煤矿安全监测系统的设计与实现

第一章 煤矿安全生产监测监控系统的发展现状与发展趋势 ......................................................... 2

1.1 煤矿安全生产监测监控系统的发展现状 .............................................................................. 2

1.2 煤矿安全生产监测监控系统的发展趋势 .............................................................................. 2

第二章 煤矿安全生产监测监控系统的组成 ..................................................................................... 3

2.1 地面中心站 .............................................................................................................................. 4

2.2 井下分站 .................................................................................................................................. 4

2.3 传感器与控制器 ...................................................................................................................... 5

煤矿安全监测监控系统

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⒈引言

本文档旨在说明煤矿安全监测监控系统的设计、实施和运行。该系统的目的是监测和控制煤矿内各种安全因素，以确保工人的安全和矿井的正常运行。

⒉系统概述

⑴ 系统目标

本系统旨在实现以下目标：

- 监测煤矿内的气体浓度、温度和湿度等安全因素。

- 监控矿井通风系统和水位情况。

- 实时报警和紧急应对措施。

⑵ 系统组成

本系统由以下组件组成：

- 传感器：用于监测矿井内各种安全因素。

- 控制器：用于处理传感器数据，并采取相应的控制措施。

- 数据存储和处理系统：用于存储和处理传感器数据。 - 用户界面：用于操作和监视系统。

⒊系统设计

⑴ 传感器布置

本系统中使用的传感器将被布置在以下位置：

- 气体传感器将被布置在具有潜在危险的区域，如井下巷道和工作面。

- 温度传感器将被布置在地下开采区域和通风系统管道中。

- 湿度传感器将被布置在易受潮的区域，如水源附近。

⑵ 控制策略

本系统采用以下控制策略：

- 当气体浓度超过安全阈值时，自动启动排风系统。

- 当温度或湿度超过预设范围时，发出报警信号并采取相应的控制措施。

⑶ 数据存储和处理

传感器数据将被实时采集并存储在数据库中。系统将定期对数据进行分析和处理，以报表和趋势分析。

⒋系统实施 ⑴ 系统安装

系统安装包括以下步骤：

- 安装传感器和控制器，并连接至数据存储和处理系统。

- 配置用户界面，并进行必要的校准和测试。

⑵ 用户培训

为保证系统的正确使用，用户将接受培训，包括以下内容：

- 系统操作和监视。

- 如何解读和响应报警信息。

- 数据存储和处理系统的使用。

⒌系统运行和维护

⑴ 运行监控

系统将以24/7运行，并实时监控各项安全因素。操作人员将负责定期检查系统状态，并对报警事件采取相应措施。

⑵ 定期维护

系统的维护包括以下内容：

- 定期校准传感器。

- 定期检查控制器和数据存储系统的性能。 - 更新软件和固件版本。

煤矿安全监测监控系统设计方案

一、引言

煤矿作为我国主要的能源供应来源，其安全生产一直备受关注。然而，煤矿生产过程中存在着各种危险因素，如煤与瓦斯突出、矿井顶板事故等。为确保煤矿的安全生产，设计一个高效可靠的安全监测监控系统变得尤为重要。本文就煤矿安全监测监控系统的设计方案进行探讨。

二、系统需求分析

1. 监测目标

煤矿安全监测监控系统的主要监测目标包括瓦斯浓度、矿压、煤尘浓度等，以及矿井内部的温湿度和氧气浓度等环境因素。系统需要实时监测并及时报警，以确保矿工的生命安全。

2. 监测节点

系统需要设置适当数量的监测节点，以覆盖整个矿井的各个关键区域。这些监测节点应该能够实时采集监测数据，并将数据传输到监控中心。

3. 数据传输

为了保证数据的及时性和准确性，系统应该采用可靠的数据传输方式。可以选择无线传输、有线传输或者光纤传输等技术手段，根据矿井的具体情况进行选择。 三、系统设计方案

1. 硬件设备

为了实现监测节点的数据采集和传输功能，系统需要配备各种硬件设备，如传感器、数据采集终端、通信设备等。传感器用于实时感知矿井各个参数，数据采集终端用于采集传感器数据并进行处理，通信设备用于数据传输。

2. 数据处理与存储

监测节点采集到的数据需要进行处理和存储，以便后续的分析和报警。系统应该配备合适的数据处理器和数据库，能够实现数据的实时处理和存储。

3. 监控中心

监控中心是整个系统的核心，用于接收和处理来自监测节点的数据，并提供实时监控和报警功能。监控中心可以配备大屏显示器，直观地展示煤矿各个区域的监测数据，并提供报警信息。

