煤矿安全监控系统存在的问题及其改进探讨.pdf

第 6期 2 0 1 0年 6月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i n e Aut oma t i on No ．6 J u n ．2 0 1 0 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 0 6 0 0 9 2 0 3 煤矿安全监控系统存在的问题及其改进探讨 仲 丽 云 煤炭科学研究总院常州 自动化研究院， 江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘要 文章分析 了煤矿安全监控 系统的现状 ， 指 出了煤矿安全监控 系统在设计、 制造、 尤其是使用环节中 存在 的问题 ，并给 出了相 应 的改进 建议 。 关键 词 煤 矿 ；安 全生产 ； 监控 系统 ；质量 ；改进 中图分类 号 T D 7 6 文献标识 码 B 0 引言 1 煤矿安 全监控 系统 结构 煤矿安全监控系统对改善矿井作业安全环境和 提高煤矿的安全生产起到了重要的作用 。煤矿管理 人员可以利用煤矿安全监控系统及时 、 准确 、 连续地 提供各种有关环境状况和生产过程方面 的实 时信 息； 结合井下采掘动态 ， 能够深入地分析研究瓦斯等 参数的变化规律 ， 从而制定有效 的防治措施 。随着 信息技术的发展 ， 煤矿安全监控系统利用信息网络 可以将安全生产实时信息在网上发布 ， 为煤炭综 合 调度的实现和煤 矿信息化提供了 良好 的软硬件基 础。因此 ， 加强煤矿安全监控系统的管理显得尤 为 重要。本文主要介绍煤矿安全监控系统存在的问题 及其改进措施 。 收稿 日期 2 O 1 O O 3 0 5 作者简介 仲丽 云 1 9 7 3～ ， 女 ， 江苏 常州 人 ， 工程 师 ， 现 主 要 从事质量管理 、 标准化 、 产 品送审 等方面的工作 。联 系电话 0 5 1 9 8 6 9 9 8 5 7 9 自 AQ6 2 O l --2 o o 6煤 矿安全监控 系统通用技 术要求 颁布实施 以来 ， 近 5 0家煤矿安全监控系统 生产 企业对 各 自生产 的煤矿 安全 监控 系统均对 应行 业标 准 进 行 了 整 改 ， 使 其 在 技 术 上 基 本 符 合 AQ6 2 O l -- 2 o o 6煤 矿安 全监控 系统 通 用技术 要 求 的要求 。根据 煤矿安全规程 的相关规定和煤矿安 全监察部门的要求 ， 目前所有 的煤矿均装备了煤矿 安 全监 控系 统 。 煤矿安全监控系统主要是采用传感器技术与计 算机控制、 计算机网络和信息传输技术相结合的方 法 ， 实时监测煤矿 甲烷浓度、 一氧化碳浓度 、 二氧化 碳浓度 、 氧气浓度、 硫化氢浓度 、 矿尘浓度 、 风速 、 风 压 、 湿度 、 温度、 馈电状态 、 风门状态 、 风筒状态、 局部 通风机开停状态、 主通风机开停等 ， 并实现甲烷超限 声光报警 、 断电和甲烷风 电闭锁控制等功能。 煤矿安全监控系统一般 由主机 双机或多机备 表4 加入零位改正后的仪器常数和陀螺方位角 增大最终误差 ， 此时就不用考虑零位改正 。 认真观测并计算零位值。当然， 因为仪器有误差范 围， 加入零位改正值后可能削弱最终误差。但零位 受磁场 特别是陀螺的磁屏蔽较差时 以及其它因素 的影 响 ， 有 时测定不 准确 ， 此 时加入零 位 改正也 可能 参考文献 E l i 中 国统 配 煤 矿 总 公 司 生 产 局． 煤 矿 测 量 手 册 E M] ． 