1、煤矿监测监控系统建设中值得注意的几个问题煤矿监测监控系统建设中值得注意的几个问题煤矿监测监控系统建设中值得注意的几个问题煤矿监测监控系统建设中值得注意的几个问题王落胜（晋城煤业集团技术中心，晋城048006）摘要：论述了建设煤矿监测监控系统的意义，计算机控制系统的一般构成和分类，提出了在建设煤矿监测监控系统时应该注意的几个问题。关键词：系统、控制、注意、问题1问题的提出我国加入WTO以后，各行各业都进入了参与国际竞争的行列，煤炭行业也不例外。为适应这种形势，煤矿生产今后应该朝着高产高效、集约化生产的方向发展。晋城煤业集团的二对新建矿井成庄矿和寺河矿从建井到投产都在努力体现上述思想，二矿存在许多
2、共同的特点：第一，生产能力大。如成庄矿202*年将实现生产原煤450万吨的能力，寺河矿最终将达到生产原煤800万吨的规模。第二，矿井机械化、自动化程度高。引进和采用了许多国内外的先进技术和设备。第三，用工少。如寺河矿计划的用工人数最多不超过1500人。第四，矿井生产条件复杂，二矿均为高瓦斯矿井，地质条件差。上述特点决定了二矿今后要实现高产高效、集约化生产的目标，就必须大力加强以计算机控制系统为主的自动化和自动控制、监测系统建设。2计算机工业控制系统的一般构成就一般意义而言，微机控制系统至少由图（1）所示的框图内容组成。具体包括：1)IPC工业控制计算机2）专用电源3）人机联系设备4）输入输出通
3、道I/O5）转换变送器和执行机构实际的控制系统不仅包括硬件设施，还应该包括软件。软件一般由系统软件和应用软件二部分组成。系统软件是指操作系统（DOS、Windows等）。它提供了程序运行的环境，以及各种设计语言、算法库、工具软件。一般这些软件由专业厂商以产品形式向用户提供。应用软件是用户为实现其各种控制目标而编制的专用软件。控制对象的差异性决定了应用软件的差别也很大，一般由用户组织专业人员编写或委托专业单位开发。3工业控制计算机系统的分类在工业应用中，对计算机系统的要求几乎都是实时性的。通常可以按应用领域的不同将其简单地分为两类系统专用的和通用的控制系统。3.1专用的控制系统这类系统的特点是应
4、用领域比较专一，如煤矿常用的皮带称、灰份在线检测仪、智能仪表等。这类系统偏重于某几项特定的功能，系统的软硬件比较简单和紧凑，常用于批量定型产品中。其硬件完全按照系统的要求进行配置，软件多固化在专用芯片和相应器件中。一般可采用单片机系统或专用的控制芯片来实现，以降低成本，开发完成后一般不做大的更动。对于功能要求高，但应用领域及目的相当明确的系统，也可配置档次较高的硬件和专用软件构成高性能的专用计算机控制系统。3.2通用的控制系统这类系统较多应用于功能较全的监测、控制系统，如实时数据采集和监测系统。在煤矿应用中，尽管随着对监测、控制对象的不同对系统会有不同的具体要求，但就实时采集/监控方面会有许多
5、共性要求，为了降低开发费用、缩短开发周期，一般是选用通用的软、硬件资源来构成用户自己的应用系统。为了达到上述目的，可采用如下途径来实现。计算机系统一般选用工业级总线式计算机，其配置可根据系统的要求选择合适的产品；I/O外围模板多选用工业化生产的标准模板产品；系统一般采用较熟悉的通用操作系统如DOS、Windows作为开发环境，计算机相关的丰富软硬件资源都可支持应用程序的开发；可购置通用的相关采集/控制软件包，用户可根据自己的要求进行相应的变更生成用户应用软件；利用通信网络将单个的计算机系统组成规模更大、功能更全的DCS系统（分散控制系统）。4建设煤矿监测监控系统时需要引起注意的几个问题随着技术
6、的不断进步，煤矿生产设备的自动化水平不断得到提高。在井下，综采工作面的各种设备需要集中控制，运输系统实现集中控制对提高效率、保障安全意义重大，实现井下环境参数的自动监测对于高瓦斯矿井则是必不可少的。在地面，则有更多的场合需要进行自动控制。在现代化的洗煤厂，数量庞大的设备如果离开集中控制系统就无法进行正常生产。总之，自动控制和监测系统对于现代化煤矿是不可或缺的。相对于其它工业应用场合，煤矿生产现场对于微机控制系统的要求更为苛刻，系统不仅要承受煤尘、电气磁场、温差的干扰和影响，而且还有防潮、防振、抗冲击的要求。因此在构成监测监控系统时应着重考虑下面几点。4.1系统的可靠性要高系统的可靠性是指系统在