四、系统特点

1. 实时监测

系统能够实现对煤矿各个参数的实时监测，及时发现异常情况并采取相应的措施，保障矿工的安全。

2. 数据准确性 系统采用精确的传感器和高效的数据采集终端，保证监测数据的准确性。

3. 报警功能

系统能够根据监测数据进行智能分析，一旦出现异常情况，能够及时发出报警信息，以便矿工采取必要的应对措施。

收稿日期:2012-12-01;修订日期:2012-10-15作者简介:来社安（1978-），男，郑州人，讲师，硕士，研究方向：研究软件工程。0前言煤矿安全监控系统是监测煤矿安全生产过程的重要手段，它可以准确、及时、不间断的监测到煤矿设备运作状况、采风情况和瓦斯浓度的变化等，是预防各类事故的重要手段之一，也是保证煤矿工人生命安全的必要保障。我国在煤炭行业中应用监控系统比较晚，20世纪80年代初才开始逐步在煤矿生产中引进和使用了安全监控系统。在煤矿安全监控系统的具体引进过程中，我国煤矿科研人员结合我国煤矿生产中的实际状况，不断消化和吸收国外先进技术，对监控系统进行了必要的改进，使煤矿安全监控系统适合我国煤矿的生产环境，为我国煤矿的安全生产发挥了重要作用。1安装煤矿监控系统的必要性从我国煤炭企业发生的事故来看，许多事故是突发性的，虽无法做到准确预测，但可以通过煤矿监控系统进行监控预防，最大限度的减少事故的发生。煤矿事故的发生原因是多方面的，比较复杂，归纳起来主要有以下几个方面：（1）煤矿所处的自然环境较差，如含水量大、瓦斯浓度高，地质条件差等，都非常容易导致煤矿生产过程中突发事故的发生。（2）一些煤矿企业，特别是小型私人煤矿，制度不健全、设施不齐备，对事故预防采取的措施不完善，没有组建必要的安全监控系统。（3）煤矿企业管理者，对安全生产重视不够，在管理中没有管理到位，现有的管理方法不能保证煤矿安全生产的需要。（4）煤矿生产企业没有建立现代企业制度，导致企业经营以粗放的管理及增长方式为主。不能使企业获得良好的内部发展环境，也无法有充足的资金投入到安全生产上。（5）一些企业设备陈旧、工艺落后，缺少先进的安全生产技术。（6）企业对安全生产和监控系统建设投入不足，不能建立建全安全监控网络。（7）企业职工安全意识淡薄，素质良莠不齐，缺少必要的安全培训和演练，安全岗位人员更换的也比较频繁。通过上面的分析，可以说明对煤炭企业生产作业过程进行监控是非常有必要的。2目前先进的煤矿检测技术的优点随着科学技术特别是IT领域的高速发展，计算机技术、数据通信技术及大量监控软件在煤炭安全生产中被广泛使用，这使煤矿企业的监控技术获得飞跃式提高，下面讨论一下现在主流的煤矿监控技术特点和优点。（1）传感器即时自动断电功能：传感器的即时自动断电功能是在事故监测点布设智能型传感器，通过中心分站对其进行控制，可以实现主机和传感器2种模式断电，当瓦斯浓度超过标准，传感器会根据警戒值自动断电报警，并第一时间将需要断电的报警信号传输到生产设备上，使生产设备即时自动断电，从而大大提高了断电系统的反应速度和可靠性。特别是在一些瓦斯浓度较高的煤矿和瓦斯突然增多的开采作业中，使用这类智能型瓦斯传感器进行监控报警，使设备自动即时断电，可以非常有效的防止各类瓦斯爆炸事故的发生。第32卷第2期2013年2期煤炭技术CoalTechnologyVol.32,No.02February,2013煤矿安全生产检测系统的设计与分析来社安，蔡中民（河南商业高等专科学校，郑州450044）摘要:煤矿安全问题已经成为煤炭企业工作中的重中之重，也是关系到社会稳定的重要因素。本文分析了煤矿安全监控系统中计算机软件的应用，希望能为煤矿企业的安全监控系统设计提供一些有益的探索。关键词:煤矿；监控系统；软件中图分类号:TD76文献标识码:A文章编号:1008-8725（2013）02-0109-02DesignandAnalysisofCoalMineMonitoringSystemLAIShe-an，CAIZhong-min（HenanBusinessCollege,Zhengzhou450044,China）Abstract:ThecoalminesafetyproblemhasbecomethecoalenterpriseworkingChongzhongzhiisheavy,itisalsorelatedtothesocialstabilityoftheimportantfactors.Thispaperanalyzesthecoalminesafetymonitoringsystemincomputersoftwareapplication,hopeforthecoalmineenterprisesafetymonitoringsystemisdesignedtoprovidesomebeneficialexploration.Keywords:coalmine;monitoringsystem;software（2）在线瓦斯浓度校正功能：自动校正装置可以对矿井定时定点进行通气校验，并根据检验数据进行瓦斯浓度校正，增加补气量，使瓦斯浓度自动降低到合理水平，整个操作过程都由装置自动完成，不需要专门人员进行操作，虽然成本较高，但实用性非常强。