煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是融計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和

電子技術(shù)為一體的綜合自動(dòng)化產(chǎn)品，當(dāng)將其作為一種安全避

免技術(shù)設(shè)施應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中時(shí)，就稱其為安全

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。在我國(guó)的工業(yè)安全事故中，煤炭工業(yè)日勺安全

事故較為頻發(fā)且性質(zhì)嚴(yán)重，特別以生產(chǎn)礦井瓦斯爆炸事故最

為突出。為此，國(guó)家有關(guān)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門專門制定了

“先抽后采，監(jiān)測(cè)監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字指引方針，由此

可見，煤礦安全環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要

地位。

一、煤礦安全環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)所述及概念，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測(cè)”，即

檢測(cè)多種環(huán)境安全參數(shù)、設(shè)備工況參數(shù)、過程控制參數(shù)等；

二是“控”，即根據(jù)檢測(cè)參數(shù)去控制安全裝置、報(bào)警裝置、

生產(chǎn)設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。若系統(tǒng)僅用于生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)，當(dāng)

安全參數(shù)達(dá)到極限值時(shí)產(chǎn)生顯示及聲、光報(bào)警等輸出，此類

系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；除監(jiān)測(cè)外還參與某些簡(jiǎn)樸的開關(guān)量

控制，如斷電、閉鎖等，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級(jí)或三

級(jí)管理的計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)，一般涉及測(cè)控分站級(jí)和中心站

級(jí)。每個(gè)測(cè)控分站負(fù)責(zé)某幾路傳感器信號(hào)時(shí)采集和某個(gè)執(zhí)行

機(jī)構(gòu)的I控制，實(shí)現(xiàn)了采集、控制分散；中心站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的解

決、儲(chǔ)存、傳播，實(shí)現(xiàn)了管理H勺集中。中心站與分站和計(jì)算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間H勺通信、傳感器到測(cè)控分站的數(shù)據(jù)傳播、測(cè)控分

站到執(zhí)行或控制裝置信號(hào)的I傳播，是通過傳播信道實(shí)現(xiàn)日勺。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由地面中心站，井下工作站，傳播系統(tǒng)三

部分構(gòu)成。地面中心站一般有傳播接口裝置和若干臺(tái)計(jì)算機(jī),

電源，數(shù)據(jù)解決及系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)軟件，存貯、打印、顯示等裝置

構(gòu)成。為了計(jì)算機(jī)穩(wěn)定工作，一般還配備了機(jī)房恒溫調(diào)節(jié),

不間斷電源等輔助設(shè)施。

井下分站和傳感器構(gòu)成井下工作站。井下分站的作用是,

一方面對(duì)傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行解決，使其轉(zhuǎn)換成便于傳播

的信號(hào)送到地面中心站；另一方面，將地面中心站發(fā)來的指

令或從傳感器送來應(yīng)由分站解決的有關(guān)信號(hào)經(jīng)解決后送至

指定執(zhí)行部件，以完畢預(yù)定的解決任務(wù)，如報(bào)警、斷電、控

制局扇啟動(dòng)等；并向傳感器提供電源。

傳播系統(tǒng)是用來將井下信息傳播至地面和將地面中心

站監(jiān)控指令傳播至井下分站的信息媒介。信道，信息傳播的

通道，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用專用通訊電纜作為信道。傳感器與

分站之間一般采用直接傳播方式。我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定傳感器的輸

出信號(hào)應(yīng)滿足如下幾種信號(hào)：模擬量信號(hào)有三種，頻率輸出

(5?15HZ)；電流輸出為0?5mA；電壓輸出為0?lOOmV；

開關(guān)量信號(hào)輸出一般有±0.1mA、±5mA和200-1000HZ

等。

二、煤礦安全環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)H勺構(gòu)成，其重要技術(shù)指標(biāo)，重要

是以構(gòu)成系統(tǒng)日勺各個(gè)子系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為特性。

