煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現(xiàn)狀及發(fā)展

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現(xiàn)狀及發(fā)展摘要：為了提高煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的安全監(jiān)管效果，確保煤礦生產(chǎn)的安全，需要采用先進(jìn)的安全控制系統(tǒng)。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)作為煤礦生產(chǎn)中的重要設(shè)備，不僅可以解放人力，提高煤礦機(jī)械的運(yùn)行效率，還可以實現(xiàn)對煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是以信息技術(shù)、定位技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)為基礎(chǔ)的。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)也在向智能化方向發(fā)展。關(guān)鍵詞：煤礦；安全監(jiān)控系統(tǒng)；現(xiàn)狀；智能開發(fā)一、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀如今，中國許多礦區(qū)都配備了安全監(jiān)控系統(tǒng)。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)作為一種安全生產(chǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)，在預(yù)防和減少煤礦安全事故方面發(fā)揮著重要作用，通過監(jiān)控和預(yù)警功能確保煤礦安全生產(chǎn)。目前，智能技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨于成熟。為了提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和靈敏度，優(yōu)化其功能，提高其可靠性和穩(wěn)定性，國家明確提出了對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造的要求，并對其技術(shù)指標(biāo)和功能提出了明確要求，旨在推動煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展。煤礦生產(chǎn)管理需要不斷尋求新的發(fā)展，積極利用科技發(fā)展采用智能安全監(jiān)管系統(tǒng)。（一）傳感器層技術(shù)的現(xiàn)狀傳感器技術(shù)的應(yīng)用主要存在一些與穩(wěn)定性和可靠性相關(guān)的問題，如虛警、誤報、瞬時大值、故障等。因此，有必要提升傳感器的防護(hù)等級。目前，傳感器的最低防護(hù)等級為IP65，確保傳感器在潮濕和有水的環(huán)境中仍能正常工作，其核心部件不受水蒸氣的影響。信息化建設(shè)環(huán)境下，礦井設(shè)備增多，井下環(huán)境電磁環(huán)境紊亂，傳感器和傳輸電路易受強(qiáng)磁干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、通訊不暢等。傳感器的輸出接口也進(jìn)行了升級，保證其最低標(biāo)準(zhǔn)為RS485/CAN，并采用CRC加密驗證技術(shù)解決信號干擾問題。對于傳感器的輸入端，采用了TVS管端口保護(hù)技術(shù)和電氣隔離。分離技術(shù)、過濾技術(shù)、屏蔽技術(shù)等。解決了對傳感器的二次電磁干擾問題，提高了傳感器的抗電磁干擾性能，保證了傳感器能在井下穩(wěn)定工作；設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字通信接口，實現(xiàn)傳感器分級報警和故障診斷功能。通過升級傳感器的電路元件，增加了電壓監(jiān)測、故障檢測和噪聲異常檢測功能。目前，可調(diào)二極管激光吸收光譜技術(shù)、激光甲烷傳感器和無線甲烷傳感器具有線性自動校正功能，應(yīng)用效果好，準(zhǔn)確度高。其中，激光甲烷傳感器可以對甲烷濃度進(jìn)行高精度的線性報警。（二） 傳輸層技術(shù)的現(xiàn)狀目前，總線分站的采集功能已經(jīng)升級，從模擬采集升級為多路總線采集。其功能如下:數(shù)據(jù)分析處理、快速報警和快速控制?，F(xiàn)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的總線分站有7個總線功能，其中4個負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù)。主要部件無線信號轉(zhuǎn)換器可以直接連接到礦井總線的傳感器電纜上，通過井下有線和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)線路的靈活配置。以嵌入式處理系統(tǒng)為載體，區(qū)域協(xié)同控制器可以根據(jù)井下環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行、人員等做出安全預(yù)測。通過有線和無線集中采集，還可以處理突發(fā)事故，達(dá)到預(yù)控的目的。區(qū)域控制器連接多個接口，具有交換機(jī)的功能，適應(yīng)環(huán)網(wǎng)切線、星形等多種結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)重組時間短。其中，變壓器也進(jìn)行了升級。交流電在85-900V時，設(shè)備能正常運(yùn)行，操作靈活。它可以在不更換分接頭的情況下實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程監(jiān)控，確保操作人員及時了解電源箱的運(yùn)行情況。設(shè)備升級后，可以知道電池壽命，電池壽命也提高了。電源箱的重量也減輕了，維修更加方便。（三） 應(yīng)用層技術(shù)的現(xiàn)狀過去，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能都是基本功能，如數(shù)據(jù)監(jiān)控、日常查詢、運(yùn)行控制等。系統(tǒng)升級后，完善了地面中心站的功能。一是報警和斷電控制功能更加靈敏，可以結(jié)合瓦斯?jié)舛?、變化、持續(xù)時間、分布范圍進(jìn)行不同級別的預(yù)警，做到分級分區(qū)報警，報警區(qū)域?qū)崟r斷電，不影響其他礦井生產(chǎn)。其次，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的集成，地下集成成本高，難度大。新的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于地面集成，沒有改變原有系統(tǒng)的運(yùn)行模式。通過集成層，借助數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，完成監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、報警系統(tǒng)的信息共享和協(xié)同執(zhí)行。第三，系統(tǒng)升級后，完成了故障自斷和自動評估功能。