煤矿安全监控系统介绍精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇煤矿安全监控系统介绍，期待它们能激发您的灵感。

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关键词：无线技术；煤矿安全监控系统；研究现状；系统设计

0 引言

利用煤矿安全监控系统能够实时了解到井下瓦斯、CO、粉尘等浓度，并根据《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―2007）、《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201―2006），将瓦斯浓度控制在安全范围内，避免因瓦斯、CO、粉尘等浓度过高而引发煤矿重大、特大瓦斯、煤尘爆炸事故，在造成人员伤亡的同时还制约了煤矿开采事业的发展，阻碍了我国经济建设的步伐。从近几年的煤矿事故来看，主要是煤矿安全监控系统不够完善造成的，难以对瓦斯、CO、粉尘等浓度形成有效的实时监控，针对这种现象，必须加大煤矿安全监控系统的研究和开发力度。

1 无线技术的概括

无线技术的核心是传感网技术，在利用无线技术进行通信时，通信信号会以电磁波的形式传递、扩散出去，信号在传播过程中不受空间限制，可以在较短的时间内完成信号的发送和接受，且通信内容在传递过程中不会发生变化，能够保证信息的完整性和准确性。无线技术不铺设专门的电缆便可以完成通信，能够根据用户实际需求自由选择终端节点的安放位置，安装更加方便、快捷，同时还可节约网络安装和维护费用，已经被广泛应用于多个领域中去。

2 煤矿安全监控系统介绍及其研究现状

2.1煤矿安全监控系统介绍

我国煤矿安全监控系统目前较多的采用有线通信方式，主要由上位计算机、井下分站和传感网络三部分组成，三部分设备依靠光纤电缆连接在一起，完成信息数据传输，其工作原理如图1所示。上位计算机是整个系统的中枢部分，完成对系统运行的调控、信息数据的输入、输出以及储存，将瓦斯浓度的动态变化显示出来，当浓度超过设定的安全范围时便会发出警报，然后系统会发出命令对其区域内的动力电进行瓦斯电闭锁，并对未来走向进行预测；井下分站主要是完成通信信息在上位计算机和传感器之间的传递，起到信息数据传输的纽带和桥梁作用；传感器是信号转化装置，在特定电压和电流条件下，传感器可以将物理信号转化为易于传输的电信号，使煤矿安全监控系统的通信更加方便、高效、准确。

2.2煤矿安全监控系统研究现状

根据煤矿瓦斯监控方式的不同，可分为人工监控及自动化监控两种，人工监控是通过设置专门的人员对煤矿动态情况进行掌控，对其中容易出现事故的环节和因素进行处理，这种监控方式工作效率较低，且容易因人为操作失误或工作不认真影响监控效果；自动化监控是利用软件及硬件设施对煤矿动态信息进行收集和分析，系统会根据信息内容作出相应的反应，有效提高工作效率和监控水平，保证监控的精准性。煤矿安全系统的通信方式包括有线通信和无线通信，其中有线通信方式受地下环境影响较大，所用到的传感器都是固定的，通信电缆的铺设难度较大，且后期维护和修理很不方便，当出现通信故障时很难及时进行控制和处理，加剧了故障问题的影响，不利于保证井下作业安全，同时工程成本也比较高；无线通信方式不受地下环境的限制，系统运行更加智能化，可有效节约人工和材料成本，当出现故障问题的时候，可以快速对其进行维修，保证测量的精准性。

3基于无线技术的煤矿安全监控系统设计

3.1系统硬件设计

将无线技术应用于煤矿安全监控系统中，传感器节点的设置是系统硬件设计中的重点内容，主要由传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、显示模块、报警模块以及电源模块六部分组成。在设置传感器节点的时候首先要保证节点位置的准确性，进而才能完成数据的采集、传递与处理；其次还需要保证传感器节点分布的密集型和科学性，对整个煤矿形成全面覆盖，提高监控系统的整体性和连通性。

（1）微处理器模块

传统微处理器模块对单片机的处理不到位，受PC机结构影响较大，在应用无线技术之后，在微处理器模块使用AT mega128L单片机，可以有效解决PC机结构对单片机的影响，在提高微处理器模块运行效率的同时还能降低运行成本。

