超期服役狀態(tài)，這多少給了監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行相當(dāng)大的問題。所以強(qiáng)化針對(duì)可能傷害到人身安全的一電氣系統(tǒng)及時(shí)的完成更新，去除老舊系統(tǒng)。確保經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)合相關(guān)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求，確立起巡回檢修檢查相關(guān)制度，確保能夠貫徹執(zhí)行，積極做到制度化以及科學(xué)化。

我們應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化企業(yè)的安全生產(chǎn)意識(shí)，確定定能夠預(yù)防機(jī)電安全隱患的對(duì)策，強(qiáng)化電氣系統(tǒng)失爆的運(yùn)行。此外，還應(yīng)當(dāng)積極的落實(shí)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域的相關(guān)安全運(yùn)行制度，強(qiáng)化針對(duì)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行員工教育以及培訓(xùn)，強(qiáng)化監(jiān)管，完成事前預(yù)防，強(qiáng)化監(jiān)督管控，避免產(chǎn)生事故隱患。

（3）加快技術(shù)創(chuàng)新，建立質(zhì)量監(jiān)控與檢修體系

完善的科技裝備應(yīng)當(dāng)是煤礦企業(yè)滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)要求，進(jìn)而追求更高的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要方式。因此需要針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)展開綜合信息運(yùn)行。積極地強(qiáng)化煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行效率，積極引進(jìn)新技術(shù)，借助科技力量，積極的改造系統(tǒng)，確保相關(guān)的煤礦企業(yè)足夠競(jìng)爭(zhēng)能力。運(yùn)行好監(jiān)控系統(tǒng)試試先安全運(yùn)行以及維護(hù)的重中之重。在選擇監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候，確保能夠辨別真?zhèn)危刂葡到y(tǒng)質(zhì)量關(guān)。至于安裝，應(yīng)當(dāng)對(duì)于其中的關(guān)鍵工序做好階段性額驗(yàn)收安裝關(guān)卡。

就檢修來說，應(yīng)當(dāng)積極的構(gòu)建起完善嚴(yán)格的停產(chǎn)檢修計(jì)劃以及詳細(xì)的作業(yè)規(guī)程，強(qiáng)化相關(guān)強(qiáng)制保養(yǎng)的工作，針對(duì)重點(diǎn)部位完成重點(diǎn)的檢查，維護(hù)相關(guān)項(xiàng)目的檢修質(zhì)量，控制機(jī)電事故的發(fā)生率。

（4）堅(jiān)持以人為本，發(fā)揮人才效益，提高機(jī)電隊(duì)伍的整體素質(zhì)

機(jī)電技術(shù)裝備的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行職工，可以說這部分專業(yè)人才對(duì)于煤礦企業(yè)發(fā)展來說至關(guān)重要，重視機(jī)電運(yùn)行應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化機(jī)電技術(shù)隊(duì)伍專業(yè)素質(zhì)。所以，煤礦企業(yè)必須強(qiáng)化監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行以及相關(guān)系統(tǒng)維護(hù)人員的教育以及職業(yè)培訓(xùn)等，借助定期以及不定期的手段形式構(gòu)建起完善的平臺(tái)，確保監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行人員能夠具備充足的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，方便內(nèi)部員工交流以及學(xué)習(xí)。

除此以外，企業(yè)應(yīng)當(dāng)定期亦或者不定期的安排相關(guān)的機(jī)電安全運(yùn)行職工能夠展開進(jìn)轉(zhuǎn)崗輪換，強(qiáng)化專業(yè)技能，創(chuàng)造條件確保能夠得到學(xué)習(xí)鍛練，充分的確保足夠的人才效益。

綜上所述，作為機(jī)電運(yùn)行的具體員工，應(yīng)當(dāng)要求其能夠在煤礦機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的過程當(dāng)中，能夠積極的強(qiáng)化機(jī)電運(yùn)行的信息化建設(shè)以及確立起更加嚴(yán)格的執(zhí)行崗位責(zé)任制，完成煤礦機(jī)電的安全工作。確保更好的礦井監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，確保調(diào)用綜合性的運(yùn)行手段滿足礦井機(jī)電系統(tǒng)安全性要求，降低機(jī)電事故隱患。

作者單位

百色百礦集團(tuán)有限公司 廣西壯族自治區(qū)百色市 533000

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)性實(shí)習(xí)

摘 要：就煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成、功能及各傳感器功能和甲烷傳感器的設(shè)置、報(bào)警濃度、斷電濃度和復(fù)電濃度進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測(cè)；傳感器；設(shè)置；報(bào)警濃度；斷電濃度；復(fù)電濃度

礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由單一的甲烷監(jiān)測(cè)和就地?cái)嚯娍刂频耐咚惯b測(cè)系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的開關(guān)量監(jiān)測(cè)模擬盤調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展而來。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展和在煤礦的應(yīng)用，為適應(yīng)機(jī)械化采煤的需要，礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由早期單一參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)均針對(duì)某一方面的多參數(shù)監(jiān)控。煤礦技工學(xué)校學(xué)生應(yīng)當(dāng)在原有知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上更多地了解煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及礦井通風(fēng)專業(yè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所使用的設(shè)備及注意事項(xiàng)等常規(guī)知識(shí)，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的基礎(chǔ)。

一、礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、膠帶運(yùn)輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、提升運(yùn)輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、供電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、排水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。

二、環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.名詞解釋：用于監(jiān)測(cè)甲烷濃度、一氧化碳濃度、風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、濕度、煙霧、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.功能：具有模擬量、開關(guān)量、累積量采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、打印、聲光報(bào)警、控制等功能。

3.組成：由主機(jī)、傳輸接口、分站、傳感器、斷電控制器、聲光報(bào)警器、電源箱、避雷器等設(shè)備組成。

（備注：主機(jī)：主要用來接受監(jiān)測(cè)信號(hào)、校正、報(bào)警判別、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、磁盤存儲(chǔ)、顯示、聲光報(bào)警、人機(jī)對(duì)話、輸出控制、控制打印輸出、與管理網(wǎng)聯(lián)絡(luò)等。分站：用于接收來自傳感器的信號(hào)，并按預(yù)先約定的復(fù)用方式遠(yuǎn)距離傳輸給傳輸接口，同時(shí)，接收來自傳輸接口多路復(fù)用信號(hào)的裝置。）

三、各傳感器的功能

1.甲烷傳感器：連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井環(huán)境氣體中及抽放管道內(nèi)甲烷濃度的裝置，一般具有顯示及聲光報(bào)警的功能。

