强。 为确保矿井安全生产，必须全面，系统地掌握作业环境和机器设备的工作状况，以 实现有效控制。因此，矿井安全生产必须首先作好测试与监控工作。 煤矿管理现代化的重要技术手段 现代化矿井，必然有现代化的机器设备，作业方法和工艺系统。为了有效地发挥现 代化装备的效能，就必须建立相应的安全生产监测体系。 煤炭生产发展的需要 随着煤炭生产的发展，煤炭产量和机械化程度不断提高，井型越来越大，开采深度 日益增加。这样，多数矿井瓦斯涌出量增加，环境温度不断上升，通风网络日益复杂 些有自然发火危险的矿井，火灾威胁日趋严重。此外，机电运输环节增多，机电运输 事故也大大上升。各种事故因素也伴随生产的发展而复杂化，因而，必须采取相应的对 策加以控制和预防。安全监测工作就是预防事故发生的前提，是为各项安全防御措施提 供决策数据的必要手段，所以，安全监测工作现代化是煤炭生产发展的需要。 传统检测活动的局限性 多年来，矿井安全检测工作的传统作法是依靠少量的简单仪器，由少数检测人员进 行间断地，孤立地检查个别作业环境参数，主要是检查瓦斯。这种做法有很大的局限性。 主观性。选择检测时间和检测地点时，主要依靠检测人员的自身素质和以往的 经验，因而，存在较大的主观随意性。 间断性。检测手段主要依靠携带是仪器或仪表，随检测人员流动，因而，所检 测的数据是间断的，无法反映参数的动态变化。 单性。因为检测手段过于简单，般只限单参数，不能实现多参数同时监 测，所以，无法全面反映各测点的实际情况。 滞后性。由于信息反馈手段大多靠表报，面对面汇报或电话通讯，使信息的处 理，传输，控制和调整，在时间上远远落后于参数的实际变化，无法实现实时监控与调 整。 由于传统监测的局限性，无法适应现代化生产的需要，就迫使人们不断研制新型监 测装备。目前，时间上各主要产煤国都十分重视矿井监测技术的发展，并已形成了各自 的监测装备体系。 我国在矿井监测技术装备的研制方面，已具有相当的规模和水平，无论是便携式，固 定式和系统式监测仪器，均已广泛应用于各大，中，小型矿井中。 安全监测工作的任务 提供信息。它实现分散和集中监测，控制的自动化系统。它 是矿山实现遥测，遥讯，遥控和全面自动化的个及其重要的组成部分。 目前，安全监测系统主要侧重与环境参数的集中监测，如检测氧，甲烷沼气， 氧化碳，烟尘，温度及通讯网络参数等，同时部分设备的工况监测也开始纳入矿井安全 监测系统之中。 本世纪年代末国际上开始应用矿井监测系统，进入年代初期，日本，美国， 波兰，法国，德国等国家先后研制并使用了十余种安全监测系统，在这些早期研制的系 统中已开始使用小型机和微型计算机进行数据处理在信息传输方式上，有时分，频分， 基带，脉码，编码以及移频键控，调幅等多种方式，传输速度从到，分 站容量有大有小，矿井安全监测系统有了很大发展。这时期的特点是用户系统围绕中 央小型计算机配置，软件用高级语言编写，输入输出装置由实验型硬件组成井下传感器 与中央计算机之间的通信协议通常以串行数据格式的电压表示，该协议仍受矿井环境影 响，系统程序是计算机顺利工作的保证，般由生产单位提供。 我国最早自行研制的与，等系统同属于第代计算机集中 监测系统，现已基本淘汰。 进入年代中后期，矿井监测系统通常以微型机为基础，程序软件填补结构风格空 白，由生产部门提供输入，输出硬件，而使各种输入，输出功能均可使用，井下传感器 与中央计算机之间的通信协议已不受矿井环境的干扰另外，采用校验和数据传输中 串行数据桢频技术的抗干扰方法，人机接口由彩色显示屏，图形显示器，打印机，多线 文本显示器及灯光模拟盘提供，操作员接口可以在多处设置，传感器均按矿井工作环境 需要而制造等，比早期系统在可靠性和有效性方面有了较大提高 我国年代后期研制与仿制的监控系统，其技术水平已相当于国际年代中期水 平，近几年已在国内广泛使用 今后矿井监控系统的发展方向，主要应以工业主计算机为主，配合多台微型计算机 和大量的微处理机，构成模块化，功能化的计算机局网分布处理系统，这种系统中计算 机处理能力更加完善例如分站内配置的局部微处理机具有报警断电和通过操作显 示器与其余分站保持相互联系，也与区域性管理的主计算机联络的功能而区域主计算机 可为监控系统的个构成部分，并与地面的上级主计算机联络，从而形成以计算机为骨 架的监测网络 在系统软件方面，则应包括多种布置方案，编辑程序以及为用户编程用的辅助程序， 且使监测系统软件可在工业型主计算机软件系统的任意个部分中运行，使矿井监测系 统在矿井计算机系统之间起着个公用通道的作用监测系统要能支持多台输入输出设 备，要有较强的抗干扰能力和校正和补偿能力总之，到那时，监测系统将对煤矿安 全提供更有价值的帮助了 目前存在问题 通信协议不规范 由于现有厂家的监控系统几乎都采用各自专用通信协议，所以，很难找到两个相互 兼容的系统。