2.1測(cè)控分站容量：是輸入、輸出量的個(gè)數(shù)及類型。例

如，模入8,開入4個(gè)接點(diǎn)信號(hào)、4個(gè)電流形式信號(hào)等；開出

4個(gè)TTL電平、4個(gè)繼電器觸點(diǎn)輸出等。

接配傳感器：是指所接配傳感器的種類、型號(hào)、測(cè)量范

疇、輸出信號(hào)形式、供電電壓、精度等。

檢測(cè)精度：是反映分站性能優(yōu)劣日勺重要指標(biāo)之一，一般

用滿量程日勺相對(duì)誤差來表達(dá)。數(shù)值越小，則檢測(cè)精度越高。

此外，尚有辨別率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳播距離等指標(biāo)。

2.2中心站主機(jī)型號(hào)及配備:CPU型號(hào)，內(nèi)存容量，硬盤

容量，軟驅(qū)數(shù)量、規(guī)格，配備外設(shè)的種類、型號(hào)、數(shù)量等，此

外，尚有備用主機(jī)的狀況。

容量：即系統(tǒng)可帶分站日勺數(shù)量，例如，井下100個(gè)分站,

地面10個(gè)分站。

傳播速率：數(shù)字傳播的波特率，例如，600bit/s,

1200bit/So波特率越高，傳播效率越高。

此外，尚有傳播距離、可靠性等指標(biāo)。

系統(tǒng)也許配備瓦斯突出預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、頂板監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；工況

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也許配有綜采監(jiān)控、膠帶監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測(cè)采掘工作面、機(jī)電胴室、

采區(qū)重要進(jìn)回風(fēng)道等自然環(huán)境的參數(shù)，其重要功能為監(jiān)測(cè)低

濃度沼氣（4%如下）、高濃度沼氣（4%?100%）、一氧化碳、

二氧化碳、氧氣、溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、負(fù)壓、礦壓、地下水、

通風(fēng)設(shè)施、煤塵、煙霧等參數(shù)，除實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)外，還

應(yīng)按《煤礦安全規(guī)程》H勺規(guī)定及各礦井實(shí)際狀況，在一定地

點(diǎn)及工作場(chǎng)合設(shè)立報(bào)警（燈光、音響）和執(zhí)行裝置，以便避

免和預(yù)報(bào)災(zāi)害。

工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測(cè)機(jī)電設(shè)備，其重要監(jiān)測(cè)

參數(shù)有采區(qū)產(chǎn)量、井下煤倉煤位、采煤機(jī)機(jī)組位置、運(yùn)送機(jī)

械、提高機(jī)械監(jiān)控、設(shè)備故障監(jiān)測(cè)及效率監(jiān)測(cè)等等。但生產(chǎn)

工況監(jiān)測(cè)信息并非所有要傳播到集中監(jiān)控系統(tǒng)之中。

某些大日勺監(jiān)控系統(tǒng)一般涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)與工況監(jiān)測(cè)兩大

功能，適應(yīng)性更為廣泛。

四、煤礦安全環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)造

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的I系統(tǒng)構(gòu)造分為集中式和分布

式。

4.1集中式集中式控制是一種中心計(jì)算機(jī)直接控制被控

對(duì)象的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是信息采集、分析解決、信道管理，控

制功能均由地面中心站計(jì)算機(jī)完畢。數(shù)據(jù)傳播量大、承當(dāng)繁

重，中心站計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)核心性節(jié)點(diǎn)，當(dāng)中心站和傳播通道

發(fā)生故障時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)日勺癱瘓。集中式控制系統(tǒng)大多

為星型構(gòu)造，其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)樸，將多種節(jié)點(diǎn)連接到一種中

心節(jié)點(diǎn)即可；增長(zhǎng)、擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)十分以便。中心節(jié)點(diǎn)是整個(gè)系

統(tǒng)日勺“瓶頸”，該系統(tǒng)日勺可靠性很大限度上取決于中心節(jié)點(diǎn)。

4.2分布式分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DSSC系

統(tǒng)，是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中廣為采用的一種控制系統(tǒng)。所謂分布

式多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就是由分布在不同地點(diǎn)，以協(xié)作方式互

相配合進(jìn)行工作的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般在幾種地方設(shè)立執(zhí)行

簡(jiǎn)樸任務(wù)的低檔計(jì)算機(jī)，而較復(fù)雜的任務(wù)則集中由中、高檔

計(jì)算機(jī)去執(zhí)行。煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控分布式系統(tǒng)多用樹型構(gòu)造來實(shí)

現(xiàn)。樹型構(gòu)造拓?fù)浜?jiǎn)樸，適合于礦井安裝施工；信息單一，系

統(tǒng)的規(guī)模易于擴(kuò)展，易于構(gòu)成多級(jí)分布式系統(tǒng)。地面中心站

只須用一根電纜直通井下，井下各分站都并聯(lián)在這根主傳播

電纜上。這種構(gòu)造方式，分站連接十分以便靈活，可根據(jù)礦

井現(xiàn)場(chǎng)狀況靈活配備。由于分站與分站之間并聯(lián)連接，因此,

任一分站日勺故障對(duì)其他分站無影響，分