2.便攜式甲烷監(jiān)測(cè)報(bào)警儀：具有甲烷濃度數(shù)字顯示及超限報(bào)警的功能。

3.風(fēng)速傳感器：連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井通風(fēng)巷道中風(fēng)速的大小。

4.風(fēng)壓傳感器：連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、密閉巷道、通風(fēng)巷道等地點(diǎn)的通風(fēng)壓力。

5.溫度傳感器：連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井環(huán)境溫度的高低。

6.一氧化碳傳感器：連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井中煤塵自然發(fā)火及膠帶輸送機(jī)膠帶等著火時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳的濃度的裝置。

7.煙霧傳感器：連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井中膠帶輸送機(jī)膠帶等著火時(shí)產(chǎn)生的煙霧的濃度。

四、甲烷傳感器或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀等的設(shè)置和報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度

1、設(shè)置：甲烷傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板（頂梁、屋頂）不得大于300mm，距巷道側(cè)壁（墻壁）不得小于200mm，并應(yīng)安裝維護(hù)方便，不影響行人和行車；一氧化碳傳感器應(yīng)垂直懸掛，距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷道側(cè)壁（墻壁）不得小于200mm，并應(yīng)安裝維護(hù)方便，不影響行人和行車；風(fēng)速傳感器設(shè)在采區(qū)回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷的測(cè)風(fēng)站，應(yīng)設(shè)置在巷道前后10米內(nèi)無分支風(fēng)流、無障礙、斷面無變化，能計(jì)算風(fēng)量的地點(diǎn)；風(fēng)壓傳感器是在主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐內(nèi)設(shè)置；溫度傳感器應(yīng)垂直懸掛距頂板（頂梁）不得大于300mm，距巷道側(cè)壁（墻壁）不得小于200mm，并應(yīng)安裝維護(hù)方便，不影響行人和行車；煙霧傳感器設(shè)置在帶式輸送機(jī)滾筒下風(fēng)測(cè)10米～15米處。

2.甲烷傳感器或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀的報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度。

總之，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦安全高效生產(chǎn)的重要保障，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)急救援和事故調(diào)查中也發(fā)揮著重要作用，是現(xiàn)代化礦井主要的安全管理保障設(shè)施。因此，煤礦通風(fēng)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)在實(shí)習(xí)期間把甲烷傳感器或便攜式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀等的設(shè)置和報(bào)警濃度、斷電濃度、復(fù)電濃度作為重點(diǎn)掌握內(nèi)容，并不斷系統(tǒng)地充實(shí)和完善煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)知識(shí)，為即將走向工作崗位打好基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：任存君，女，1964年12月1日出生，大專，就職學(xué)校：山西陽煤技工學(xué)校，研究方向：礦井通風(fēng)專業(yè)。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:基于紅外通信的煤礦環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

[摘 要] 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦環(huán)境參數(shù)的無線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握煤礦的環(huán)境信息，設(shè)計(jì)了一種基于紅外通信傳輸?shù)拿旱V環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要是以51單片機(jī)為核心，控制實(shí)現(xiàn)甲烷、氧氣、一氧化碳和溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及紅外接收和發(fā)射電路完成紅外數(shù)據(jù)通信，并實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)串行通信功能，結(jié)合硬件設(shè)計(jì)與通信協(xié)議，編寫出相應(yīng)的C語言程序。利用虛擬儀器開發(fā)軟件，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理功能模塊，可以方便地對(duì)煤礦環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警、存儲(chǔ)和打印等功能。該系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)方便、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸、費(fèi)用低廉等特點(diǎn)。

1 引言

我國(guó)改革開放以來，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，人民的生活需求不斷擴(kuò)大，能源消耗迅猛增長(zhǎng)。煤炭作為工業(yè)血液，需求增長(zhǎng)迅速，煤炭工業(yè)也得到很大發(fā)展，但是煤礦重大、特大事故時(shí)有發(fā)生，仍未實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害事故的有效控制。各地煤礦事故頻發(fā)，造成嚴(yán)重的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，暴露出現(xiàn)有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題。煤炭安全生產(chǎn)中受到八大災(zāi)害（《煤礦安全規(guī)程》，2004）的威脅，它們主要是：瓦斯危害、煤塵危險(xiǎn)、水災(zāi)、火災(zāi)、頂板及沖擊地壓、提升運(yùn)輸危險(xiǎn)、電氣危險(xiǎn)、爆炸材料危險(xiǎn)及有害因素。據(jù)不統(tǒng)計(jì)，全國(guó)煤礦每年死亡人數(shù)超過六千人，約占全國(guó)的 80%以上，占全國(guó)工業(yè)企業(yè)死亡人數(shù)的 60%。因此，煤礦環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)對(duì)保障煤礦安全生產(chǎn)具有十分重要的作用，是煤礦高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保障，直接關(guān)系著礦井的安全生產(chǎn)和礦工的生命安全。

在監(jiān)測(cè)過程中，各種傳感器安裝于煤礦的特定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不同位置，通常數(shù)據(jù)傳輸通過有線方式進(jìn)行，但是煤礦上的數(shù)據(jù)傳輸路徑常常需要經(jīng)過通道，使得有線方式顯得很不方便。且煤礦環(huán)境需監(jiān)測(cè)參數(shù)很多，需要鋪設(shè)很多線路，大量的線路交錯(cuò)，既影響煤礦的日常工作，又容易出現(xiàn)故障，因而不能直接使用有線方式。紅外傳輸系統(tǒng)產(chǎn)品具有成本低、小型化、傳輸速率快、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、不受電磁干擾等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)信息方便地交換與傳送，在短距離無線傳輸方面擁有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，因此設(shè)計(jì)基于紅外傳輸?shù)拿旱V環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有很重要的意義。

2 系統(tǒng)原理與組成

整體的組成包括紅外采集發(fā)射和紅外接收兩部分。紅外發(fā)射部分實(shí)現(xiàn)甲烷、氧氣、一氧化碳和溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集和紅外發(fā)射，紅外接收部分實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行接收，并通過RS485串口送計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和顯示，系統(tǒng)組成如圖1所示。

通過傳感器實(shí)現(xiàn)將環(huán)境中的被測(cè)量到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，先將電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過單片機(jī)將信號(hào)編碼后，通過紅外發(fā)射管發(fā)送出去。紅外接收機(jī)部分選用具有自動(dòng)增益功能的紅外接收器件， HS0038接收到的紅外信號(hào)后，信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后送入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼并通過RS485串行通信傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 傳感器選擇

