煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程及發(fā)展方向

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程及發(fā)展方向張軍鋒摘要：對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在我國的發(fā)展應(yīng)用進行了介紹，分別闡述了煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀、作用、結(jié)構(gòu)形式、選型原則等內(nèi)容，并對其未來的發(fā)展趨勢進行了展望，提出了相應(yīng)的改進建議，以促進我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)形式，發(fā)展趨勢Abstract：ThepaperintroducesthedevelopmentofthesafetysupervisionandeontroUingsystemofcoalminesinChina，respectivelyillustratestheappliedsurvey，therole，thestructuralformsandtheselectionprinciplesforthesafetysupervisionandeontroningsystemincoalmines，givestheprospectsforitsfuturedevelopmen，tandpointsoutrelativeimprovementsuggestions，80astoenhancethedevelopmentofthesafetysupervisionandcontrollingtechniqueofcoalminesinChina．‘Keywords：safetysupervisionandcontrollingsystemincoalmine，structuralforms，developmenttendency1．概述近年來，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的要求不斷提高和企業(yè)自身現(xiàn)代化建設(shè)的需要，我國各大、中、小型礦井都陸續(xù)安裝了煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)為各級生產(chǎn)指揮者和業(yè)務(wù)部門提供了環(huán)境安全參數(shù)動態(tài)信息，通過對被測參數(shù)的比較和分析，為預防災(zāi)害事故提供技術(shù)數(shù)據(jù)，便于提前采取防范措施；通過對被測參數(shù)實時有效的控制，及時實現(xiàn)自動報警、斷電和閉鎖，便于防止事故的發(fā)生或擴大；在發(fā)生事故的情況下，能及時指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線，為搶救和疏散人員、器材等提供決策信息。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用對改善我國煤礦的安全狀況，提高煤礦生產(chǎn)效率和現(xiàn)代化水平起到了重要作用。2．國內(nèi)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)概況國內(nèi)政策環(huán)境為全面提高企業(yè)安全生產(chǎn)水平,國務(wù)院發(fā)布5關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知6（國發(fā)12010223號）,強制推行先進適用的技術(shù)裝備。煤礦、非煤礦山要制定和實施生產(chǎn)技術(shù)裝備標準,須安裝監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等技術(shù)裝備,并于3年之內(nèi)完成。逾期未安裝的,依法暫扣安全生產(chǎn)許可證、采礦許可證。另外,按照國務(wù)院5關(guān)于繼續(xù)深入開展/安全生產(chǎn)年0活動的通知6（國辦發(fā)12010215號）和5關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知6的具體要求,煤礦企業(yè)必須按照5煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求（AQ6201-2006）6和5煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范6（AQ1029-2007）的要求,建設(shè)完善安全監(jiān)控系統(tǒng),確保設(shè)備性能完好、系統(tǒng)靈敏可靠,充分發(fā)揮其安全避險的預警作用。這些政策的出臺,將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)水平帶來一次大的提升,同時給設(shè)備制造商也帶來巨大的商機。2.2國內(nèi)市場需求截止2009年底,國內(nèi)共有各類煤礦超過18000座,基本都已安裝了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。共有在建煤礦項目7039個，按規(guī)模劃分，120萬t/a以上大型項目315個、45~90萬t/a中型項目614個、45萬t/a以下小型項目6110個?？梢娨蜒b備數(shù)量和在建數(shù)量都相當之大。目前使用的安全監(jiān)控系統(tǒng)多為2007年以前安裝，部分系統(tǒng)的性能指標已不能滿足新的安全范要求，同時煤礦安全監(jiān)控設(shè)備的安全使用壽命基本為3~5年，而瓦斯監(jiān)測類設(shè)備的安全使用壽命多為1~2年。因此，預計每年在建及在產(chǎn)礦井更新改造的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)量約占總量的20%以上（約為4000套以上），各類監(jiān)測儀器儀表超過40萬臺（套）。據(jù)此分析，截至2013年底，全國在建、在產(chǎn)礦井更新改造以及基建礦井新配備安全監(jiān)控系統(tǒng)的市場需求總量達15000套以上，市場總值達35億元以上。未來3年內(nèi)，每年市場需求將達5000套以上，年市場總值達12億元以上。