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浅谈煤矿安全监控系统的现状及发展趋势

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  【摘 要】近些年来,国家提出建设智能化矿山概念,大力发展和建设现代新型矿山企业,搭建智能化煤炭生产矿井已成为今后煤矿企业的发展方向。传统的低生产力老旧矿山向新型智能化矿山转型,成为现代煤矿企业实现自动化、安全化、高效化生产的关键,是安全立矿、科技兴矿的必由之路。因此,煤矿管理者和技术工作者必须深刻认识到智能化矿山建设对煤矿企业生存发展的重要性,加强对煤矿安全监控系统的认识和应用,用智能化、信息化技术助力煤矿安全生产。
  【关键词】煤矿安全监控;智能化;煤矿安全监控系统
  引言
  煤矿安全监控系统在矿井煤矿开采过程中发挥着非常重要的作用,可对矿井的复杂工作环境进行监测、报警,有效预防矿井下的煤尘、瓦斯、火灾等重要事故,国家各级政府部门要求所有瓦斯矿井必须装备安全监控系统。然而,原有安全監控系统在使用过程中存在一些缺陷,影响了系统的使用效果,例如:①传输模式缺陷:原有安全监控系统传感器采用频率/电流模拟信号传输,随着井下大型机械设备的增多,在传输过程中容易受到电磁干扰产生误报警;②各系统之间联动性差:原有的安全监控系统、人员定位系统、语音扩播系统等来自于不同的供应商,导致各自的中心站软件不同,系统之间没有信息交互,联动性差;③设备智能化程度低:设备无法根据自身工作状态的识别及时提醒井上人员进行标校、维修、更换等操作[2]。综上分析可看出非常有必要对煤矿安全监控系统进行技术升级改造。
  1煤矿安全监控系统的重要性
  煤矿井下作业中存在瓦斯、煤尘、水灾、火灾和顶板事故等隐患,特别是瓦斯、火灾事故,一旦发生,会给矿井造成重大的经济损失和人员伤亡。为贯彻落实“先抽后采、以风定产、监测监控”的瓦斯治理方针,国家行业标准、地方法规明确要求煤矿井下都必须安装、使用安全监控系统,主要用来监测井下CH4,CO等的浓度,温度、风速等环境参数及风门、馈电、风机开停等设备状态,并实现声光报警、风电闭锁、瓦斯电闭锁控制等功能。该系统实现了对井下瓦斯、CO等有害气体的实时监测报警以及对设备运行状态的实时监测与控制,大大减少了煤矿瓦斯、火灾事故的发生,在煤矿“一通三防”、机电设备等安全生产管理中具有不可替代的作用。
  2煤矿安全监控系统的现状
  2.1技术管理人员素质提升方面
  部分领导思想麻痹,工作上不够重视,认为安全监控系统即使正常,照样需瓦检员下井检查;担心甲烷传感器爆破崩坏,在工作地点不放或滞后;安全监控系统专职值班人员配备少;安全监控技术人员业务水平低、责任心差,对安全监控数据未加以认真分析,并不利用其中数据的价值。
  2.2通信协议不规范系统融合难度大
  由于现有生产厂家的监控系统、人员定位系统、应急广播系统的通信协议均互不兼容,虽然有统一的《煤矿感知数据采集规范(试行)》,但是从目前情况来看,执行力不够,从而造成不同厂家的设备采集数据无法直接兼容、共享,必须由相关厂家进行协议对接、数据转换,造成转换数据时稳定性不高、增加额外对接费用、受制于人的问题,而且增加了矿井单位的使用运营成本。
  2.3传感器稳定性弱
  在矿井开采中,一些监控设备会暴露在十分恶劣的开采环境中,不仅面临着大量的粉尘与腐蚀性气体,而且井下空间大多相对潮湿,这会加速传感器元件被腐蚀的速度,同时也更容易被氧化,造成感应元件接触不良,进而导致传感器在使用过程中稳定性降低,数据的传输精度也会相应下降。现如今,在检测甲烷与一氧化碳时,仍会利用传统的电化学与催化技术,在一定程度上降低了传感器的稳定性,缩短了传感器的使用寿命。与此同时,由于开采空间大多相对狭小,而且存在着十分复杂的磁场,一些传感器在强电场环境中会频繁出现失误甚至失灵的情况。例如,在井下的综采面,动力电缆与传感器的弱电信号线大多平行铺设,就会形成耦合回路;很多开采所用到的电气设备在启停时都会产生浪涌,也会对传感器造成一定干扰。