溫度是表征煤礦冷熱程度的物理量，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用LM35溫度傳感器；甲烷是煤礦安全監(jiān)測(cè)的重要參數(shù)，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用煒盛科技的MJC4/3.0J本質(zhì)安全傳感器；煤礦系統(tǒng)中檢測(cè)的氧氣的方法主要有氣相色譜法、電化學(xué)法和順磁法，本設(shè)計(jì)采用煒盛科技的ME3-02本質(zhì)安全型傳感器；煤礦常用的一氧化碳傳感器的檢測(cè)原理有電化學(xué)式、紅外吸收式、催化氧化式等，其中廣泛最廣泛的是基于電化學(xué)原理的一氧化碳傳感器，本設(shè)計(jì)采用ME3-CO本質(zhì)安全型傳感器，具有低功耗、高精度、高靈敏度、線性范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、優(yōu)異的重復(fù)性和穩(wěn)定、防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。

3.2 信號(hào)調(diào)理電路

由于設(shè)計(jì)中使用的傳感器輸出的電壓信號(hào)較小，不能滿足單片機(jī)AD的滿量程需要，需要對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，設(shè)計(jì)了針對(duì)傳感器共模和差模輸出兩種方式的信號(hào)調(diào)理電路。設(shè)計(jì)中采用核心元件是TLC2252，TLC2252是TI公司先進(jìn)的LinCMOSTM工藝制造的運(yùn)算放大器，具有滿電源電壓幅度（rail-to-rail）輸出性能，同時(shí)比現(xiàn)有的CMOS運(yùn)放具有更好的輸入失調(diào)電壓和更低的功耗，設(shè)計(jì)的信號(hào)調(diào)理電路如下圖2所示。

3.3 數(shù)據(jù)采集電路

由于51單片機(jī)是8位機(jī)，如果AD574啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換方式，則對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果只能按雙字節(jié)分時(shí)讀入，所以12/8接地；AD574的高8位數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的數(shù)據(jù)線，低4位數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的低4位數(shù)據(jù)線；AD574的CE信號(hào)要求無論是單片機(jī)對(duì)其啟動(dòng)控制，還是對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀入，都應(yīng)為高電平有效，所以WR和WD 通過“與非”邏輯接CE信號(hào)；AD574的STS信號(hào)接單片機(jī)的一根I/O線，單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀入采用查詢方式，電路如下圖3所示。

3.4 紅外收發(fā)電路

紅外發(fā)射電路主要是由兩個(gè)三極管8550和9012為主體控制，三極管9012集電極與紅外發(fā)射管相接，控制紅外信號(hào)的發(fā)射；而三極管9012于工作指示燈相連，控制發(fā)光二極管的亮與滅，從而確定電路是否工作正常，其電路圖如圖4所示。

在紅外發(fā)射的過程中，單片機(jī)P3.5口根據(jù)程序輸出相應(yīng)的信號(hào)，經(jīng)過電阻R5限流，與8550的基極相連，控制紅外發(fā)射管將信號(hào)發(fā)射出去，同時(shí)P3.4口通過R1與9012相連控制工作指示燈，單片機(jī)中的程序按照一定的周期對(duì)外發(fā)射紅外信號(hào)，而P3.4控制發(fā)光二極管的亮與滅表示紅外信號(hào)的發(fā)射，發(fā)光二極管亮表示紅外發(fā)射管對(duì)法發(fā)射紅外信號(hào)；反之，發(fā)光二極管滅表示紅外發(fā)射管沒有對(duì)外發(fā)射紅外信號(hào)，詳細(xì)發(fā)射電路如圖4所示。

3.5 紅外接收電路

紅外接收電路主要是以HS0038為核心，將接收到的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大，帶通濾波和解調(diào)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的TTL信號(hào)，從輸出腳3腳輸入到單片機(jī)內(nèi)，其具體電路如圖5所示。HS0038將接收到的信號(hào)通過一個(gè)上拉電路與P3.1和P3.2相連，即信號(hào)從P3口的這兩個(gè)端口輸入到單片機(jī)。

3.6 通訊電路

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，井場(chǎng)硫化氫檢測(cè)系統(tǒng)通過系統(tǒng)串口通信電路將測(cè)得的硫化氫數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)。由于信號(hào)傳輸距離較長(zhǎng)，通信采用RS485通信。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)串行通信的硬件連接如圖6所示。單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間采用的是異步通信模式RS-485通信。由于 普通計(jì)算機(jī)的串口為 RS-232 電平信號(hào)，所以在單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間加一個(gè) RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)中RS485芯片選用MAX485。MAX485是低功耗的收發(fā)器，具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)收發(fā)器，其中驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制，可以實(shí)現(xiàn)較高2.5Mbps的傳達(dá)輸速率。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為單片機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)軟件兩個(gè)部分，本部分主要圍繞這兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。其中，單片機(jī)軟件使用C語言進(jìn)行編寫，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸功能，計(jì)算機(jī)軟件使用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析和顯示等功能。

4.1 單片機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的流程圖主要包括發(fā)射部分和接收部分，對(duì)于系統(tǒng)的流程圖如圖7所示。

首先對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行上電，單片機(jī)復(fù)位，是整個(gè)系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化后單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)A/D，從而使得A/D轉(zhuǎn)換器開始工作。AD轉(zhuǎn)換器將對(duì)傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)里，單片機(jī)一方面根據(jù)所得的信號(hào)進(jìn)行顯示，另一方面進(jìn)行編碼，將發(fā)射信號(hào)輸出到發(fā)射電路中，通過紅外發(fā)射管，將數(shù)據(jù)采集到的信號(hào)發(fā)射出去。紅外接收端得接收探頭接收到信號(hào)后，將信號(hào)進(jìn)行放大，帶通濾波解調(diào)的相關(guān)處理，得到單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)信號(hào)。

4.2 計(jì)算機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)端軟件是軟件部分的核心，其功能是多方面的實(shí)現(xiàn)軟件的菜單欄、通信串口設(shè)置、報(bào)警限設(shè)置、各參數(shù)濃度及分級(jí)報(bào)警、預(yù)警部分和實(shí)時(shí)曲線顯示等部分組成。

5 結(jié)論

本文介紹的基于紅外傳輸?shù)拿旱V環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用紅外作為傳輸方式，結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，通過對(duì)甲烷、氧氣、一氧化碳和溫度傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了煤礦環(huán)境信號(hào)的無線監(jiān)測(cè)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)用性好，可以很好地應(yīng)用到煤礦環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:煤礦計(jì)算機(jī)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

[摘 要] 煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要內(nèi)容是加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)管理，以防止煤礦事故的發(fā)生。所以，在煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作中務(wù)必提高應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事故的能力，因此加強(qiáng)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的專業(yè)素質(zhì)至關(guān)重要，此外，還應(yīng)加強(qiáng)制度上的規(guī)范管理，不斷的提高煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的巡視和設(shè)備維護(hù)等都是必不可少的環(huán)節(jié)。筆者結(jié)合煤礦開采環(huán)境，對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

