瓦斯监控系统在煤矿的应用分析.pdf

54|电子制作2020 年 06 月 自动化技术 0 引言 目前煤矿开采规模不断增加，为了确保开采过程的安全 性，需要对煤矿井下各种可能出现的危险源提前进行预估和 判断，并制定相应的解决对策，使设备财产和人员安全得以 有效保障。瓦斯作为对井下作业安全造成严重影响的因素之 一， 应对其加强监控， 结合近年来飞速发展的电子信息技术， 对瓦斯监控系统进行构建，对煤矿安全生产有效保障。 1 煤矿瓦斯监控系统构成 通常采用井下分站、中心站、通信接口、传感设备装置 等几个部分构成瓦斯监控系统。在煤矿井下关键地点设置井 下分站，确保其能够对整个煤矿生产全过程进行全面管理； 作为瓦斯监控系统的核心组成部分，中心站通过对整个生产 流程的实时显示，对异常情况能够及时发现和报警，并对相 关数据进行存储，根据生产参数进行控制，从而更好地完成 井下管理，主要包括系统检测控制系统、网络附件系统、服 务装置等。具有系统检测和测试装备的分站控制系统，能够 对整个煤矿的生产环境进行管理和控制，确保整个煤矿的生 产系统能够高效运转；作为瓦斯监控系统中的重要组成部分 之一的通信接口，通过复合传感技术的应用，瓦斯监控系统 的通信协议、传输数据以及相关通信设备数据接口的系统运 行标准化有效提升，另外总线技术的不断升级，进一步提高 瓦斯监控系统的数据传输效率；通过传感装置，能够实现对 被测环境及设备相关参数的实时监测，通过稳定、可靠的传 感装置的应用，能够更好地保证瓦斯监控系统可靠、安全的 运行。目前在煤矿生产瓦斯监控系统中，随着传感器技术的 发展，能够选择的类型也不断增加，应用性能不断优化，使 瓦斯监控系统的工作可靠性极大程度的改善。 2 煤矿瓦斯监控系统应用中关键技术分析 在煤矿生产过程中，通过瓦斯监控系统的应用，使生产 的安全性得到有效保障，其中系统所包括的关键技术主要有 以下方面 ■ 2.1 单片机 根据单片机对瓦斯监控系统进行设计时，通常采用上、 下位主从结构模式，对瓦斯介质进行检测时，通过传感器单 元组成的检测电路对电压信号进行输出，并经过数字模拟转 制器 A/D 和放大器对电压信号进行转化后 , 并将其输入微控 制器，根据 ROM 中存储的大量数据，对输入的信号进行智 能化处理，通过相应的处理能够得到精度较高的测量结果， 数码管 LED 接收到测量结果并进行显示，同时对测量结果 进行分析和对比，如测量结果比系统设计的标准值高，则会 利用声光进行报警提示。此类根据单片机设计的瓦斯监控系 统具有易于安装、结构简单、易于控制等优势。单片机的智 能瓦斯监测系统原理如图 1 所示 [1]。 图 1 单片机的智能瓦斯监测系统原理图 ■ 2.2 PLC 技术应用 目前在煤矿生产中，利用 PLC 技术构建的瓦斯监控系 统得到广泛应用，其中整个系统的控制核心为 PLC 技术， 主要由 CPU 模块、电源模块、通信模块等部分组成，通过 上述模块的应用，能够使数据传输和共享得以实现，并使系 统的稳定性及抗干扰性极大程度提升。同时对结构进行冗余 设计，对各监测点的瓦斯介质参数，利用两个或以上的 I/O 分站进行采集，之后将采集数据上传至系统控制中心，对数 据进行分析后，由控制中心发送相应的控制执行指令，如对 煤矿用通风机和设备进行断电与启动等操作，通过系统所下 达的执行命令，使煤矿井下瓦斯有效检测和控制得以实现。 此监测系统和单片机瓦斯监测系统相较之下，其稳定性、可 靠性相对较高，但 PLC 系统的开发成本相对较高，由于此 系统在瓦斯监测中具有更好的应用成效，因此在煤矿瓦斯监 测系统中得到广泛应用。基于 PLC 的智能瓦斯监测系统如 瓦斯监控系统在煤矿的应用分析 郭孝园 （天地（常州）自动化股份有限公司，江苏常州，213015） 摘要在高压、高温等条件下，有机物、分解物发生物理和化学联合作用形成瓦斯，在煤矿井下生产中是最主要的一个危险源。瓦斯突出 不仅能摧毁井下巷道，破坏通风系统，还会引发井下工人出现窒息，严重时会引发爆炸等安全事故，对煤矿生产过程中瓦斯含量的实时监 控至关重要。要求监控系统具有可靠性和稳定性，对煤矿生产中的各类信息能够更及时、准确地传递，并在煤矿生产中，起到瓦斯爆炸、 瓦斯超限、瓦斯火灾等安全生产事故有效杜绝的作用，因此在煤矿安全生产中，需要对瓦斯监控系统的应用加强研究，本文就瓦斯监控系 统的构成以及关键技术进行分析和探讨，使系统监视水平和处理水平有效提高。 