通過該功能，可以高效地完成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、調(diào)整和優(yōu)化。最后，通過對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級，完成了不同系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動。當(dāng)瓦斯超限斷電時，監(jiān)控系統(tǒng)中心可結(jié)合廣播、無線通信、人員定位等系統(tǒng)進(jìn)行緊急疏散。二、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展（一）新傳感技術(shù)與智能化發(fā)展1分布式激光甲烷監(jiān)測技術(shù)煤礦瓦斯監(jiān)測點數(shù)量有限，傳統(tǒng)的瓦斯監(jiān)測技術(shù)采集的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。采用分布式激光甲烷監(jiān)測技術(shù)，其可調(diào)激光吸收技術(shù)，結(jié)合光路空分復(fù)用技術(shù)，將激光引入自動校正系統(tǒng)，可以完成對煤礦瓦斯的精確監(jiān)測，解決了傳統(tǒng)傳感器無法長時間工作的問題，減少了，分布式激光甲烷監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)對8個氣室的同步監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測要求，監(jiān)測面積可擴(kuò)大一倍，監(jiān)測范圍可大大提高，響應(yīng)時間可大大縮短，從而實現(xiàn)對氣體的同步監(jiān)測，提高安全預(yù)警能力。2高分辨率激光痕跡監(jiān)控技術(shù)對于礦區(qū)來說，會有自然火災(zāi)的隱患。以前用的是束管監(jiān)控系統(tǒng)，但監(jiān)控效果有待提高。將智能化技術(shù)應(yīng)用于其中，可以應(yīng)用高分辨率激光痕跡測量技術(shù)和新型安全在線監(jiān)測傳感器，實現(xiàn)對采空區(qū)瓦斯的實時測量、監(jiān)測和處理，縮短火災(zāi)的救援時間。同時，該技術(shù)還可用于礦區(qū)環(huán)境檢測，抗干擾性強(qiáng)，極其穩(wěn)定。3超聲波時差法斷面風(fēng)速監(jiān)測技術(shù)采掘巷道通風(fēng)不好，傳統(tǒng)風(fēng)速測量監(jiān)測技術(shù)的風(fēng)計算誤差大，監(jiān)測存在盲區(qū)，不能滿足采掘的通風(fēng)要求?？刹捎贸暡〞r差法測量巷道斷面風(fēng)速，多線測量法結(jié)合巷道斷面數(shù)據(jù)，精確計算風(fēng)量，實現(xiàn)智能調(diào)風(fēng)。4傳感器智能技術(shù)智能傳感器技術(shù)采用低功耗、高性能的MCU。結(jié)合數(shù)字化，型號、版本、生產(chǎn)日期、出廠、供電信息、故障等。在整個循環(huán)中保持傳感器的。同時加入動態(tài)芯片，監(jiān)測傳感器安裝位置的變化。（二） 新型輸電技術(shù)的發(fā)展1分布式電源技術(shù)現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)依靠通信電纜連接變電站設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，但線路分布復(fù)雜，操作不靈活，感應(yīng)效率差。有可能對電能拾取裝置的負(fù)載動態(tài)和小型化技術(shù)做更多的研究。礦井分布式非接觸供電系統(tǒng)提高了供電可靠性和遠(yuǎn)程供電能力，實現(xiàn)了靈活的線路接入。它采用電力載波傳輸技術(shù)，提高了信號強(qiáng)度和電力負(fù)荷。2綜合采集系統(tǒng)該系統(tǒng)可以完成井下系統(tǒng)的集成，通過已有數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，借助廠家提供的線路接口存儲大量數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)的中間處理環(huán)節(jié)，提高了數(shù)據(jù)處理效率。（三） 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用趨勢1充分利用監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)需要分析大量數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)模型可以從不同角度了解氣體的分布和濃度。異常數(shù)據(jù)可以用來提前預(yù)防事故的發(fā)生，而不是簡單地在事故發(fā)生后進(jìn)行處理。監(jiān)控的價值就體現(xiàn)在這里。結(jié)合分布式多點激光甲烷監(jiān)測技術(shù)，可以完成礦井瓦斯?jié)舛?、分布和巷道風(fēng)速的測量，建立固定時間段內(nèi)瓦斯的變化發(fā)展模型，了解瓦斯變化規(guī)律，做好安全預(yù)警。針對礦井外的火災(zāi)，對CO2、溫度、煙霧等傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以建立火災(zāi)模型，從而做好防火和逃生工作。當(dāng)煤炭自燃發(fā)生時，通過高分辨率激光痕跡檢測技術(shù)檢測煤炭自燃情況。2加強(qiáng)生產(chǎn)和系統(tǒng)的協(xié)同管控。目前，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)還未能實現(xiàn)與生產(chǎn)的協(xié)調(diào)管控，很多因素都會導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。而安全高效的生產(chǎn)是無法同時實現(xiàn)的，所以要積極利用預(yù)警技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)來實現(xiàn)安全生產(chǎn)。三、結(jié)束語綜上所述，智能煤礦企業(yè)的建設(shè)對監(jiān)控系統(tǒng)的功能性和穩(wěn)定性要求越來越高，把握未來技術(shù)發(fā)展的核心要求意義重大。對于煤礦企業(yè)的工程技術(shù)人員來說，積極總結(jié)智能安全監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)驗，對于提高煤礦安全監(jiān)控能力具有重要意義。未來，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用將更加廣泛和有效。為充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在煤炭生產(chǎn)中的價值，智能技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步促進(jìn)煤炭的智能安全生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)王國法，劉峰，孟祥軍,范京道，等.煤礦智能化(初級階段)研究與實踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019(08)：85-8