（2）无线收发模块

系统通信信号的接收和发出都是由无线收发模块完成的，该模块属于射频集成电路，其中在进行节点设备射频芯片设计时采用的是ZigBee技术，提高了收发信号的灵敏度，可以快速对信号做出反应，并且该技术下的收发信号具有较强的稳定性和抗干扰能力，能够在最大程度上保证信号的准确性和完整性。

（3）显示和报警模块

显示模块和报警模块是联合工作的，系统通过对煤矿动态情况进行监控，当出现危险信号的时候可以将具体信息以及数据显示出来，并利用报警器发出报警声，同时LED信号灯也会发出红光引起人们的注意，完成对危险信号的报警，进而及时采取有效的措施加以解决，排除存在的安全隐患。

3.2系统软件设计

（1）系统程序设计

程序设计是软件设计的重点，数据的传输以及网络的维护主要是依靠汇聚点程序完成的。汇聚点可以与多个形式网络节点进行连接，将系统中的所有数据汇总到一起，完成对数据的处理以及向下一级网路结构的传递。汇聚点程序在整个数据传输过程中起到连接作用，计算机数据处理中心与各个网络节点之间的信息传递与反馈全都需要依靠汇聚点，是系统完成无线数据传输的核心程序。

（2）网络结构以及WSN通信协议

煤矿安全监控难度较高，在应用无线监控技术的时候，需要建立逐级传递的网络结构，通过将系统网络进行区域性的划分，能够实现对系统运行的全面调控，在提高监控力度、保证监控全面覆盖方面起到了重要作用。利用逐级网络结构形式，一个簇头可以同时完成不同节点的信息传输及处理，使数据传输情况更加清晰明了，提高了数据传输效率，能够实现更加理想的监控效果。WSN是指无线传感器网络，由传感器、监控对象以及监控人员三部分组成，在设置无线传感器网络时，需要根据矿井的开采进度进行相应的调整，为了保持与作业进度的同步性，可以在矿工身上安装传感器节点，保证监测信息的时效性。

4 结束语

煤矿事故的频发使人们越来越重视煤矿安全监控系统性能，基于无线技术的煤矿安全监控系统弥补了传统监控系统中的不足，提高了对瓦斯、CO、粉尘等浓度的监控力度，能够有效降低煤矿事故发生概率，在保证矿工生命安全方面起到了重要作用，利于我国煤矿开采事业的稳定发展。

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【关键词】 安全 监控 传感器

《煤矿安全规程》第一百五十八条明确规定：所有矿井必须装备矿井安全监测监控系统。矿井安全监测监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。实施统一的“煤矿安全监控系统” 对煤矿安全生产的长治久安具有极其重要的意义。

一、煤矿安全监控系统概念

煤矿安全监控系统是具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风开停、主通风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。

二、 煤矿安全监控系统组成

早期的矿井安全生产监测监控系统主要由传感器、断电仪、载波机、传输线、解调器、计算机、调度显示盘等组成。随着计算机技术、网络技术、微电子技术的不断发展，目前的矿井安全生产监测监控系统主要由监测监控终端、地面中心站、通信接口装置、井下分站、各种传感器等组成。其典型结构如图1所示。

三、煤矿安全监控系统传感器

煤矿井下各种有用、有害气体及温度和湿度等参数，都属于环境参数。矿井环境参数主要有甲烷浓度、氧气浓度、粉尘浓度、井巷硐室和工作面温度、风量与负压、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、二氧化硫浓度和硫化氢浓度等。

采煤、掘进、运输、及通风等各系统的运行及相关设备的工作状况称为矿井工况参数。主要监测的工况参数有风筒风量、风门开关、输送带开停、煤仓煤位、采煤机组位置、排水系统、压风系统、主要通风机工作状态等工况参数。