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 步补套和扩充系统功能的制约因素，主要是用户在装备了厂家的系统后，在众多型 号价格不同功能各具特色的监控系统的软件硬件如分站的补套以及服务等方 面，就别无选择地依赖于这个厂家。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，不得不废弃原有系统而另选择其他的系统。因此，通信 协议不规范的后果是造成设备重复购置系统补套受制于人和不能随意进行软硬件升级 改造。 井下信息传输设备物理接口协议不规范 井下信息传输设备物理接口协议不规范也是制约用户进步补套和扩充系统功能的 关键因素。如和系统，尽管两种系统均采用技术，以及信息 传输波特率均为或，但其传输信息的调制频率不同和传输信息的收发 电压幅值不同也造成这两种系统的分站不能兼容。 传感器等质量不过关 与监测监控系统配接的甲烷传感器已成为矿井瓦斯综合治理和灾害预测的关键技术 装备，并越来越受到使用单位和研究人员的普遍重视。 据统计，国产安全检测用甲烷传感器几乎全部采用载体催化元件，然而，长期以来我 国载体催化元件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 矿井瓦斯的正常检测，与国外同类传感器比较差距较大。 主要问题是 抗高浓冲击性能差。在巷道瓦斯涌出量大的情况下元件激活。反复作用的结果造成 零点漂移并使其催化性能下降，抗高浓冲击性能差是造成元件使用寿命低稳定性差的 主要原因。 对过分追求低功耗的元件，在矿井高湿度环境条件下，在元件表面燃烧生成的 水蒸气易于凝结在元件表面，降低元件使用寿命。 抗中毒性能差 载体催化元件制作工艺水低，元件致性差。 现场管理和维护水平有待于加强 尽管国家和各省地市煤炭管理部门强制性要求各大中小煤矿的高瓦斯或瓦 斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，并加大了对矿井安全生产的管理力度，但些 地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护 已装备的系统，甚至对系统配接的传感器根本不进行调校。 系统的整体基本状况 井下分站在煤矿安全监控系统中的作用 分站是监测系统的单元，负责接受中心站的各种指令，并根据中心站定义及所 采集的模拟量值的大小和开关量的状态，可自行实施对外控制，对开关量的采集具有记 时累加和记次累加的功能。 本次设计的分站以为核心，负责接受传感器信号并将其经过处理后送往地面中 心站，地面中心站接收到信号后进行相应的处理，在对分站进行相应的控制，如断电 报警等。分站本身是个智能型的装置，它除受中心站控制之外，其本身也能完成相应的 采集数据和控制功能，也可以称为个子系统。 设计要求及特点 监测信号种类 要求各矿能够监测的信号种类为氢气氧化碳瓦斯风速开停风门等信 号。 控制内容 要求能在判断有事故发生后能够及时报警并将数据传送给中心站，接收中心站的指 令。 设计要求 各矿监测监控系统设计指标不得低于煤矿监控系统总体设计规范和煤矿监控 系统中心站软件开发规范规定的各项指标各矿能够实现监测参数超限开关设备停 运，为煤管局主动调阅各矿数据预留接口。 设计特点 系统不仅实现了监测监控，而且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决策方案。系统实现了全面的网络化，按统的格式向外提供监 测数据。 针对通信协议不规范和传输设备物理层协议不规范尽，提供了套完整的解决系 统兼容性的方案，为矿井补套和扩充系统提供了方便。 系统采用箱式结构，配置灵活，可满足大中小型煤矿的不同情况的需要。 可根据各煤矿的实际情况进行拆分和集成，选择不同的传感器和网络结构。 系统软件采用模块化管理，通过体化平台框架进行集成。各功能模块具有很强 摘要 近年来国内煤矿安全事故不断，特别是井下瓦斯爆炸事故时有发生，仅 年，煤矿瓦斯爆炸死亡人以上事故就有数起，煤矿安全监测监控是实现矿 井安全生产预防事故的主要措施之，也是现代化矿井管理水平的重要标志。通 过对监测监控系统选型的研究，使煤矿监控系统的安全可靠性大大提高，对确保 煤矿安全生产将起到定的作用。 煤矿安全监控分站的设计是利用对井下传感器传出的气体浓度 温度等数据的在线监测来获知井下分站的安全性。气体在线监测系统是对井下几 种特征气体氢气氧化碳甲烷以及风速温度进行在线取样分析，将获 得的数据传给地面中心站并接收中心站发送的各种命令，以便及时地准确地了 解井下分站的安全状况，为安全隐患的预警和控制服务，有利于采取措施避免重 大事故，提高井下作业的安全性。 本文介绍了西门子可编程控制器在气体在线监测系统中的应用，主要 阐述了利用的高速计数器对路通道进行数据采集。 西门子公司的系列可编程序控制器是继系列后的新产品。该 系列具有模拟量处理通信联网系统诊断中断处理和