[關(guān)鍵詞] 瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)； 煤礦； 安全生產(chǎn)

作為煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控工作的關(guān)鍵性內(nèi)容，信息的獲得無疑至關(guān)重要，而獲得信息的主要手段就是監(jiān)測(cè)技術(shù)。一般而言，通過煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)有的客觀資料，我們可以初步確定監(jiān)控的初始方案，進(jìn)而在煤礦工程運(yùn)營(yíng)過程中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)值、經(jīng)驗(yàn)方法等內(nèi)容，開展反饋分析等工作，修正初步方案與施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，以保障工程按照的設(shè)計(jì)與施工方案進(jìn)行。因此，監(jiān)控工作的重要性也就顯而易見了。針對(duì)我國(guó)煤礦工程質(zhì)量中的一些不安全因素，監(jiān)測(cè)技術(shù)在監(jiān)控中的應(yīng)用能夠很好的解決此類問題，它不但可以很好地掌握工程的工作運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，利用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)流量方案進(jìn)行整改，并指導(dǎo)開采質(zhì)量作業(yè)；還可以預(yù)見事故風(fēng)險(xiǎn)，采取一系列的事前措施，給建筑的安全管理提供信息，將事故突發(fā)率降至低，保障了煤礦安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性。通過太陽能光伏技術(shù)，我們可以很好地將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并廣泛應(yīng)用在瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，太陽能供電部分監(jiān)控結(jié)合了煤礦開采的相關(guān)特點(diǎn)，對(duì)煤礦地點(diǎn)的自然環(huán)境等因素進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)，優(yōu)化了供電系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，對(duì)煤礦領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控起到了一定的作用。

1 煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作

1.1 規(guī)范制度，端正思想

一個(gè)良好的組織機(jī)構(gòu)，除具備較好的運(yùn)行機(jī)制和管理制度之外，還應(yīng)該具有健全的崗位制度而且能夠?qū)⒅瀼貓?zhí)行。因此，在煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控過程中，我們需要一個(gè)合適的監(jiān)控管理結(jié)構(gòu)，以便于明確各個(gè)工作人員的職權(quán)問題，保障個(gè)人任務(wù)到位，避免權(quán)力交叉和責(zé)任推諉的現(xiàn)象發(fā)生，這些問題都可以通過建立健全的崗位責(zé)任制度得以解決。此外，工作人員不但要對(duì)網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控知識(shí)有一定了解，思想上時(shí)刻保持著“安全及時(shí)”意識(shí)，保障將綜合自動(dòng)化安全意識(shí)滲透到工作的每一個(gè)層面，提升安全作業(yè)人員的工作責(zé)任心與使命感。

1.2 加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備管理

加強(qiáng)設(shè)備巡視管理是網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控的重點(diǎn)，預(yù)防設(shè)備異常的發(fā)生是監(jiān)控運(yùn)行管理的主要內(nèi)容。為了保障監(jiān)控儀器的性，應(yīng)該建立完善的設(shè)備定檢制度，儀器設(shè)備需要進(jìn)行定期的檢測(cè)，對(duì)于一些使用頻率高的儀器，更是要依據(jù)規(guī)定檢測(cè)并建立相應(yīng)的維護(hù)記錄以隨時(shí)了解其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保障其正常的運(yùn)行和及時(shí)的維護(hù)。

1.3 提高瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)管理

由于煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在很大程度上的特殊性，而作為貫徹于瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整個(gè)流程的重要要素，技術(shù)管理在中的作用不容小覷。因此，加強(qiáng)設(shè)備的絕緣監(jiān)督工作，利用聲波檢測(cè)、光譜分析等監(jiān)督手段，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并排除故障無疑勢(shì)在必行。煤礦安全工作一旦脫離了技術(shù)的支持，就難以稱作是有效的工作。對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行工作的異常情況，及時(shí)采取跟蹤測(cè)溫，利用圖譜庫進(jìn)行分析對(duì)比，并提出檢測(cè)修改的建議，以此來加強(qiáng)設(shè)備的有效運(yùn)行。

2 煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)

為達(dá)到網(wǎng)絡(luò)帶寬的預(yù)定要求，在瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采取分層瓦斯轉(zhuǎn)發(fā)、本地局域網(wǎng)組播的設(shè)計(jì)方案，也就是在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)設(shè)瓦斯轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)端口，并且在煤礦現(xiàn)場(chǎng)、區(qū)縣市局成立監(jiān)控管理中心，完善各部門瓦斯解碼器、電視播放墻等設(shè)施。具體的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)如圖1所示。由于煤礦施工長(zhǎng)期通常都較為偏遠(yuǎn)，帶寬并不充裕，這種聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)則可以很好地應(yīng)用于廣域瓦斯聯(lián)網(wǎng)，若考慮到以后省級(jí)平臺(tái)瓦斯聯(lián)網(wǎng)模式，這種設(shè)計(jì)方案無疑當(dāng)前2 Mb帶寬的選擇，不然很容易致使監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定甚至不能使用。該聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)借助已知煤炭網(wǎng)的部分節(jié)點(diǎn)，經(jīng)上級(jí)授權(quán)之后連接并登錄瓦斯流管理服務(wù)端口，就可以輕松觀看該服務(wù)器監(jiān)控礦區(qū)的生產(chǎn)工作瓦斯，且不會(huì)增加前端帶寬負(fù)荷，可同時(shí)向多個(gè)用戶共享圖像信息。

2.2 安全系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在圖2中，我們可以清楚地看到安全系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。通過4個(gè)監(jiān)控工作站或D1單畫面輪巡，將畫面進(jìn)行分割并上傳到瓦斯流管理服務(wù)端口，然后統(tǒng)一由瓦斯流管理服務(wù)端口對(duì)瓦斯信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和，這樣有效地避免工作人員直接訪問客戶端而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。開展瓦斯監(jiān)控工作時(shí)，前端攝像機(jī)瓦斯線依次對(duì)前端畫面處理器、瓦斯服務(wù)器和光端機(jī)實(shí)施連接，通過光纜把接受到的瓦斯信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。在這個(gè)時(shí)候，其他用戶很容易不會(huì)根據(jù)已經(jīng)規(guī)定好的操作流程來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和數(shù)據(jù)處理，而且由于不受時(shí)間、地域的限制，他們還可能會(huì)通過輸入地址直接對(duì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施訪問。如此一來，就很容易造成客戶肆意操作，最終致使后臺(tái)數(shù)據(jù)庫隨時(shí)都有崩潰的威脅。所以說，我們應(yīng)該采取一些可運(yùn)用的技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行盡可能的安全防范，比如說系統(tǒng)加密、防火墻、真實(shí)身份認(rèn)證、授權(quán)控制技術(shù)等等。監(jiān)控中心在接收瓦斯信息后，及時(shí)時(shí)間想遠(yuǎn)端的瓦斯服務(wù)器發(fā)出云臺(tái)控制信號(hào)，最終傳輸?shù)綌z像機(jī)云臺(tái)控制線，并直接上傳到系統(tǒng)客戶端。