北京 煤炭工业出版社 ， 1 9 9 0 3 7 2 3 9 1 ． [ 2 ] 煤炭科学研究总院唐 山分 院陀螺经 纬仪组． 陀螺经 纬 仪基本原理 、 结构与定 向[ M] ． 北京 煤炭工业 出版 社， 1 9 82 ． E 3 3 张国良． 矿山测量学[ M] ． 徐州 中国矿业大学出版社， 1 98 8． [ 4 ] 张学庄． 提 高陀 螺 经 纬 仪 定 向效 率 的 方 法 [ J ] ． 测绘 工 程 ， 2 0 0 6 1 5 - 9 ． E 5 - I 于来法． 关于陀螺经纬仪定向中漂移问题的研究[ J ] ． 测绘学报 ， 1 9 8 7 ， 1 6 1 2 5 3 6 ． 2 0 1 0年第 6 期 仲丽云 煤矿安全监控 系统存在的问题及其改进探讨 9 3 份 、 传输接 口、 分站、 传感器、 执行器 断电器、 声光 报警器 、 电源箱、 电缆、 接线盒 、 避雷器和其它必要 设备组成 。系统的连接结构一般分为树形、 环形、 星 形和总线形、 复合形 ， 其典型结构如图 1所示。 ● ●’●‘‘●‘ 。 ‘ ‘。‘ ‘ ‘ ‘‘。‘‘‘‘‘‘‘‘。‘‘‘‘。‘‘。‘‘。。‘‘。。。。。。。。‘。。‘‘。。’。。。‘。。。。 ‘ 。‘ ‘ 。。 ‘ 。 。。。‘。。‘。。‘。’。‘。’。。。。。。’。‘。‘。。‘‘‘‘。‘。‘‘‘● 企业网 广域网 电话线 入 网用户 精’ “ I堡 垫 量旦 H 皇 塑 地 面 中 心 站[ 囱 望 重 量 卜 一 A C 2 2 0 V ／3 8 0 V ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 苣 垂 宙⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 开 关 量 传 感 器 6 。 _ -j 图 1 煤矿安全监控 系统典型结构 井下 执 行 结 构 2煤矿 安全监 控 系统存 在 的问题 从 图 1可看出 ，煤矿安 全监控 系统 的质 量与 如下设备有关 1 地面中心站 含系统软件 及外 设； 2 传输信道 ； 3 井下设备 分站 、 传感器、 执 行器 断 电器 、 声 光 报 警 器 、 电 源 箱 及 其 它 必 要 设备 。 地面中心站硬件一般包括避雷器 、 传输接 口 含 安全 隔离栅 、 主机 、 打 印机 、 UP S电源 、 投影 仪 或 电 视屏幕墙、 网络交换机、 服务器和配套设备等 。这些 设备均采用基于主流技术的通用产品 ， 满足可靠性 、 可维护性 、 开放性和扩展性等要求 ， 对整个 系统质量 不会 产生 很大 的影 响 。 系统 软件 一 般 采 用 可 靠 性 高 、 开 放 性 好 、 易 操 作、 易维护 、 安全、 成熟的主流产品。但是系统软件 的完 善程度 对煤 矿安 全监 控系统 的质 量有 一定 的影 响， 尤其是较深层次的缺陷， 往往会引起煤矿安全监 控系统的偶发故障。 分站、 传感器 、 执行器 断 电器、 声光报警器 是 煤矿安 全监控 系 统实现 原始 数据 采集 、 预处 理 、 就 地 报警和断电功能的关键设备 ， 由于煤矿井下工作环 境十分恶劣 ， 对设备 的环境适应能力 、 工作稳定性 、 可靠性等要求 比较高， 系统核心设备如分站 、 电源能 否长期稳定工作就决定 了传感器 、 执行器 断电器 、 声光报警器 等能否长期稳定地工作 。 笔者认为 ， 煤矿安全监控系统存在以下 问题 1 部分产品的电路和结构设计不完善 。部分 产品在电路设计时没有融人可靠性设计理念 ， 没有 考虑产 品在极限工作温度时 、 处于不正常工作状态 如故障状态 时元器件 的发热情况等 ； 在结构设计 时没有考虑到产品的抗振动适应性和产 品防尘、 防 水等防漏性能。