关键词瓦斯监控系统；煤矿；应用 www�ele169�com|55 自动化技术 图 2 所示 [2]。 图 2 基于 PLC 的智能瓦斯监测系统示意图 3 其它关键技术 在瓦斯监测系统中包括的关键技术还包括软件系统、传 感器、矿用通风机联动等。结合瓦斯传感器的工作原理，根 据不同的原理可将传感器划分为以下几种红外原理甲烷传 感器、催化燃烧式甲烷传感器、激光式甲烷传感器等，在系 统的实际应用中，需要与煤矿生产实际情况相结合，对生产 现场的工作条件、工作可靠性、测量精度进行充分考虑，在 确保传感器具有相应的防爆功能的情况下，对适用的传感器 进行选择；在进行软件系统设计时，需要利用结构化程序设 计方式，在保证程序可靠性的同时，有利于后期修改、调试、 编译和阅读，并使其抗干扰性能有效强化。利用瓦斯监测系 统生成的结果， 通过矿用通风机联动对通风机进行开停控制， 同时对程序及信号的传输进行定期检测，使控制系统与动作 部位的协调性得到有效保障，使系统的可靠性有效提高。 4 煤矿安全生产中瓦斯监控系统应用措施 ■ 4.1 系统合理安装 在进行监控主机安装时，电源管理应保持开机状态，在 安装结束后，对系统框架图进行描绘，在 D 盘中进行全部 监测信息和数据的存储，同时进行杀毒软件的安装，使数据 安全性得到有效保证。另外监控主机中包括主用机和备用机 两种，应确保所有应用程序安装完成。 监控软件安装时，需要对新版软件进行统一，如存在系 统软件与井下分站协议不一致的情况，应及时对系统参数进 行设置 [3]。 井下通讯线铺设时，为了有效避免信号干扰，就采取与 动力线缆分离铺设的方式。如动力电缆与井下通讯线需要一 起铺设时，两者之间的距离应确保不少于 0.3m。另外在矿 井中进行变频设备设置时，应对动力电缆和通讯线进行分离 设置，并使屏蔽层的接地效果增强。同时在配置完成后，确 保通讯线缆悬挂的安全性和坚实性，并检测其屏蔽效果。 分站电缆不得高于地面 2500m，并借助 0.5cm2的电 缆单台进行开关量传感器的铺设；分站电缆不得高于地面 200m， 并借助0.1cm2的电缆单台进行模拟量传感器的铺设。 如对两台模拟量传感器同时应用，使电缆共享得以实现，需 要确保间距低于 1000m。 在宽带系统安装时，在矿用防爆交换机中进行喇叭口的 设置，并确保接线的紧密性，并通过卡线槽对进入的光缆进 行固定，同时利用热束管对光纤进行保护。另外根据 8 字 形原则，对光纤进行盘线，并采用热束管卡对连接位置进行 固定，并将其固定在法兰盘槽中。光纤如在寒冷气候条件下 进行安装，需要对其进行张力检测。 ■ 4.2 提高瓦斯监控系统工作效率 为了有效提高瓦斯监控系统的有效性，不仅需要保障系 统自身设备、软件质量，还需要对管理中存在的诸多因素进行 充分考虑，使管理水平和质量有效提升，从而使瓦斯监控系统 的工作效率进一步提升。首先需要对管理理念进行创新，对相 关监控系统工作人员加强培训，使其专业能力增强。同时根 据生产现场的实际情况以及工作进度，对系统操作标准进行 科学编制， 加强监控系统的应用， 使监测功能得以逐步实现。 5 结束语 进入 21 世纪，煤矿产业仍然是国民经济中重要的支柱 产业之一，在经济建设中发挥着不可替代的作用，同时随着 能源需求量的增加，使煤矿开采规模不断扩大，对煤矿生产 的安全性提出了更高的要求，其中瓦斯监控系统作为重要的 安全保障手段，应对其监测的稳定性、准确性、快速性等性 能不断改善，才能够更好地适应行业发展需求。同时应根据 煤矿生产现场的实际情况，提高先进技术的应用水平，对瓦 斯的及时监测及控制加强重视，通过工艺、工业以太网及数 字编码技术等专业技术的应用，对瓦斯最佳监测点位进行确 定，使系统监测精确性有效提高。 参考文献 ＊ [1] 张建兵 . 瓦斯监控系统在煤矿中的应用分析 [J]. 内蒙古煤炭 经济 , 2014, 00001170-71. ＊ [2] 牛朝亮 . 论国内煤矿瓦斯监测监控系统现状与发展 [J]. 能源 与节能 , 2016, 000002P.113-114. ＊ [3] 李志杰 . 煤矿安全监控系统在瓦斯与机电管理中的应用探讨 [J]. 煤矿现代化 4 期 119-120.