（3）现场总线的应用：煤矿监控系统中现场总线通过应用数字通讯技术，以多种介质方式进行双向的多点信息传递，可根据煤矿的不同地点和自然特征选择相应的监控网络拓扑结构。同时，现场总线还是开放式的互联网络系统，由于使用的数据传输协议标准统一，具有非常好的扩展性和兼容性，可以使不同的监控设备都能接入到系统的网络中使用。3煤矿监控系统软件的应用随着我国电子技术的快速发展和煤矿企业对监控系统要求的不断变化，从事煤矿安全研究的科研单位和监控设备生产厂家相继推出了自己的监控系统，如基于CAN、以太网、GIS、DCS等系统，使监控系统行业的技术和监测效果都获得了很大的提高，下面就主要讨论一下基于CAN总线的煤矿监控系统软件。CAN全称是控制器局域网(CAN-CON－TROLLERAREANETWORK)，最早是由BOSCH公司推出，因其性能卓越，逐渐应用到众多工业领域，现今CAN已是国际标准，并是应用较广的现场总线之一，它具有以下特点：（1）CAN总线为国际标准，传输可靠性非常高，支持多个处理器，可支持优先级的处理。（2）单条总线可接入多达110个节点，可以实现节点的便捷扩充。（3）可进行远距离的传输，传输速率非常快。（4）各节点同时传输，不受限制，对突发数据可实时传输。（5）一个节点出现故障时，可自动关闭，并切断与总线的联系，不会影响到整体的通讯。（6）硬件通过校验，抗干扰能力强，数据传输过程中几乎不会出错。（7）暂时无法发送成功的信息，可实现自动多次传送，输出性非常可靠。（8）系统结构比较简单，性价比高。（9）可采用普通的同轴电缆、光纤或双铰线等进行布线，适应性强。（10）硬件地址具有滤波功能，并可简化软件的协议编制。CAN总线在煤矿监控系统中的广泛应用，极大地提高了煤矿监控系统的可靠性。在很大程度上延长了系统的有效传输距离，实现了数据实时传输，使煤矿的管理人员以及安全人员及时掌握生产状况和安全监测数据，从而有效预防各类事故的发生。4煤矿监控系统的设计煤矿监控系统工作原理主要是通过多个布置在煤矿工作监测点的传感器实时获取监测数据，通过服务器将数据传输到地上的煤矿安全监测调度中心，并根据设定标准值进行实时分析处理与判断并将结果显示在屏幕上。总体上来说，该系统实现了多点分散监测，集中处理数据与显示监测结果，便于管理人员全面及时的掌握生产安全状态。煤矿监控系统组成：煤矿监控系统的总体结构是由通信传输连接通路、中央控制主机和多个监控单元3部分组成。在煤矿的远程监控系统中，监控单元起到了非常重要的作用，通过分布在不同矿井里的多个监控单元可以监控到各个监测地点的数据。在监测系统中，它一方面可以实时采集和整理煤矿生产设备的数据，另一方面，可以分析和管理监控点收集到的数据，并将监测到的实时数据通过通信传输连接通路传输给远程中央控制主机。另外，监控单元还可能接受到中央控制主机下达的控制指令，对监控内容、设备运作进行操作。监控单元微控制器的设计：监测单元微控制器的选择可使用三星公司的S3C44B0X处理器，由于三星公司的S3C44B0X处理器使用并行机制的现场总线和配置有专门的存储器，使监控系统的运行速度获得很大提升，减少了指令周期的时间，具有较强的数据运算处理能力和控制能力，这保证了对煤矿监控系统中采集数据的速度和处理数据的效率，同时该微控制器具有非常高的的集成度，设有异步串行通信接口，可以满足监测系统的远程通信需要，该系统非常适用于不同环境下的煤矿生产安全需要，可靠性非常高。通信传输连接通路的设计：点到点通信方式是监控单元与中央控制主机传输、交换数据、下达指令的通信联信方式，布线时传输通道可采用传统的电缆、电话线方式，也可以采用光纤、同轴线、互联网线等，这主要根据煤矿的生产环境和危险等级来决定。5结语煤矿安全监控系统的使用对保证煤矿企业的安全生产起着无法替代的作用，虽然现阶段，我国安全监控系统的软件方面还存在着诸多问题，相关计算机软件技术还需要进一步提高。但随着我国自动化、IT行业的飞速发展，相信有关科研机构和制造厂家会不断设计研发出更好的煤矿监控系统软件，为我国煤矿行业的安全生产和高速发展保驾护航。参考文献：[1]阎馨,屠乃威.基于多传感器数据融合技术的瓦斯监测系统[J].计算机测量与控制,2004,12(12):1140-1142.[2]卞长弘,宁培松,王晓滨,等.矿井监测监控系统综述[J].煤炭企业管理.2005(7)[3]张富荣.网络技术在煤矿安全监测系统中的应用[J].煤矿安全2004,35(5):25-26.（责任编辑张欣）煤炭技术第32卷·110·