7、规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性指标一般用系统的平均无故障时间MTBF(Mean-Time-Before-Failure)来表示。组成一个系统需要的各种元器件往往成千上万，组合的方式千差万别，因此要提高系统的可靠性，应该从严格选用合格产品和元器件，进行规范化设计二方面入手。对于较重要的场合，为了增强系统的可靠性，常采用双机系统作为控制系统的核心控制器，常用的方式有：备份工作方式。即一台投入运行，另一台作为系统的备份机。主从工作方式。即二台微机同时投入工作，一台担任主要工作，另一台担任从属工作。双工工作方式。在这种系统中，二台主机同时投入运行，在任何时刻，都同步执行同一任务，
8、并将结果送到一个专门的装置进行核对。分步式控制方案。其实质是智能控制单元分别控制各被控对象，由上一级计算机进行监视和管理。4.2通用性要好，便于升级构成微机控制系统的设备或被控对象一般为多台，通用性好的系统只要稍做更改就能适应，因此系统必须具备能灵活扩充和便于修改的功能。要使系统能达到这样的要求，首先必须采用通用的系统总线结构，当需要扩充时，只需增加相应的板卡就能实现。4.3系统操作性能要好系统操作性能好包括两个含义。首先是指使用方便，对操作人员的专业知识要求低，操作人员能在很短的时间内熟练进行各种操作任务。如在环境条件相对稳定的调度室、控制室，在输入接口技术上可采用触摸屏。使用触摸屏可以简化
9、信息输入设备，一个庞大的工业控制台，经过适当的改造后，仅用一台触摸屏即可代替。其次是容易维修，即故障一旦发生时易于排除。4.4根据不同的使用条件选用合适的控制系统在井下环境使用的微机控制系统，首先要解决的是隔爆问题。此外还要求系统防尘、防潮、防振、抗电磁干扰、抗冲击，以及系统的温度、湿度指标和系统对电源电压、电源频率的允许波动范围等，这是对系统的环境要求。其次是系统的体系结构，内容包括：系统的物理结构。包括机架结构、走线方式、机箱尺寸、外机柜尺寸等；系统的控制体系。如规定用二级控制方式中的上、下位机的关系，各自的分工，故障发生时的切换、处理方式；系统的通信方式。对于多机站分布式控制系统，应该明
10、确各站点间的最大通信距离，数据传输的速率要求和最大的节点数量，进而明确规定选用何种通信方式和何种拓扑结构；与其它系统的连接方式及相应要求。第三是对系统的可维护性要求，包括系统扩充、修改、升级的能力。5结论5.1以自动化技术、计算机技术、通信技术为核心内容的监测监控系统对于现代化的煤炭生产企业是不可或缺的。5.2监测监控系统是为生产服务的，用户要根据所控制的对象，本着可靠性高、通用性好、易操作的原则，选择适合的微机自动控制系统。参考文献：凌澄等。PC总线工业控制系统精粹，清华大学出版社，1998。王常力。工业控制计算机系统设计和应用。电子工业出版社，1993。作者简介：王落胜（1963-）工程师
11、。山西长治人，1986年毕业于山西矿业学院，现在晋城煤业集团技术中心工作。扩展阅读：煤矿“六大系统”的建设标准及管理制度安监总局发布煤矿井下避险六大系统建设规范（中新网3月24日电）据安监总局网站消息，国家安全监管总局和国家煤矿安监局联合下发了关于印发煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)的通知。以下是规范全文：煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)一、总则1.为规范和促进煤矿井下安全避险“六大系统”的建设完善工作，根据国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发202*23号)、煤矿安全规程和相关标准，制定本规范。2.本规范适用于煤矿井下安全避险“六大系统”的
