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摘要：我国煤矿的安全生产正在稳定中呈现好转态势，但形势依然严峻。如监控设备故障自动闭锁技术、甲烷风电闭锁技术，通过对煤矿安全监控系统控制功能扩展研究应用，使系统监测监控更加可靠，矿井安全保障水平进一步提高。
关键词：煤矿安全监控；系统控制；功能扩展；应用
一、煤矿安全监控系统的发展现状
煤矿安全监控系统自20世纪80年代中期在我国煤炭行业投入应用以来，经过25 a的发展和应用，早已成为煤矿安全生产中一项不可或缺的技术装备，是防止煤矿瓦斯事故的一道重要屏障，也是煤
矿生产许可的重要条件之一。从早期的“先抽后采，监测监控，以风定产”十二字瓦斯治理方针到现行的“通风可靠，抽采达标，监控有效，管理到位”的十六字瓦斯综合治理工作体系，再到2006年颁布的《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201－2006）和2007年颁布的《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029－2007）2个行业标准，无不体现出党和国家有关煤矿安全生产方针、政策对煤矿安全监测监控的高度重视和严格要求。
二、监控系统存在问题
经过20多年的研究、应用和发展，我国煤矿安全监控系统的相关技术和装备虽然取得了长足进步，但距煤矿安全生产要求仍然存在很大差距。就中平能化集团公司的现场应用而言，虽然2008年也经过了大规模的升级改造，但也存在诸多需要完善、改进的问题，突出表现在以下几个方面：
（1）监控系统联网方面，一些边远矿区由于是租用地方通讯线路联入集团公司内网，受线路条件、安全防护设备阻碍等因素影响，通讯质量差，中断频繁。两翼的平禹煤电公司、梨园矿尤为明显。
（2）传感器信号传输受干扰影响较大，经常出现非超限瞬间高值。
（3）异地控制由于是中心站下发控制命令，存在的弊端一是控制响应时间较长，最长可达2倍的巡检周期时间，二是可靠性较低。
（4）馈电状态传感器技术性能不过关，工作不可靠，特别是无法应用在屏蔽电缆上。
（5）本质安全供电电源功率小，不能很好适应现场远距离监控时对高供电电压和多组传感器接入时对大工作电流的需求。
（6）电源箱备用电池组寿命低，电池技术需要改进。如何在保障不间断供电的前提下解决浮充电池组的规律性自动放电问题。
（7）一些系统受井上下数据传输协议的制约，导致信息传输的分辨率低，不适应大测量范围传感器的应用，亟待解决。
（8）针对大量的监测监控原始数据，监控系统缺乏智能的逻辑分析、判断和报警、报表、查询等二次处理和应用。
（9）敏感元件传感器如甲烷、一氧化碳、风速等的调校装置和方法需完善。一氧化碳传感器敏感元件寿命低，现场调校受局限。
（10）主扇房等远距离场所监测的无线传输技术有待进一步完善。
（11）本质安全型设备之间安全联检规定需要细化，以便于用户根据需要择优选择关联设备。
（12）系统故障诊断能力有待提高和完善，提高可靠性降低故障率。
三、监控系统控制功能扩展
安全监控系统自动控制功能是保证井下环境监测，设备自动控制运行的核心。2012年在巴音孟克集团刘家渠煤矿安装的KJ397煤矿安全监控系统集成了风电甲烷闭锁、风速低限断电、风门开闭状态控制、井下水仓水位智能抽放水等等自动控制功能。
（1）监控设备故障自动闭锁技术断电控制是煤矿安全监控系统的2个主要功能之一，目前市场上安全监控系统的控制功能非常单一，只能针对正常情况下单一模拟量的“超限”和开关量的“指定状态”进行断电控制，例如某台瓦斯传感器测值超限、某台设备开停传感器出现停止运转的状态，对指定的被控设备进行控制，切断其供电电源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不具备针对自身监控设备的故障以及相关组合逻辑信息状态进行闭锁控制，在控制逻辑上缺乏层次，既不符合《煤矿安全规程》和《煤矿安全监控系统通用技术要求》的要求，也不能满足现场安全生产的需要。煤矿安全监控系统控制功能扩展研究及应用就是立足于解决上述问题而开展的。
（2）甲烷风电闭锁技术