这种设计上的缺陷使这类产品不能 适应井 下的恶劣 环境 ， 经常使 用 时间不长 就 出现 各种故障。 2 瓦斯、 火 、 粉尘、 水等灾害的隐患诊断与预 测技术 已经达到初步应用阶段； 大多数重点矿井也 已经装备了煤矿安全监控系统， 断电控制执行器也 得到了普遍应用 。但这些技术应用的起点还很低， 各个系统通信协议不统一 ， 彼此孤立。由于缺乏通 盘考 虑 ， 矿井各 生产 环节 也难 以满足 联动 的要求 ， 目 前没有一个综合 的平 台来调度各种 系统的合理使 用， 致使各项技术的综合运用始终没有进人正常的 轨道 。 3 煤矿安全监控系统在使用过程中， 分站、 传 感器、 执行器 断电器、 声光报警器 的可靠性不高 ， 维护工作量大。由于煤矿井下的工作环境恶劣， 使 设备的故障率较高 ， 正常使用寿命缩短。例如现在 大量使用的瓦斯传感器的标校周期只有 1周 ， 使用 寿命仅 1 年左右 ， 而一个矿井要安装 的瓦斯传感器 的数量却达数十个甚至上百个 ， 正常使用 中的调校 工作量很大 ， 造成延期标校或不标校 ， 加之部分煤矿 管理 水平 低 、 现场 又缺 乏 具 有 一定 知 识 的设备 维 护 队伍 ， 使得现有的煤矿安全监控系统完好率低 ， 容易 造成误判 、 漏判现象 。 4 煤矿 安全 监控 系统 生产 企业 售后 服务 不 尽 人意 。由于煤矿安全监控 系统 的现有技术水平、 生 产企业 的加 工工 艺 和煤 矿 井 下 恶 劣 的工 作 环境 ， 即 便煤矿安全监控系统产 品质量好， 在使用 中也会出 现这样和那样的问题。这就要求生产企业的售后服 务 应 能跟得 上 ， 及 时 地 奔 赴现 场 ， 迅 速 、 准 确 地 排 除 故障 ， 使系统恢复正常运行。可是 ， 目前多数生产企 业做不到这一点 ， 一般是一拖再拖 ， 甚至置之不理 ， 使 得这 些厂 家 的系统 长 年 处 于不 正 常 运行 状 态 ， 无 法发挥其作用。 5 煤 矿安 全监 控 系统属 防爆 关联 产 品， 按 GB 3 8 3 6 ． 1 2 O O 0爆 炸性 气 体 环 境 用 电气 设 备 第 1部分 通 用 要 求 和 GB 3 8 3 6 ． 4 2 O O 0爆 炸 性 气体环境用电气设备第 4部分 本质安全 型“ i ” 9 4 工矿 自动化 2 0 1 0年 6月 及产品企业标准的要求 ， 对煤矿安全监控 系统 中的 各组成设备进行了关联检验 ， 并 明确 了关联配接设 备 。但在生产和使用过程 中存在擅 自改 变关联 配 置 、 而未按要求重新进行防爆关联检验的问题 ， 使本 来为本质安全设备可能变为非本质安全设备， 给煤 矿 安全 生产带 来 隐患 。 6 一些煤矿虽然已安装煤矿安全监 控系统 ， 但为了不影响生产 ， 对类似瓦斯超限断电等一些规 程要求必有的功能不予采用， 或不接人断电设备 ， 定 期测试更没有做到， 使系统行同虚设， 给安全生产带 来很 大 的隐患 。 3改进措 施 综上 所述 ， 煤 矿安 全监 控 系统 的部分 产 品质量 不过关、 售后服务不尽人意 、 现场管理不严格和使用 不当及系统维护不到位等 因素， 大大影响了煤矿安 全监 控系 统的作 用 。 为改 变 目前 的状 况 ， 笔 者提 出 以下几点建议供参考 1 生产企 业 应 增 强 质 量 意识 ， 技术 人 员 要 全 方位地考虑各种因素， 特别是设计人员在产品设计 时应针对煤矿井下特殊 的环境 ， 加强系统可靠性设 计， 完善产品的电路、 结构设计 和工艺过程控制， 坚 持质量第一 ， 用户至上的宗旨， 建立适合本企业的质 量管理制度并严格执行 ， 加强售后服务队伍建设 ， 提 高售后服务水平， 做好现场系统维护人员 的培训工 作， 真诚地为煤矿服务。 