12、建设完善及检查验收工作。3.煤矿井下安全避险“六大系统”(以下简称“六大系统”)是指监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统。所有井工煤矿必须按规定建设完善“六大系统”，达到“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效”的要求。4.煤矿企业是建设完善“六大系统”的责任主体，煤矿企业主要负责人是建设完善“六大系统”的第一责任人。煤矿企业要落实建设完善“六大系统”分管负责人和具体分管部门，明确工作职责，完善工作制度，组织做好“六大系统”的建设完善工作。5.地方各级负有煤矿安全监管职责的部门(以下简称煤矿安全监管部门)会同煤炭行业管理部门负责本行政区域内“六大系
13、统”建设完善工作的日常监管。驻地各级煤矿安全监察机构负责对辖区内“六大系统”建设完善工作的监察执法。二、监测监控系统基本要求6.煤矿企业必须按照煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-202*)的要求，建设完善监测监控系统，实现对煤矿井下甲烷和一氧化碳的浓度、温度、风速等的动态监控。7.煤矿安装的监测监控系统必须符合煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6202*006)的规定，并取得煤矿矿用产品安全标志。监测监控系统各配套设备应与安全标志证书中所列产品一致。8.甲烷、馈电、设备开停、风压、风速、一氧化碳、烟雾、温度、风门、风筒等传感器的安装数量、地点和位置必须符合煤矿安全监控系统及
14、检测仪器使用管理规范(AQ1029-202*)要求。监测监控系统地面中心站要装备2套主机，1套使用、1套备用，确保系统24小时不间断运行。9.煤矿企业应按规定对传感器定期调校，保证监测数据准确可靠。10.监测监控系统在瓦斯超限后应能迅速自动切断被控设备的电源，并保持闭锁状态。11.监测监控系统地面中心站执行24小时值班制度，值班人员应在矿井调度室或地面中心站，以确保及时做好应急处置工作。12.监测监控系统应能对紧急避险设施内外的甲烷和一氧化碳浓度等环境参数进行实时监测。三、人员定位系统基本要求13.煤矿企业必须按照煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范(AQ1048-202*)的要求，建设完善
15、井下人员定位系统。应优先选择技术先进、性能稳定、定位精度高的产品，并做好系统维护和升级改造工作，保障系统安全可靠运行。14.安装井下人员定位系统时，应按规定设置井下分站和基站，确保准确掌握井下人员动态分布情况和采掘工作面人员数量。矿井人员定位系统必须满足煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件(AQ6210-202*)的要求，并取得煤矿矿用产品安全标志。定位分站、基站等相关设备应符合相应的标准。15.所有入井人员必须携带识别卡(或具备定位功能的无线通讯设备)。16.矿井各个人员出入井口、重点区域出入口、限制区域等地点均应设置分站，并能满足监测携卡人员出入井、出入重点区域、出入限制区域的要求；巷道分
16、支处应设置分站，并能满足监测携卡人员出入方向的要求。17.煤矿紧急避险设施入口和出口应分别设置人员定位系统分站，对出、入紧急避险设施的人员进行实时监测。18.矿井调度室应设人员定位系统地面中心站，配备显示设备，执行24小时值班制度。四、紧急避险系统基本要求19.煤矿企业必须按照煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定(安监总煤装202*15号)建设完善紧急避险系统。20.紧急避险系统应与监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相互连接，在紧急避险系统安全防护功能基础上，依靠其他避险系统的支持，提升紧急避险系统的安全防护能力。21.紧急避险设施应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除
