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摘 要:瓦斯是影响煤矿安全生产的头号危险源,煤矿井下发生死亡人数多的重大事故主要与瓦斯有关.如何预防瓦斯灾害,保障煤矿安全生产,一直是各国煤矿安全技术研究方向之一.本文应用计算机技术、通讯技术、单片技术等针对上述问题进行研究,提出实用的设计,较好的解决了煤矿瓦斯监控系统中的问题.

关 键 词:瓦斯,监控系统,设计原理

【分类号】TD712

1概述

作为一种非常规天然气,瓦斯主要成分为烷烃,并以一种游离态和吸附态存在于煤体和煤岩中.瓦斯的富集是生成、储集、封盖保存等方面条件极其动态发展过程的有利配置,是各种地质动力学调剂耦合作用的结果.煤矿开采受瓦斯威胁最严重的是煤与瓦

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斯突出,瓦斯富集区、高应力带、煤层结构粉碎性破坏的地带是煤与瓦斯突出的频发区.针对瓦斯的这些特性,煤矿在监控瓦斯安全方面应做到地面与井下共同监控,随时观测瓦斯的浓度可疑引火源的性质及混合气体的压力等.

2煤矿监控系统

煤矿监控系统是指利用信息管理计算机网络等技术对矿井甲烷浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、矿井工作面温度、矿井地压、石、风门状态矿井通风设施的运转等设施远程动态监控管理,并实现甲烷超限声光报警断电和甲烷风电闭锁控制等功能的系统.目前我国煤矿瓦斯安全监控系统一般分为两种即:人工监控系统和自动化监控系统.人工监控是指安监人员携带瓦斯监测仪或便携仪下到矿井瓦斯浓度较高的可疑地点对危险因素进行监测,获取数据后,根据具体情况采取相应的控制手段.这种方法由于人为因素或者采集数据的不准确性,往往造成获得的数据失真,同时由于时间原因,也容易造成数据的滞后性,另外考虑到井下瓦斯浓度的不稳定性,也会给安全监测人员带有一定程度的风险.

自动化监控是以计算机为后台程序,利用传感器和通讯技术,自动记录监测目标数据,并根据具体情况,自动做出反应.与人工监控系统相比,自动化系统更方便、快捷、准确,不但避免了人为因素造成的技术性失误,还减少了有关的安全监测人员和值班人员的工作量.另外煤矿还可以根据自身矿井的情况在重要的地点比如掌子面、酮室等瓦斯浓度较高的地点,安装瓦斯传感器,地面中心站及管理网络工作站可以实时掌控这些特殊地点的环境情况和与瓦斯相关的数据参数.进一步帮助领导和调度员及时掌握矿井生产情况.一旦发现安全隐患,系统可以让值班人员及时了解矿井工作面环境及生产参数的变化情况,对于存在的隐患能够迅速做出处理决策,避免可能发生的事故.因此整个系统在保障矿井安全生产,提高生产效率等方面扮演着重要角色.


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3煤矿瓦斯监控系统设计的要求及原理

3.1系统构成

3.2主要技术原理

3.2.1多站远程无线控制系统组成

多站远程无线控制系统是以计算机作为中心控制站,用多个信号源作为分站.甲烷传感器发送的信号传送到分站,通过无线模块进行数据通信.系统中的上位机作为数据接收和数据处理的中心站,当分站的信号送入CPU处理时,计算机会计算出瓦斯浓度值,如果瓦斯浓度大于设定的报警断电值,CPU则会发出信号送出高电压使执行器做出断电动作,切断相关设备电源,则控制器与分站相互断开,这既是自我瓦斯超限保护.若瓦斯浓度恢复到报警断电值以下时,控制器与分站则可通过分开口自动连接完成设备的自动复电.当系统本身出现故障或系统异常时,中心控制站则会自动断电,使整个系统处于零运作状态,中心控制站对处理后的信号通过芯片将采集到的数据实时反映到计算机LED显示屏,安全监控人员可根据计算机显示的不同情况进行实地核实预处理.

3.2.2甲烷传感器信号采集

甲烷传感器在煤矿安全检测系统中用于煤矿井巷,采掘工作面、采空区、回风巷道、机电峒室等处连续监测甲烷浓度,当甲烷浓度超限时,能自动发出声、光报警,一般采用载体催化元件为检测元件.产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号,经过多级放大电路放大后产生一个输出信号,送入单片机片内A/D转换输入口,将此模拟量信号转换为数字信号.然后单片机对此信号进行处理,并实现显示,报警等功能.

3.2.3数据信息的接受与处理

一般煤矿所用的数据的传输为传输控制协议(TCP),下层能够向上层提供主从式服务,当传输出现错误时能自动予以纠正.数据要经过一次次包装,最后转化成可以在网络上传输的信号,发送到网络上.当信号到达目标计算机后,再执行相反的拆包过程,通常下层与上层之间有一定的组成格式,一般用简单的单字节码.通过对应的节码,上层能够对下层的编码进行识别,然后根据节码反映的信息做出相应的命令,然后以编码的形式发聩给下层,下层根据编码内容做出相应的反应.

4结论

煤矿瓦斯的监控工作具有长期性、艰巨性和复杂性,但是只要做到优化生产布局,合理组织生产,就能实现做到安全监控有效.另外为有效防范和遏制瓦斯事故的发生,还应配合健全的瓦斯治理机构、改进装备、完善各项规章制度加强现场与技术管理、改善安全生产条件、提高从业者素质等措施全面提升瓦斯治理水平.因此如何结合不同矿井的的实际情况合理的开发设计监控系统,更好地指导矿井安全建设与生产等方面还有待于进步的完善.

参考文献:

[1]刘西青.论国内煤矿瓦斯监测监控系统现状与发展[J].山西焦煤科技,2006(03)

[2]董璐.煤矿瓦斯安全监测系统的应用探讨[J].科技与生活,2010(14)

[3]李文惠,李况君,梁银师.瓦斯超限报警断电的集中控制[J].中州煤炭,2000(06)

作者简介:

杜康(1983.03),男,汉,山西省临汾市,中国矿业大学,本科,职称:助理工程师;研究方向:煤矿安全监控方面.

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