2 建议现场用户加强管理 ， 建章立制 ， 理顺关 系， 取长补短 ， 注意系统维修骨干的培养和专业维护 队伍的建设 ， 落实备品备件购置费用 ， 在使用 中严格 执 行 煤 矿 安 全 规 程 的 相 关 规 定 和 AQL O 2 9 2 0 0 7煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 的要求 ， 对 系统定 期 巡 检 、 维 护更 换 ， 使 煤 矿 安 全监 控系统处于正常可靠的运行状态， 让其切实为保 障 煤矿安全 、 强化生产调度管理发挥作用。 3 随着煤炭行业形势 的好转、 科 学技术 的发 展 以及 国家安全 生 产形 势 的需要 ， 煤 矿 企 业 对全 矿 井 自动化的要求越来越高 ， 尤其是煤矿井下的安全 监控 系统更 为明 显 ， 不再 只 对 安全 环 境 参 数要 求 进 行实时监测监控 ， 而是要求对煤矿井下所有生产过 程能进行全方位的实时监测监控 包括人员 、 生产设 备 、 环境等 。因此 ， 现有的煤矿安全监控 系统装备 现状已远远不能满足现场的实际要求 。目前的各种 系统是只针对现场某方面 、 某一区域或某一生产过 程进行 实 时 监 测 监 控 的煤 矿 安 全 监 控 系 统 ， 而 且 各种煤矿 安全监 控系统 由多家企业 研制和生产 ， 某些关键技术不一致 ， 如通信协议 ， 信息资源不能共 享； 就是将同一企业研制和生产的多种煤矿安全监 控系统合而为一 ，由于需要监测监控的设备和参数 大幅度 地增 加 ， 按 现 有 技 术 水平 ， 某 些技 术 参 数 也 不能满足 AQ6 2 O l --2 0 o 6煤矿安全监控系统通用 技术要求 的规定。因此 ， 煤矿安全监控系统应在以 下方面 有所考 虑 ① 在主传输方面采用以太 网通信协议 ， 以光缆 为传输介质 ， 这样既可以解决由于综合的煤矿安全 监控系统监测监控 的设备 和参数多、 传输速率慢而 造成信息阻塞传输 的问题 ， 也能解决信息传输信道 防雷问题 ， 还能实现实时信息、 视频信号 、 音频信 号 的同时传输。 ② 要改变现有煤矿安全监控系统的组成模式 地面中心站、 传输接 口、 分站 、 传感器和执行器 断 电器、 声光报警器 ， 在井下也采用 以太 网络 的模 式 ， 将分站、 传感器和执行器视为某一节点 ， 可以任 意增减监测监控节点， 以满足采掘推进和其它生产 过程 监测 监控 的实 际需 要 。 4结语 实践证明， 只有管好用好煤矿安全监控系统 ， 才 能使其在遏制重大瓦斯事故、 保证矿井安全生产等 方面发挥更大的作用。 参考文献 [ 1 ] 王 涛． 国有重点煤矿通风安全监 测工 作的现状 、 问题 及任务 [ J ] ． 煤 矿设计 ， 1 9 9 6 1 0 1 7 2 0 ． [ 2 ] 宫世琨 ． 监控系统在 矿井安 全防治 中的重 要作用 E J ] ． 煤 矿设计 ， 1 9 9 6 1 O 2 0 2 3 ． E 3 ] 孙 继平 ． 矿井安全监 控系统 [ M] ． 北 京 煤 炭工业 出版 社 ， 2 0 0 4 ． E 4 ] 孙继平． 煤矿安全生产监 控系统联 网I- J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 0 9 1 O 1 - 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