17、、环境监测、通讯、照明、动力供应、人员生存保障等基本功能，在无任何外界支持的条件下额定防护时间不低于96小时。22.紧急避险设施的容量应满足服务区域所有人员紧急避险需要，包括生产人员、管理人员及可能出现的其他临时人员，并按规定留有一定的备用系数。23.紧急避险设施的设置要与矿井避灾路线相结合，紧急避险设施应有清晰、醒目的标识。24.紧急避险系统应随井下采掘系统的变化及时调整和补充完善，包括紧急避险设施、配套系统、避灾路线和应急预案等。25.紧急避险设施的配套设备应符合相关标准的规定，纳入安全标志管理的应取得煤矿矿用产品安全标志。可移动式救生舱应符合相关规定，并取得煤矿矿用产品安全标志。五、压风
18、自救系统基本要求26.煤矿企业在按照煤矿安全规程要求建立压风系统的基础上，必须满足在灾变期间能够向所有采掘作业地点提供压风供气的要求，进一步建设完善压风自救系统。27.空气压缩机应设置在地面。对深部多水平开采的矿井，空气压缩机安装在地面难以保证对井下作业点有效供风时，可在其供风水平以上2个水平的进风井井底车场安全可靠的位置安装，并取得煤矿矿用产品安全标志，但不得选用滑片式空气压缩机。28.压风自救系统的管路规格应按矿井需风量、供风距离、阻力损失等参数计算确定，但主管路直径不小于100毫米，采掘工作面管路直径不小于50毫米。29.所有矿井采区避灾路线上均应敷设压风管路，并设置供气阀门，间隔不大于
19、200米。有条件的矿井可设置压风自救装置。水文地质条件复杂和极复杂的矿井应在各水平、采区和上山巷道最高处敷设压风管路，并设置供气阀门。30.煤与瓦斯突出矿井应在距采掘工作面2540米的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风巷有人作业处等地点至少设置一组压风自救装置；在长距离的掘进巷道中，应根据实际情况增加压风自救装置的设置组数。每组压风自救装置应可供58人使用。其他矿井掘进工作面应敷压风管路，并设置供气阀门。31.主送气管路应装集水放水器。在供气管路与自救装置连接处，要加装开关和汽水分离器。压风自救系统阀门应安装齐全，阀门扳手要在同一方向，以保证系统正常使用。32.压风自救装置
20、应符合矿井压风自救装置技术条件(MT390-1995)的要求，并取得煤矿矿用产品安全标志。33.压风自救装置应具有减压、节流、消噪声、过滤和开关等功能，零部件的连接应牢固、可靠，不得存在无风、漏风或自救袋破损长度超过5毫米的现象。34.压风自救装置的操作应简单、快捷、可靠。避灾人员在使用压风自救装置时，应感到舒适、无刺痛和压迫感。压风自救系统适用的压风管道供气压力为0.30.7兆帕；在0.3兆帕压力时，压风自救装置的供气量应在100150升分钟范围内。压风自救装置工作时的噪声应小于85分贝。35.压风自救装置安装在采掘工作面巷道内的压缩空气管道上，设置在宽敞、支护良好、水沟盖板齐全、没有杂物堆
21、的人行道侧，人行道宽度应保持在0.5米以上，管路敷设高度应便于现场人员自救应用。36.压风管路应接入避难硐室和救生舱，并设置供气阀门，接入的矿井压风管路应设减压、消音、过滤装置和控制阀，压风出口压力在0.10.3兆帕之间，供风量不低于0.3米3/分人，连续噪声不大于70分贝。37.井下压风管路应敷设牢固平直，采取保护措施，防止灾变破坏。进入避难硐室和救生舱前20米的管路应采取保护措施(如在底板埋管或采用高压软管等)。六、供水施救系统基本要求38.煤矿企业必须结合自身安全避险的需求，建设完善供水施救系统。39.供水水源应引自消防水池或专用水池。有井下水源的，井下水源应与地面供水管网形成系统。地面