2.3 瓦斯控制系統(tǒng)

在煤礦保護(hù)層上的回收期，我們可以將高抽巷側(cè)上方的石板巷回風(fēng)巷段封閉采空區(qū)瓦斯抽放管，同時(shí)與上隅角采空區(qū)瓦斯抽采。抽巷形成的采空區(qū)瓦斯的頂板裂隙排水渠，對(duì)下部采空區(qū)瓦斯發(fā)揮作拉動(dòng)用，減少采空區(qū)氣體排涌向工作面和的上隅角。通過分段砌筑封閉墻，在封閉墻中鋪設(shè)管路進(jìn)行瓦斯抽采，抽采管路為240mm的鐵管，抽采流量為91 m3/min，封閉墻間距為110m。封閉墻的組成由砌筑兩道墻體，并在其內(nèi)部充填黃泥，墻體厚度800mm，墻與墻之間的距離不小于4m，這樣可以很好地起到密閉和防爆的作用。每個(gè)封閉墻內(nèi)鋪設(shè)兩道管路，在新的封閉墻砌筑充填完成時(shí)，根據(jù)瓦斯抽采量適時(shí)關(guān)閉里段抽采閥門，保障了高抽巷瓦斯抽采的連續(xù)性。

2.4 瓦斯流管理服務(wù)器設(shè)計(jì)

在瓦斯監(jiān)控設(shè)計(jì)中，瓦斯流管理服務(wù)器無疑是IP瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的精神內(nèi)容。建立瓦斯流管理服務(wù)端口，不但可支持瓦斯管理系統(tǒng)同時(shí)被多名用戶訪問，而且還很好地解決了前端瓦斯受網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的問題，從而保障了各部門及領(lǐng)導(dǎo)可以直接通過桌面計(jì)算機(jī)對(duì)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行訪問，隨時(shí)可瀏覽監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖像和瓦斯。服務(wù)器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭安全生產(chǎn)信息化的作用，可以為計(jì)算機(jī)提供很多實(shí)用服務(wù)。瓦斯流管理服務(wù)器與空間數(shù)據(jù)庫建立連接，可提供大量查詢服務(wù)，例如屬性查詢服務(wù)、矢量和柵格地圖服務(wù)等。在網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)組成部分中瓦斯流管理緩存服務(wù)器模塊是相當(dāng)重要的，服務(wù)器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。兩部分組件分工合作，緩存管理組件是根據(jù)索引分析所得出的結(jié)果，在緩存中處理請(qǐng)求數(shù)據(jù)然后向客戶端發(fā)送，或者利用數(shù)據(jù)庫中已存數(shù)據(jù)，而索引管理組件先索引分析客戶端請(qǐng)求，制作出瓦片空間待處理數(shù)據(jù)列表。若能發(fā)展好緩存數(shù)據(jù)的利用，數(shù)據(jù)庫交互即可免去，同時(shí)數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度也會(huì)大大提高。總的來說，瓦斯流管理服務(wù)端為煤礦的安全生產(chǎn)提供了有效的圖像監(jiān)視選擇和瓦斯存儲(chǔ)的功能，可以徹底實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限管理、自動(dòng)報(bào)警與生產(chǎn)安全建議。

2.5 KJ95安全監(jiān)控系統(tǒng)

KJ95煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)是由煤科總院常州自動(dòng)化研究所開發(fā)的。該系統(tǒng)通過井下通信和工業(yè)電視監(jiān)視設(shè)備，對(duì)煤礦井下作業(yè)進(jìn)行全程生產(chǎn)監(jiān)控。這一過程中的工業(yè)電視監(jiān)視和井下通信不但可以任意搭配組合，還可以單獨(dú)利用，能夠很好地滿足不同條件的礦井需求。在KJ95綜合監(jiān)控系統(tǒng)配置框架中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)兩者之間相互獨(dú)立，主線采用光纖為材料，以確保通信系統(tǒng)所發(fā)出的語音信號(hào)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)可以同時(shí)被地面的電端機(jī)所接收，為方便光纖傳輸，光端機(jī)會(huì)將混合后的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，再通過礦井下的光端機(jī)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送至井下工作面，最終將數(shù)據(jù)和語音徹底分開。通過井下的電端機(jī)RS232口可以將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到礦井下的傳輸接口，然后由傳輸接口將之輸出帶到各個(gè)分站。通過分線盒可以把語音信號(hào)分送到各個(gè)話機(jī)，這一系列過程中語音信號(hào)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都是雙向傳遞的。

3 實(shí)現(xiàn)效果

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到煤礦安全生產(chǎn)來，根據(jù)所監(jiān)控出來的瓦斯數(shù)據(jù)，對(duì)煤礦生產(chǎn)過程實(shí)施自發(fā)監(jiān)控，并且數(shù)據(jù)處理敏捷，而且它可以直接對(duì)煤礦生產(chǎn)中必要的地物進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，并將標(biāo)注數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，避免不必要的人為抄寫錯(cuò)誤。在監(jiān)控成果表輸出以后，表格格式規(guī)范、信息完整，并能直接進(jìn)行打印實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線點(diǎn)計(jì)算、展點(diǎn)、制表一體化。系統(tǒng)界面可視化、操作性強(qiáng)，監(jiān)控人員不必進(jìn)行專門的學(xué)習(xí)或培訓(xùn)，操作使用十分簡(jiǎn)便。通過面板中輸出的原始瓦斯監(jiān)控畫面，可以切實(shí)地反映煤礦生產(chǎn)的真實(shí)狀況，它對(duì)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)全過程進(jìn)行瓦斯拍攝，在瓦斯監(jiān)控工作開展前掌握了煤礦各節(jié)點(diǎn)在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的相對(duì)位置及相互關(guān)系，很簡(jiǎn)單地就可以完成固定環(huán)境輪廓的拍攝，提高了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控的工作效率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)瓦斯監(jiān)控管理不但簡(jiǎn)單迅速，而且通過數(shù)據(jù)維護(hù)自動(dòng)更新、表格目錄與導(dǎo)線名稱檢索等方法實(shí)施管理，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控的效率明顯獲得了提高。