  3煤矿安全监控系统发展趋势
  3.1提升系统功能
  要对煤矿安全监控系统进行升级改造用,来实现分级报警,将报警信息分为四个等级,并利用逻辑报警模式,为应急联动提供帮助,同时做到区域断电。也就是将原有监控系统中的异地断电模块进行升级,一旦出现出现问题,系统就会根据预先设置的逻辑因素判断断电区域,进而自主断电,对于已断电区域相邻的工作区,同时控制相应工作。安全监控系统也要做到有线与无线传输的高度融合,例如GIS与安全监控系统的融合,同时也可以人员定位、应急广播系统、环境监测系统、电力监控系统等建立对接关系,一旦出现紧急断电、瓦斯超限、火灾预警时,安全监控系统就可充分利用上述兼容系统进行人员定位、应急广播通知等开展联动作业,从而最大程度的保证开采安全。
  3.2不断完善行业规范标准
  与产品有关的技术标准与规范是厂家进行产品设计和调试时的主要参考依据。随着煤矿安全生产的不断完善和煤矿安全监控系统的不断升级,相关的安全监控管理规范和行业标准也应不断进行完善,如此才能适应智能化矿山建设和煤矿安全生产工作的新要求。在系统主机与监控分站通信中断后,监控分站还可利用其自身存储空间,对通信中断期间的传感器、执行器数据进行存储。在主机与监控分站恢复通信后,断线期间分站存储的数据会以主动发送和读取等方式上传至主机,从而保证了数据的完整性。
  3.3利用数字化技术进行信息传输
  为了进一步提高煤矿安全监控系统的可靠性,,就一定要实现监控系统传输、分析、整理、存储数据的数字化,不断提高数据信息在各个环节的传播精度,进而提高信息的时效性。在安全监控系统运行过程中,数据信息很容易受到外界因素干扰,进而导致系统操作失误,发出错误警报。但是在数字化技术支持下,所有的信息将会以数字的形式进行传输,这会极大的提高信号的传输精度,进而提高安全监控系统的准确性。
  结语
  本文对煤矿安全监控系统的基本组成、发展现状、存在的问题进行了分析,并提出了相关的优化建议措施。煤矿企业应围绕煤矿安全监控系统,成立专门的管理部门,制定专门的管理制度,保证人员培训合格持证上岗;按照设备工艺要求和制度措施,定期对设备进行维护保养和对采集设备进行调校,以确保仪器设备的良好运行。在建设智能矿山的未来,将进一步建设完善矿山生产技术数据库,对矿山安全和事故灾害预防实施数字化、精确化管理。并根据数据库完善预警模型,利用监控系统的GIS功能,为事故灾害预防、事故应急处置、人员逃生施救等提供技术帮助,以此来创建科学合理的矿井安全监控系统管理模式,确保矿井安全生产和职工生命健康,促进我国煤炭行业健康、长远、稳定发展。
  参考文献:
  [1]黄强辉.煤矿安全监控系统的现状与发展趋势分析[J].建筑工程技术与设计,2018(33):4753.
  [2]王长荀.基于ZigBee的煤矿安全监测及人员定位系统研究与设计[D].郑州:华北水利水电大学,2015.
  [3]陈福民.煤矿在用安全监控系统检测要求及方法的研究[J].中国新技术新产品,2014(01):18.
  [4]韩志强.矿井安全监控系统的现状与发展趋势研究[J].内蒙古煤炭经济,2013(04):151+155.
  (作者单位:河北工程大学矿业与测绘工程学院)

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