国家安全生产行业标准AQ6201－2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》第4条规定“系统必须由现场设备完成甲烷风电闭锁功能”，“局部通风机停止运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3%，必须对局部通风机进行闭锁使之不能启动，只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁；当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1．5%时，自动解锁”，“严禁对局部通风机进行故障闭锁控制”。
《煤矿安全规程》第160条也规定“矿井安全监控系统必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能”。
四、运行情况
（1）故障闭锁功能
故障闭锁功能研究完成后，使用时传感器的断线故障闭锁由中心站上位程序机灵活配置定义，而井下监控分站和断电控制器的失电故障闭锁则由设备本身的硬逻辑电路实现。当监控系统出现瓦斯传感器断线、监控分站失电以及断电控制器失电情况时，监控系统都能够像瓦斯超限一样立即执行断电控制，切断所监控区域的供电设备用电。同时监控系统有相应的记录储存和报表输出，若安装KJ397-F2安全监控分站时，该分站内置FLASH芯片能自动存储故障时间和故障传感器地址信息。
（2）甲烷风电闭锁功能
完成了上位机、下位机的软件设计、修改以及断电控制器硬件电路的设计、修改后，同时也对QBZ－120/200型局部通风机供电开关也进行了相应改进，解决了常闭控制触点的接入、控制线引入喇叭嘴和接线柱问题。KJ397煤矿安全监控系统不仅能在上位机对甲烷风电闭锁进行配置，也能在下位机（KJ397-F2安全监控分站）上对闭锁关系及数据进行配置，配置完成的数据能够主动上传至上位机进行验证保存。
五、对扩展控制功能的试运行评价
安全监控系统扩展后的故障闭锁功能和甲烷风电闭锁功能运行稳定，各种指标符合设计要求，满足了《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201－2006）、《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》（MT/T1008－2006）和《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029－2007）的要求，进一步保障了安全生产，使系统监测监控更加可靠。
六、存在不足
通过研究应用也发现，因受《煤矿安全规程》“测试期间不得影响局部通风”之规定的限制，另外也受双风机自动切换装置功能的限制，如果是单风机或者非对旋式双风机，由于不能停止风机工作，所以不能满足“开关停止工作且在闭锁状态下试验启动按钮是否能启动开关”的测试条件，无从测试。结论是非对旋式双风机不适合实施甲烷风电闭锁。执行“甲烷风电闭锁”的目地在于尽可能避免在停风且瓦斯高浓度超限情况下出现“一风吹”，但出现此状况的原因绝大多数是由于双回路供电系统都出现了问题，导致停电停风。此时存在另一种情况，如果停电时间较长，分站备用电池能量耗尽，监测将失灵，虽维持“故障闭锁”但对风机的闭锁将不复存在。
七、结语
总而言之，随着科学技术的不断发展，煤矿安全监控系统由单一监控功能向全矿井综合信息监测控制系统发展，实现远程监测、监控、监管、设备故障诊断和灾害预警与决策等功能，按照《煤矿安全规程》和有关标准的要求，正确安装、使用、维护与管理系统，避免或减少瓦斯爆炸等事故发生。为煤矿安全生产打下坚实的基础。
参考文献：
[1]王国臣.矿井安全综合视频监控系统的发展[J].煤炭技术，2006（8）
[2]杨世兴.煤矿监测监控系统的现状与发展[J].安防科技，2004（5）
[3]谷守禄，鲁远祥.煤矿监控系统的发展概况及趋势[J].中国安全科学学报，1997（12）
论文作者:王建伟
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：监控系统论文; 煤矿安全论文; 甲烷论文; 功能论文; 传感器论文; 故障论文; 技术论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;