4 結(jié)論

煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)涉及到煤礦生產(chǎn)工作的數(shù)百個(gè)指標(biāo)，需要調(diào)用大量的數(shù)據(jù)和信息，并要綜合平衡煤礦生產(chǎn)同勞動(dòng)力之間、供求需要同可開采煤礦之間、煤礦企業(yè)自身效益同社會(huì)效益之間的各種關(guān)系，要求很高，業(yè)務(wù)性和技術(shù)性很強(qiáng)，煤礦煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)過程實(shí)際上是一個(gè)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)決策過程。因此，順應(yīng)技術(shù)進(jìn)步的潮流，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段，輔助設(shè)計(jì)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)管理是非常必要的。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[摘 要] 煤礦安全已經(jīng)成為社會(huì)非常重視和關(guān)注的問題。針對(duì)當(dāng)前基于有線網(wǎng)絡(luò)和固定傳感器技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)的問題，設(shè)計(jì)了一套基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。分析了煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部分進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)對(duì)預(yù)防煤炭安全事故有著重要的意義。

[關(guān)鍵詞] 煤礦安全； 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)； 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)； Zigbee協(xié)議； 節(jié)點(diǎn)

引言

我國(guó)煤礦開采方式只要是以礦工開采為主，多數(shù)礦井都有瓦斯、煤塵、火災(zāi)等隱患。我國(guó)煤礦生產(chǎn)形勢(shì)一直十分嚴(yán)峻，煤礦頻繁發(fā)生事故，給國(guó)家和人民都造成了巨大的損失。安全問題一直困擾著我國(guó)煤礦生產(chǎn)，是制約我國(guó)煤礦行業(yè)發(fā)展的主要障礙。但是目前我國(guó)使用的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要還是以現(xiàn)場(chǎng)總線為主，通過有線方式進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集和傳輸，這在礦井特殊環(huán)境下存在許多的弊端。如井下監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量有限，存在監(jiān)控盲區(qū)；隨著挖掘的深入，傳感器無法實(shí)現(xiàn)快速跟進(jìn)；一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，系統(tǒng)就會(huì)癱瘓等。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)自組織、結(jié)構(gòu)靈活、以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)很適合礦井環(huán)境安全監(jiān)測(cè)的應(yīng)用，無線通信技術(shù)ZigBee的低功耗、低成本、覆蓋范圍大、高性等都符合系統(tǒng)的要求，很好的解決了上述的弊端。本文設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦監(jiān)控區(qū)域瓦斯?jié)舛群蜏貪穸鹊刃盘?hào)的采集測(cè)量，同時(shí)將所采集的信息在地面控制中心 PC 機(jī)上實(shí)時(shí)地顯示出來，對(duì)煤礦井下環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行多方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能預(yù)警，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)具有重大的意義。

1 總體結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分為井上及井下兩大部分，由協(xié)調(diào)器、終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和監(jiān)控中心管理系統(tǒng)組成。在主巷道的入口處架設(shè)協(xié)調(diào)器，在煤礦井下主巷道和采掘工作面中每隔幾十米布設(shè)一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，礦井工作人員佩戴移動(dòng)的終端節(jié)點(diǎn)，每個(gè)采掘區(qū)形成一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，它通過協(xié)調(diào)器采用總線與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連。其中協(xié)調(diào)器、終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成基于zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，三種節(jié)點(diǎn)相互配合，共同完成對(duì)瓦斯?jié)舛取貪穸葦?shù)據(jù)的采集、傳輸和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)井下部分為路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。終端節(jié)點(diǎn)上使用瓦斯傳感器、溫濕度傳感器等對(duì)井下環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過路由節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)送給井上協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過串行接口將數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)收集數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能夠通過以太網(wǎng)或Internet將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心。

2 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)采用相同的硬件設(shè)計(jì)。考慮到系統(tǒng)具有低功耗和性高等要求， PIC18F4620單片機(jī)具有低功耗、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)；CC2420射頻芯片只需簡(jiǎn)單外圍電路設(shè)計(jì)，且支持ZigBee協(xié)議。傳感器節(jié)點(diǎn)采用PIC18F4620單片機(jī)和CC2420射頻芯片。節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)以PIC18F4620單片機(jī)和CC2420射頻芯片為核心，在單片機(jī)上擴(kuò)展出SPI接口與CC2420進(jìn)行連接，它們之間采用主從模式進(jìn)行通信，同時(shí)還在外圍擴(kuò)展了RS232和RS485接口電路。針對(duì)影響礦井安全環(huán)境的因素，系統(tǒng)采用瓦斯傳感器和溫濕度傳感器對(duì)礦井環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理后傳輸給控制器。然后節(jié)點(diǎn)利用CC2420射頻收發(fā)器將數(shù)據(jù)發(fā)送給中心節(jié)點(diǎn)，當(dāng)數(shù)據(jù)值超標(biāo)，產(chǎn)生安全隱患時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)。瓦斯傳感器采用LXK-3，可以實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛?%以內(nèi)的檢測(cè)，且當(dāng)持續(xù)半分鐘檢測(cè)到瓦斯?jié)舛雀哂?%時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。溫濕度傳感器采用SHT11，根據(jù)煤礦的溫濕度參數(shù)自動(dòng)對(duì)瓦斯傳感器校零，從而提高瓦斯?jié)舛葓?bào)警器的性。節(jié)點(diǎn)采用9V電池供電，通過穩(wěn)壓器將電壓輸出轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可用電壓。

3 軟件開發(fā)環(huán)境

MPLAB IDE是Microchip公司用于PIC 系列單片機(jī)的基于Windows 操作系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境，采用匯編語言或C語言使用內(nèi)置編輯器創(chuàng)建和編輯源代碼。MPLAB ICD 2 在線調(diào)試器實(shí)時(shí)調(diào)試可執(zhí)行邏輯，使用 MPLAB ICD 2 器件編程器向單片機(jī)中燒寫。

ZigBee協(xié)議棧由Microchip協(xié)議棧的3.5版本來實(shí)現(xiàn)。Microchip協(xié)議棧的3.5版本能夠在大多數(shù)PIC18系列的單片機(jī)上進(jìn)行移植，并支持各種ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)全功能設(shè)備和精簡(jiǎn)功能設(shè)備的功能。

4 節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)設(shè)備的功能不同。傳感器終端節(jié)點(diǎn)的主要功能是通過瓦斯傳感器和溫濕度傳感器對(duì)礦井環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；路由器節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層程序主要功能是網(wǎng)絡(luò)路由的維護(hù)、節(jié)點(diǎn)的管理和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)龋粎f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的任務(wù)是創(chuàng)建整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將從傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸來的數(shù)據(jù)通過串口傳輸給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，同時(shí)將控制命令發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。傳感器終端節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)均有各自的應(yīng)用層程序文件：RFD.c、 Router.c、Coordinator.c，這三個(gè)文件分別是終端節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序，分別實(shí)現(xiàn)了各自的功能。