按國務(wù)院5關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知6（國發(fā)12010223號）中/所有的非煤礦山必須在2013年底前安裝安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)裝備0的明確要求，目前全國非煤礦山共計10萬余個，絕大部分都未安裝安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)裝備，預計3年內(nèi)將新增市場需求總額達300億元，未來市場需求空間巨大。2.3國內(nèi)主要煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品我國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過了20多年的發(fā)展，產(chǎn)品逐漸成熟，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的設(shè)備制造商，有國家級的科研院所，也有民營高科技企業(yè)。這些商在研發(fā)能力、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量和專業(yè)服務(wù)能力等方面均具有較強實力。從產(chǎn)品質(zhì)量、專業(yè)技術(shù)服務(wù)能力、企業(yè)實力和生產(chǎn)規(guī)模等方面來看，有國家級研究機構(gòu)生產(chǎn)的產(chǎn)品，如KJ90NB型煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，由煤炭科學研究總院重慶研究院生產(chǎn)，2009年實現(xiàn)銷售915億元，其中礦用測控類產(chǎn)品產(chǎn)值約4億元；KJ95N型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由天地（常州）自動化股份有限公司（煤炭科學研究總院常州分院）生產(chǎn),2009年礦用測控類產(chǎn)品產(chǎn)值約為315億元；KJ4N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，由北京瑞賽長城航空測控技術(shù)有限公司（原航天工業(yè)部634所）生產(chǎn)，2009年測控類產(chǎn)品實現(xiàn)銷售約4500萬元。也有一些民營高科技企業(yè)，如KJ70N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，由宜興市三恒自動化儀表有限公司生產(chǎn)，2009年銷售額約為9000萬元；KJ73N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，由重慶梅安森科技股份有限公司生產(chǎn)，2009年實現(xiàn)銷售約111億元；KJ66N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，由北京仙島新技術(shù)有限責任公司生產(chǎn)，2009年實現(xiàn)銷售約4000萬元；KJ101N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，

由鎮(zhèn)江中煤電子有限公司生產(chǎn),2009年實現(xiàn)銷售約5000萬元。這些企業(yè)基本代表了我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的行業(yè)技術(shù)水平。3．煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)組成監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱監(jiān)控系統(tǒng)）是融計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)為一體的綜合白動化產(chǎn)品。它廣泛應(yīng)用于當今社會現(xiàn)代化工業(yè)和日常生活的諸多方面,當將其作為一種安全防御技術(shù)設(shè)施應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)當中,就稱其為煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)如圖l所示。企業(yè)網(wǎng)電視墻等數(shù)推服務(wù)器文件服務(wù)器管理工作站管理工作站圖1安全監(jiān)控系統(tǒng)電視墻等數(shù)推服務(wù)器文件服務(wù)器管理工作站管理工作站圖1安全監(jiān)控系統(tǒng)隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、和信息傳輸技術(shù)的發(fā)展及其在煤礦的應(yīng)用,為適應(yīng)機械化采煤的需要,礦井監(jiān)控系統(tǒng)有早期的單一參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng),發(fā)展為多參數(shù)單方面監(jiān)控系統(tǒng)。這些多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)包括環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)、水災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)等。測控分站測控分站,簡稱分站。根據(jù)放置地點和防爆要求的不同,有井下和地面分站之分。分站的主要功能是采集由傳感器傳來的環(huán)境安全參數(shù)、設(shè)備工況參數(shù)等信息,并進行預處理。根據(jù)預先設(shè)置好的參數(shù)極限,發(fā)出超限聲光報警信號和斷電閉鎖信號,與中心站通過傳輸?shù)肋M行通信,傳輸被測量信息,接受中心站的命令。井上、井下信息的交換必須加安全柵隔離。測控分站的核心是以單片機組成的微型計算機系統(tǒng)，包括CPU,ROM,RAM,I/0接口，必須外設(shè)，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。