大兴煤矿南采区监测监控系统设计

警及向用户提供避免事故的对策和方案。矿井终端监控设备缺乏黑匣子功能, 因而也不能对事故起因分析提供有效依据[3]。

综合评价我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果，煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、北京瑞赛公司的KJ4 等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

1.2.3 我国煤矿监测监控系统的发展趋势

（1）发展全面的监测监控专家系统

目前, 我国有20余家生产监测监控系统的公司或院所，其产品主要是监测环境安全参数, 实现报警或断电控制，对生产设备的监测监控限于对设备的开停状态进行监测，与煤炭生产全过程实行监测监控差距还较大。在软件技术上应研究开发能根据被监测环境地点的参数进行有效的危险性判别、分析和提出专家解决方案, 在事故情况下, 指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材提供决策。同时系统软件应向网络化发展, 按统一的格式向外提供监测数据。

发展覆盖面更广，监测监控参数更多的软硬件系统，为实现煤矿生产综合自动化奠定良好基础, 是我国监测监控系统的发展任务之一。

（2）研制高可靠性、品种齐全的矿用传感器

目前, 国产监控系统的配套传感器，主要存在两大问题: 一是品种不全，用于监测环境参数的传感器较多, 而用于监测生产设备工作运行状况参数的传感器少；二是现有的传感器不同程度存在精度差、可靠性不高的缺陷。特别是用于瓦斯综合治理和灾害预测的甲烷传感器，一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁的缺点, 严重制约着矿井瓦斯的支持检测。在研制新型传感器时应高起点、高智能化，应充分利用微处理器的优点，做到自诊断、自校正、自调零、配置标准远传接口，统一传感器的输出信号制，以提高传输的可靠性、数据出来的简单性和传感器的互换性。发展配置齐全、高可靠性的矿用传感器是监控系统发展的关键技术之一。

（3）合理的规范通信协议

现有厂家的监控系统几乎都采用各自专用的通信协议，互不兼容。目前，信息传输系统的兼容性已成为装备监控系统的各集团公司、矿井进一步引进和扩充系统功能的制约因素。有些矿井为了安全生产的需要, 在系统存在严重问题和得不到技术服务的条件下，不得不选择其他的系统。由此, 通信协议不规范的后果是造成设备购置重复、不能随意进行

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软硬件升级改造。制定统一的专业技术标准，对促进矿井监控技术发展和系统的推广应用具有十分重要的意义。

（4）实现全面化的网络管理

虽然现在许多矿建立了局部的计算机网络系统，实现了本矿井的资源共享，但大多还处于一矿一系统，与外界几乎没有联系，其功能和任务也极其简单。今后的发展趋势是各生产矿井与矿务局、各矿务局与本省乃至全国煤矿系统构成统一完整、功能先进的计算机网络系统，真正实现更大范围的煤矿资源共享。

1.3 煤矿监测监控系统的相关规定

第一百六十九条 低瓦斯矿井的采煤工作面，必须在工作面设置甲烷传感器。 高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在工作面及其回风巷设置甲烷传感器，在工作面上隅角设置便携式甲烷检测报警仪。

若煤（岩）与瓦斯突出矿井采煤工作面的甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全型电气设备，则必须在进风巷设置甲烷传感器。

采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷必须设置甲烷传感器。 采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。 非长壁式采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行。

第一百七十条 低瓦斯矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面设置甲烷传感器。

高瓦斯、煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须在工作面及其回风流中设置甲烷传感器。

掘进工作面采用串联通风时，必须在被串掘进工作面的局部通风机前设甲烷传感器。掘进机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。

第一百七十一条 在回风流中的机电设备硐室的进风侧必须设置甲烷传感器。 第一百七十二条 高瓦斯矿井进风的主要运输巷道内使用架线电机车时，装煤点、瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感器。

第一百七十三条 在煤（岩）与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，进风的主要运输巷道和回风巷道内使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆型柴油机车时，蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪，柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪。当瓦斯浓度超过0.5%时，必须停止机车运行。

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第一百七十四条 瓦斯抽放泵站必须设置甲烷传感器，抽放泵输入管路中必须设置甲烷传感器。利用瓦斯时，还应在输出管路中设置甲烷传感器[4]。

1）安全监测监控系统设置的要求

根据《煤矿安全规程》及《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(AQ 1029-2007)规定，矿井设置安全监测监控系统须符合以下要求：

1) 2) 3)

瓦斯矿井必须装备煤矿安全监控系统。 煤矿安全监控系统必须24h连续运行。

接入煤矿安全监控系统的各类传感器应符合AQ 6201－2006的规定，稳定性应不

小于15d。

4) 5)

煤矿安全监控系统传感器的数据或状态应传输到地面主机。

煤矿必须按矿用产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电制器

等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换[5]。

（2）矿井安全生产条件 根据《煤矿安全规程》

第一百五十八条 所有矿井必须装备矿井安全监控系统。矿井安全监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。

第一百五十九条 采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，控制区域等做出明确规定，并绘制布置图。

（3）安全监测监控系统选择原则

1) 监测监控设备必须符合有关国家标准和行业标准，通过煤炭行业标准化归口审查，通过国家技术监督局认证的检测机构和型式检验。用于爆炸环境的煤矿安全监控设备，还必须通过国家技术监督局认证的检测机构的防爆检验，并取得―防爆合格证‖。设备选型时应优先选用本质安全型设备。

2)选用安全监测监控系统时，应始终遵循系统具备可靠性、先进性、开放性的原则，满足矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要，同时考虑矿井近、远期发展，产品的技术更新，以减少不必要的重复投资，在设备选择上坚持立足眼前，兼顾长远，经济合理的设计原则。

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2 大兴煤矿监测监控系统总体设计

2.1 大兴煤矿监测监控系统的主要研究内容

多年的实践表明，现有的安全监测系统存在一些问题，其中最突出的就是无法实现远程实时报警，领导和管理人员不能及时掌握监测系统状况。针对这些问题，通过对五阳煤矿网络监测监控系统设计，了解煤矿井下环境，制定需要监测的内容参数，进而根据不同参数对传感器设备的选择并对井下不同位置传感器进行布局设计。然后根据传感器及地形对总线设备的选择、总线的设计及应用、分站的分布设计、监控总站设计几个步骤。

最终实现实时接收监测系统的监测数据，并将监测系统信息实时传送给相关人员，达到报警的目的，以便及时排除不安全因素，保证安全生产。

2.2 设计研究的技术路线图

设计开始 参数选定 网络拓扑结构 通讯网络选定 传输方式选定 传感器选 型 传感器布 置 分站部分 设 计 总站部分 设计 完成设计 图2-1设计研究路线图 Fig.2-1 Design of research Roadmap

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