終端節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)三種節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序都是通過調(diào)用原語，通過改變?cè)Z的狀態(tài)使ZigBee協(xié)議棧的各子層實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作來實(shí)現(xiàn)的。在程序的初始階段都要先對(duì)看門狗、硬件、協(xié)議棧及其它部分進(jìn)行初始化操作。節(jié)點(diǎn)初始化后，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)建立并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)在建好網(wǎng)絡(luò)后加入網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)各自在網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)。

4.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的聯(lián)系紐帶。它一方面要?jiǎng)?chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行分配，并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；另一方面要在收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)從終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)信息，并將這些數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)開始運(yùn)行后，要先對(duì)PIC18F4620單片機(jī)和CC2420芯片進(jìn)行初始化操作，然后創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)聽，將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。節(jié)點(diǎn)的程序流程圖如圖3所示。

4.2 路由節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之間可能因?yàn)榫嚯x等問題無法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，路由節(jié)點(diǎn)的功能主要是幫助協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)建立完整的網(wǎng)絡(luò)，管理其覆蓋范圍內(nèi)的傳感器終端節(jié)點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，類似于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中繼站。當(dāng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)以后，路由節(jié)點(diǎn)要搜索并加入網(wǎng)絡(luò)，然后管理其覆蓋區(qū)域的傳感器終端節(jié)點(diǎn)加入或離開網(wǎng)絡(luò)。該節(jié)點(diǎn)的流程圖如圖4所示。

4.3 終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的功能是利用節(jié)點(diǎn)上的傳感器對(duì)環(huán)境對(duì)象的數(shù)據(jù)進(jìn)行感知和采集，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，然后通過CC2420射頻芯片將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)在收到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令后才會(huì)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，在沒有數(shù)據(jù)請(qǐng)求的時(shí)候處于休眠狀態(tài)，以減少能量消耗。終端節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖如圖5所示。

5 結(jié)束語

將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到煤礦安全監(jiān)測(cè)中，可隨意增加移除監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，方便網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，彌補(bǔ)了煤礦目前的煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的不足，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和煤礦監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，成本的不斷下降和體積的進(jìn)一步減小，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用會(huì)很快實(shí)現(xiàn)，未來的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)更智能、更完善、更穩(wěn)定。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)論文:紅外瓦斯傳感器在煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】紅外瓦斯傳感器是預(yù)防煤礦井下瓦斯災(zāi)害事故，確保生產(chǎn)安全的重要監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于煤礦生產(chǎn)具有重要意義。本文從目前較為典型的集中瓦斯監(jiān)測(cè)手段入手，分析了其利弊，以綜合性能優(yōu)勢(shì)較為典型的紅外瓦斯傳感器技術(shù)為例，分析了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，希望能為煤礦安全生產(chǎn)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】煤礦；安全生產(chǎn)；瓦斯事故；紅外瓦斯傳感器

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展促使人類對(duì)于能源的需求量不斷提升，煤炭作為最主要的應(yīng)用能源之一，社會(huì)地位愈加重要。煤礦開開采作為向社會(huì)提供煤炭的關(guān)鍵手段，近些年來瓦斯事故頻發(fā)，引發(fā)了極大的社會(huì)關(guān)注，不僅造成了重大經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)也嚴(yán)重威脅著井下人員的生命安全，因此，煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵在于有效控制和預(yù)防瓦斯事故，將其危害降到低。瓦斯作為煤礦安全及時(shí)殺手，其事故預(yù)防和處理要從形成規(guī)律、爆炸特性等入手，加強(qiáng)對(duì)瓦斯的監(jiān)控，目前煤礦生產(chǎn)中多應(yīng)用紅外瓦斯傳感器來監(jiān)測(cè)，其靈敏度和性對(duì)確保安全生產(chǎn)有著至關(guān)重要的意義，是煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)的眼睛和重要組成部分。下面我們結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)實(shí)際，分析一下紅外瓦斯傳感器在煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望能為煤礦安全生產(chǎn)工作提供參考。

一、瓦斯檢測(cè)手段與問題

我國(guó)國(guó)內(nèi)瓦斯傳感器最初主要以熱催化型、光干涉型、熱導(dǎo)型、氣敏半導(dǎo)體型和紅外氣體吸收型為主。

熱催化型雖然實(shí)現(xiàn)瓦斯監(jiān)測(cè)，但是穩(wěn)定性較差，需要頻繁校對(duì)，且使用壽命短，從安全和成本兩方面來考慮，并非選擇。光干涉型監(jiān)測(cè)手段對(duì)氣體濃度的檢測(cè)較為敏感，通過空氣中光波的利用來監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛龋F(xiàn)場(chǎng)使用較為方便，但是如果空氣中氮氧分配比例不足，就會(huì)容易出現(xiàn)誤差，無法長(zhǎng)時(shí)間大范圍使用[1]。熱導(dǎo)型是利用熱導(dǎo)原理檢測(cè)空氣與所測(cè)氣體之間的導(dǎo)率差來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用安全，壽命長(zhǎng)，有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是由于其受加工精度影響較大，對(duì)于低濃度瓦斯的監(jiān)測(cè)常出現(xiàn)失誤，水蒸氣、氧氣濃度也會(huì)干擾其正常工作。氣敏半導(dǎo)體型是近年來發(fā)展較快的一種檢測(cè)方法，具有壽命長(zhǎng)、能耗少、靈敏度高等特點(diǎn)，但是由于受材料材質(zhì)、溫度等因素影響，應(yīng)用性較差，在度和精度上也有待提高，仍需加強(qiáng)實(shí)踐與研究[2]。

紅外氣體吸收型即是目前應(yīng)用較廣的紅外瓦斯傳感技術(shù)，它利用紅外光譜對(duì)不同氣體的吸收強(qiáng)度來檢測(cè)氣體濃度，性、靈敏度高，壽命長(zhǎng)，與上面幾種技術(shù)相比，在各種性能上都有著較為突出的表現(xiàn)，也是目前應(yīng)用性最強(qiáng)的一種技術(shù)[3]。這種技術(shù)傳入國(guó)內(nèi)時(shí)由于受到我國(guó)礦井特殊環(huán)境影響，使用成本高，兼容性差，但是借由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)的深入研究與自主研發(fā)，終于成功推出了適合我國(guó)井下環(huán)境性能的紅外瓦斯傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)，在國(guó)際上也達(dá)到了經(jīng)驗(yàn)豐富水準(zhǔn)。