22、水池应采取防冻和防护措施。40.所有矿井采区避灾路线上应敷设供水管路，压风自救装置处和供压气阀门附近应安装供水阀门。41.矿井供水管路应接入紧急避险设施，并设置供水阀，水量和水压应满足额定数量人员避险时的需要，接入避难硐室和救生舱前的20米供水管路要采取保护措施。42.供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水、输送营养液提供条件。七、通信联络系统基本要求43.煤矿必须按照安全避险的要求，进一步建设完善通信联络系统。44.煤矿应安装有线调度电话系统。井下电话机应使用本质安全型。宜安装应急广播系统和无线通信系统，安装的无线通信系统应与调度电话互联互通。45.在矿井主副井绞车房、井底车场、运输调度
23、室、采区变电所、水泵房等主要机电设备硐室以及采掘工作面和采区、水平最高点，应安设电话。紧急避险设施内、井下主要水泵房、井下中央变电所和突出煤层采掘工作面、爆破时撤离人员集中地点等地方，必须设有直通矿井调度室的电话。46.距掘进工作面3050米范围内，应安设电话；距采煤工作面两端1020米范围内，应分别安设电话；采掘工作面的巷道长度大于1000米时，在巷道中部应安设电话。47.机房及入井通信电缆的入井口处应具有防雷接地装置及设施。48.井下基站、基站电源、电话、广播音箱应设置在便于观察、调试、检验和围岩稳定、支护良好、无淋水、无杂物的地点。49.煤矿井下通信联络系统的配套设备应符合相关标准规定，
24、纳入安全标志管理的应取得煤矿矿用产品安全标志。八、管理维护50.煤矿应建立健全“六大系统”管理机构，配备管理人员、专业技术人员、值班人员和维护人员等。51.煤矿应建立健全“六大系统”管理制度，明确责任。“六大系统”管理机构实行24小时值班制度，当系统发出报警、断电、馈电异常、系统故障等信息时，及时上报并处理。52.煤矿应加强“六大系统”的日常管理，整理完善各系统图纸等基础资料。53.煤矿应随井下生产系统的变化，及时调整和补充完善“六大系统”。54.煤矿应建立应急演练制度，科学确定避灾路线，编制应急预案，每年开展一次“六大系统”联合应急演练。55.“六大系统”电气设备入井前，应检查其“产品合格证
25、”、“煤矿矿用产品安全标志”和防爆、各项保护功能等安全性能。56.煤矿应加强系统设备日常维护，定期对各系统完好情况进行检查，定期进行调试、校正，及时升级、拓展系统功能和监控范围，确保设备性能完好，系统灵敏可靠。57.煤矿每季度至少应测试一次备用电源的放电容量或备用工作时间。备用电源不能保证设备连续工作时间达到标准时间的80%时，应及时更换。58.“六大系统”维护人员应定时检查、测试在用设施设备及附件的完好状态，发现问题及时处理，并将检查、测试、处理结果报矿井调度中心站。59.“六大系统”中任何子系统发生故障时均应立即维护，在恢复正常运行前必须制定安全技术措施，确保其服务范围内的作业人员安全。九
26、、验收60.验收组织单位应根据“六大系统”建设完善基本要求、建设完成时限和有关规定、标准组织验收。按企业安全生产属地监管要求，煤矿(包括中央管理煤矿企业下属煤矿)“六大系统”建设完善工程由其所在地省级煤矿安全监管部门组织或委托省辖市(地)煤矿安全监管部门组织验收。验收报告报省级煤矿安全监管部门备案，同时抄报省级煤矿安全监察机构。61.煤矿企业或煤矿按规定时限完成“六大系统”的各子系统建设完善工作，应对建设完善工程进行预验收，预验收合格的，方可向验收单位提出验收申请。62.验收组织单位自收到煤矿企业或煤矿验收申请之日起20个工作日内，应对“六大系统”或“六大系统”的子系统建设完善工程组织现场验收
27、。63.煤矿企业或煤矿申请“六大系统”建设完善工程验收时，应当提交下列资料：(1)验收申请书。(2)预验收报告。内容包括“六大系统”建设完善工程设计、施工、管理和试运行情况；预验收的时间、内容、方式、人员、发现问题整改情况；预验收结论等。(3)设计和管理的有关文件、资料，主要包括：“六大系统”设计资料、图纸及审批文件。“六大系统”管理制度。含管理及维护人员岗位责任制，值班制度；操作规程、故障处理期间的安全措施；值班、操作和维护人员配备、培训规定；安全仪表计量检验制度等。系统运行和管理资料。含设备布置图、设备台账、报表、值班记录、维修记录等。煤矿事故应急救援预案。(4)设备、设施清单及产品安全标