1)傳感器傳感器是將被測的物理量轉(zhuǎn)換為便于傳輸和處理的電信號,經(jīng)傳輸和測控分站連接,為測控分站提供信息。有的傳感器本身就是智能傳感器,輸出為數(shù)字信號,可以設(shè)置測控分站,由傳感器與中心站直接交換信息。(2)執(zhí)行或控制裝置執(zhí)行或控制裝置是根據(jù)分站或中心站的命令,進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換和控制的裝置,主要包括聲、光報警裝置,斷電、閉鎖裝置等。報警裝置的作用是根據(jù)安全參數(shù)的極限值,發(fā)出聲、光報警信號。斷電、閉鎖裝置的作用是在安全參數(shù)超限時,切斷工作面工作設(shè)備的電源,以免發(fā)生事故防止事故的擴大,從而實現(xiàn)工作面電源的閉鎖。中心站中心站的關(guān)鍵設(shè)備是主機,采用高可靠性的計算機,如工控機等作為主要部件。主機一般設(shè)置2臺,采用冷備份或熱備份的方式,互為備用。主機的作用是系統(tǒng)的生成、系統(tǒng)的管理以及進行數(shù)據(jù)處理和輸出,并進行必要存儲,必要時對關(guān)鍵設(shè)備實現(xiàn)控制。就其技術(shù)而言,測控系統(tǒng)是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)的綜合。4．煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷程自20世紀60年代以來,隨著信號傳輸技術(shù)的發(fā)展,煤礦安全監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)歷了四個發(fā)展階段。第一階段,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用空分制信號傳輸方式,典型系統(tǒng)有法國的CT163/40煤礦監(jiān)測系統(tǒng)、波蘭的CMM—20、CMC一1系統(tǒng)和中國的AUI系統(tǒng)。第二階段,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用頻率區(qū)分信道的頻分制信號傳輸方式，大大減少了信號傳輸電纜的芯數(shù)，典型系統(tǒng)有西德的TFZ00系統(tǒng)。第三階段,煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用分時區(qū)分信道的時分制信號傳輸方式，其通信規(guī)程比較嚴格、抗干擾能力強、傳輸電纜與測試點數(shù)無關(guān)、結(jié)構(gòu)簡單、配置靈活。典型系統(tǒng)有英國的MINOS系統(tǒng)、美國的DAN5400系統(tǒng)和中國的KJ4。第四階段，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，以開發(fā)性、集成性和網(wǎng)絡(luò)化為特征,信號的傳輸方式還是屬于時分制范疇,典型系統(tǒng)有加拿大參透里昂60型系統(tǒng)、中國的KJ66和KJ90等系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，是向多媒體化方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾方面：1）發(fā)展覆蓋面更廣，監(jiān)測監(jiān)控參數(shù)更多的軟硬件系統(tǒng)，為實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)綜合自動化奠定良好基礎(chǔ)；2）充分利用微處理器的優(yōu)點研制新型傳感器，做到自診斷、自校正、自調(diào)零、配置標準遠傳接口，統(tǒng)一傳感器的輸出信號制，以提高傳輸?shù)目煽啃?、?shù)據(jù)出來的簡單性和傳感器的互換性；3）制定統(tǒng)一的專業(yè)技術(shù)標準，對促進礦井監(jiān)控技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義；4）構(gòu)成統(tǒng)一完整、功能先進的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，真正實現(xiàn)更大范圍的煤礦資源共享，實現(xiàn)全面化的網(wǎng)絡(luò)管理。結(jié)語近年來我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的研制開發(fā)、推廣使用、維護管理經(jīng)驗和存在的問題，對系統(tǒng)的軟件技術(shù)和功能、硬件及接口技術(shù)的可靠性和兼容性、傳感器技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性、企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理技術(shù)的發(fā)展提出了展望。隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和相關(guān)工業(yè)的進步，煤炭工業(yè)將會逐步進入一個新的階段，現(xiàn)代化會逐漸走向煤礦。在安全管理上也將有很大的進步，安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)也將有以下改進：1）煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)理論將會更加成熟，更先進更實用的監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備將會被開發(fā)出來。2）煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)將逐漸進入正規(guī)化，在擴大生產(chǎn)規(guī)模、降低價格的同時更注意現(xiàn)場環(huán)境及其應(yīng)用對象，盡量做到生產(chǎn)出的設(shè)備是面向?qū)ο蟮亩皇敲嫦蚬δ艿摹?）除了在硬件上和監(jiān)測理論上有很大的進步外，在軟件上也須有較大的發(fā)展，這將在很大程度上簡化礦井安全管理，保證礦井的安全生產(chǎn)。參考文獻：郭秀才，楊世興編著《監(jiān)測監(jiān)控