二、紅外瓦斯傳感器原理與優(yōu)勢(shì)

紅外瓦斯傳感器主要是為監(jiān)測(cè)管道內(nèi)的氣體濃度而研發(fā)設(shè)計(jì)，它以紅外吸收原理為核心，采取數(shù)字式溫度補(bǔ)償、擴(kuò)散式采樣等技術(shù)，具有高檢測(cè)精度、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，能夠適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境，應(yīng)用范圍廣。它能夠廣泛應(yīng)用于煤礦瓦斯抽放管道、瓦斯抽放泵站、天然氣輸氣管路等管道內(nèi)瓦斯氣體濃度的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)儀在工作過程中，對(duì)環(huán)境內(nèi)的瓦斯提起濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)濃度超出系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的上限值時(shí)，就會(huì)立即通過聲光進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警系統(tǒng)以發(fā)光二極管和驅(qū)動(dòng)蜂鳴器為主，向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出告警信號(hào)[4]。

應(yīng)用紅外吸收原理的瓦斯傳感器性能，使用壽命長(zhǎng)，調(diào)校周期>2月，其一體化水分離裝置，能夠很好的規(guī)避管道內(nèi)水分、塵埃等多種物質(zhì)，確保檢測(cè)精度，氣路設(shè)計(jì)的特殊形式對(duì)于各種正壓、負(fù)壓管道都有很好的應(yīng)用性，濃度檢測(cè)以紅外遙控為主，應(yīng)用簡(jiǎn)單，溫度補(bǔ)償，不會(huì)因礦井下的特殊環(huán)境而出現(xiàn)改變或漂移，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)于多種雜質(zhì)、氣體都有很好的抵抗作用，能夠提供多種常用的數(shù)據(jù)輸出接口，兼容性強(qiáng)，是目前應(yīng)用優(yōu)勢(shì)最為顯著的一種礦井下瓦斯監(jiān)測(cè)技術(shù)。目前多種瓦斯傳感器實(shí)際應(yīng)用中還存在著一定問題，比如功能單一、耗能較大、度不高等，且使用模擬電路技術(shù)，在抗干擾能力和智能化程度上都較低，是需要加強(qiáng)研究的重要應(yīng)用課題，對(duì)于提升未來礦井下瓦斯安全監(jiān)測(cè)具有積極意義[5]。

三、紅外瓦斯傳感器的具體應(yīng)用

煤礦井下的環(huán)境較為特殊，復(fù)雜多變，不可控因素較多，因而發(fā)生安全事故的幾率也較高。預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生，確保相關(guān)人員聲明安全，降低經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，是井下安全工作的重要目標(biāo)。紅外瓦斯傳感器在應(yīng)用中通過不斷技術(shù)創(chuàng)新完善著煤礦的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用差動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)處理、雙敏感元件等技術(shù)突破了種種限制，為煤礦生產(chǎn)安全作出貢獻(xiàn)。

在監(jiān)測(cè)井下環(huán)境瓦斯氣體濃度時(shí)，傳感器可以通過連續(xù)自動(dòng)的將井下沼氣濃度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備，并且應(yīng)用差動(dòng)補(bǔ)償信號(hào)處理技術(shù)就地顯示濃度值，在超出預(yù)設(shè)值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。它通過與各類新型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、斷電儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置等配套使用，在煤礦采掘工作面、回風(fēng)巷道等都可以固定使用。雖然熱導(dǎo)型、熱催化型技術(shù)上存在一定缺陷，但是可以應(yīng)用兩種技術(shù)原理與紅外傳感器技術(shù)相結(jié)合測(cè)量瓦斯?jié)舛龋淖冊(cè)械膯我辉y(cè)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，借由人工智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)信息進(jìn)行高度處理和分析，將穩(wěn)定性指標(biāo)再次提升，延長(zhǎng)使用壽命[6]。這些技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用能夠加快傳感器反應(yīng)速度，使結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固，便于使用和維護(hù)，同時(shí)還增加了斷電控制、遙控調(diào)校、故障自校自檢等功能，節(jié)約了維護(hù)和使用成本，對(duì)于預(yù)防煤礦重大瓦斯災(zāi)害事故具有重要作用，也是煤礦生產(chǎn)企業(yè)更好的產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的保障。

以目前市場(chǎng)上性能較為優(yōu)越的英國(guó)E2V-IR12GJ為例，它基于非色散紅外設(shè)計(jì)原理，采用非色散紅外技術(shù)（NDIR）原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且傳感器的光源采用非常節(jié)能的LED光源。LED光源采用特殊的算法產(chǎn)生優(yōu)化的輻射光譜，并且通過特殊的光學(xué)系統(tǒng)和升級(jí)過的硒化鉛和硒化鎘底片上的光敏二極管，結(jié)合內(nèi)置的溫度傳感器和微電子設(shè)備來產(chǎn)生信號(hào)。傳感器和上級(jí)的電子設(shè)備采用數(shù)字通信，遵循UART格式。它具有以下技術(shù)特點(diǎn)：可以檢測(cè)的氣體濃度范圍為0-或者0-LEL；含有溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)，并且為線性輸出；數(shù)字輸出，可以直接接入上級(jí)設(shè)備；可以保存濃度、溫度補(bǔ)償和線性數(shù)據(jù)；極低的能量損耗――小于5mW；防爆Ex認(rèn)證。它可以連續(xù)自動(dòng)地將井下甲烷濃度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給配接設(shè)備，并具有就地顯示沼氣濃度值，超限聲光報(bào)警等功能。高分辨率在0-10%范圍分辨率為0.01%，在大于10%范圍分辨率為0.1%，滿足國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局實(shí)施的《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ6211-2008-煤礦非色散紅外甲烷傳感器》要求。傳感器在設(shè)計(jì)上以緊湊、小巧、模塊化、整體化為發(fā)展趨勢(shì)，在保持傳統(tǒng)紅外傳感器高穩(wěn)定、高抗干擾、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)外，將傳統(tǒng)紅外原理光學(xué)部件省略，有效的降低了成本，同時(shí)還彌補(bǔ)了傳統(tǒng)紅外原理傳感器易受環(huán)境中灰塵覆蓋影響透光或反射的強(qiáng)度的問題，這對(duì)于減少傳統(tǒng)檢測(cè)儀故障報(bào)警缺陷具有積極意義。

煤礦安全生產(chǎn)需要依托監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，紅外瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用紅外吸收原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下瓦斯氣體濃度的監(jiān)測(cè)，通過應(yīng)用多種新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)安全生產(chǎn)的維護(hù)與保障，是煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分。