28、志证、检测检验报告。(5)其他需要提交的材料。64.验收单位应当成立“六大系统”建设完善工程项目验收工作机构，按照“建设完善一个、组织验收一个”的原则，及时组织对提出申请煤矿的“六大系统”建设完善工程进行验收。65.验收单位收到验收申请后，应组织相关工程技术人员和专家对申请材料进行审查，审查合格的，对“六大系统”建设完善工程进行现场验收。发现下列情形之一的，为验收不合格：(1)设计变更未按规定程序审批的；(2)系统设备设施及数量不符合设计要求的；(3)系统功能不完备或运行不稳定，不能满足安全生产和安全避险需要的；(4)未按规定建立“六大系统”维护管理制度的；(5)系统相关资料缺失或不全的。十、
29、监督检查66.各级煤矿安全监管部门、煤炭行业管理部门应对煤矿建设完善“六大系统”的进展、验收、管理维护等情况进行监督检查，督促煤矿企业按照规定时限和建设完善基本要求完成建设完善工作。煤矿安全监察机构应将煤矿建设完善“六大系统”进展情况纳入煤矿安全监察计划。67.煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构对未按规定期限和内容完成“六大系统”建设完善的煤矿企业要责令其限期整改，逾期未完成整改的，责令停产整顿。68.新建、改(扩)建、整合重组煤矿建设项目安全设施设计中未包含“六大系统”有关内容，或有关内容不符合本规范要求的，安全设施设计审查不予通过。69.新建、改(扩)建、整合重组煤矿建设项目未按要求完成“
30、六大系统”建设的，其安全设施竣工验收不予通过。已通过设计审批，正在实施中的新建、改(扩)建、整合重组煤矿建设项目的安全设施设计中，未包含“六大系统”建设有关内容的，应在202*年6月底前，补充完善安全设施设计中的“六大系统”设计，并按“三同时”有关要求，在规定的时限内完成“六大系统”建设完善工作。十一、附则70.各省级煤矿安全监管部门可根据实际情况制定实施细则。71.本规范自印发之日起施行。煤矿“六大系统”管理制度安全监测监控系统相关管理制度第一章安全监测系统管理制度一、安全监测系统的使用必须符合煤矿安全规程、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029标准）中的规定。二、煤矿安全监控
31、系统必须24小时运行。接入煤矿安全监控系统的各类传感器应符合AQ6202-202*规定，稳定性不小于15天。三、调度监控中心维护员负责安全监测设备的安装、拆除、日常调校和管理工作。四、井下采掘工作面监测设备的使用、悬挂、移设由现场施工的采掘队负责，总回、主井及各主要大巷内的监测设备由调度监控中心负责悬挂和日常维护。五、对需要经常移设的传感器、电缆，须有采掘班组长按规定移设，瓦检员监督执行，严禁擅自停用。工作面所设各类监测设备及电缆等均由所施工单位的队长、班组长负责管理、使用，如有损坏应及时向矿调度汇报，矿调度和要做好记录并及时通知相关人员现场处理。对于设备、缆线保护不到位、故意破坏、丢失和人为
32、造成监测传感器监测数据失真，按公司三违处罚办法有关条款严肃处理。六、使用单位必须根据生产现场情况按标准悬挂，保证正常使用。若不按规定移设和悬挂的，对使用单位当班现场负责人罚款100-300元。移设传感器必须轻拿轻放，不得随意拖拽、磕碰，防止造成误报警或传感器的损坏。人为因素造成传感器误报警，一次对责任单位罚款1000元，对责任人罚款300元。七、使用单位施工过程中要加强监测设备保护。施工过程中造成监测缆线、传感器等损坏的，对施工单位罚款500元，对责任人罚款300元；造成传感器等监测设备报废的，由施工单位按原价赔偿，并对责任人罚款500元。八、各生产单位在编制采掘作业规程或安全技术措施时，必须对传感器的种类、数量、位、主机、动力开关的安设地点、监测电缆的敷设、控制区域、安全监测设备的悬挂位等做出明确规定，并绘制布图，报矿总工程师批准。九