传感器一般由敏感元件、转换元件和信号处理电路3部分组成，有时需要加辅助电源。

四、煤矿安全监控系统现场总线的选择

现场总线和工业以太网技术的发展，不仅引起测控及过程自动化领域的变革，同时也给煤矿监控技术的跨越式发展带来了新机遇。

由于煤矿井下的特殊环境（易燃易爆、潮湿、电网电压波动大、监控距离远等），矿用现场总线不能照搬一般工业现场总线标准，需要根据矿井监控的特点，经过技术移植和改造，开发出适合矿井生产环境的矿用现场总线。

目前，国内应用于控制及仪表领域的现场总线主要有FF、Profits、CAN、LonWorks等。FF总线H1是用于过程控制的总线，其响应速度较低。Profits的开发比FF相对容易。它的物理层允许3种物理接口。CAN总线具有成本低、开发容易、实时性好、抗噪功能性强等优点。

LonWorks是一种性能优良的现场总线，有完善的开发工具，且容易开发。用双绞线时，有多种速率可选，易于实现总线本安供电。因此，煤矿井下采用LonWorks技术也是一种较好的方案。

五、煤矿安全监控系统井下分站

分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给主站 （ 或传输接口） ，同时，接收来自主站 （或传输接口） 多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站（ 或传输接口） 传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。

参 考 文 献

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督查组听取了两旗煤炭管理部门关于春节期间的安全生产工作部署和安全监测监控系统运行情况介绍，检查了两旗远程监控平台，并抽查了准格尔旗官板乌素煤矿和唐公塔煤矿、伊旗裕隆富祥煤矿和伊泰公司大地煤矿。

准旗、伊旗地方政府及煤管部门按照《中央办公厅、国务院办公厅关于做好2009年元旦、春节期间有关工作的通知》（简称《“两办”通知》）和《国务院安委办关于切实做好元旦、春节期间安全生产工作的通知》，对煤矿安全生产工作做了精心部署和安排，煤炭管理部门继续实行工作人员春节不放假和领导干部值班制度，加强安全巡回检查，确保煤矿节日安全。各煤炭企业按照上级的指示，认真进行了安全部署和隐患排查工作并落实了企业领导跟班值班制度。

两旗100%的煤矿安装了安全监测监控系统，均实现了远程联网集中监控，监控平台数据传输正常，运行状况良好，抽查的四处煤矿除官板乌素煤矿存在一些问题外，其余三处煤矿安全监控系统运行正常，基本达到了要求，有效保障了煤矿安全生产。

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【关键词】煤矿；安全检测监控系统；无信号；误报警

当前，为了有效监测并防范重大煤矿事故的发生，我国大部分煤矿已经进行了安全监测监控系统的安装，并起到了重要的监控、预警作用。但是在实际工作当中，仍然存在无信号、误报警的情况发生，从而导致了很严重的煤矿安全事故。因此应当加大对煤矿安全监测监控系统防治无信号、误报警技术的分析和研究。

1煤矿安全监测监控系统构成分析

主站、分站、交换机、电源、执行机构、数据传输电缆、各种传感器、传输接口、系统软件以及地面上位机等共同组成了煤矿安全监测监控系统。在系统中，利用依次巡检的方法，监控系统主机能够实现对各个分站数据的收集，并通过解析之后进行数据显示。同时，如果在数据传输过程中出现故障，安全监测监控系统也会对信号、报警等异常信息进行显示，然后相关工作人员再根据信息进行检查和相关处理。

2煤矿安全监测监控系统无信号、误报警原因及防治技术分析

2.1无信号、误报警原因分析

2.1.1安全监测监控系统传输线路受到干扰造成无信号、误报警传输距离长、侧点多且分布广是我国煤矿安全监测监控系统的主要特点，分站到主站的距离从几千米到二、三十千米长短不等，而分站与传感器之间的距离从几十米到几千米长短不等。矿安全监测监控系统的这种特点，再加上煤矿工作容易受到具体环境的影响，就造成系统线路在铺设过程中，容易形成一个耦合回路。如此一来，当启动变频器或者开停一些大型机电设备时，由于部分线路距离变频器较近，从而使系统受到强大电磁脉冲的影响和干扰。这种影响和干扰会与正常信号进行叠加，然后产生变数或者“大数”，进而监测值在系统软件上的显示就会出现异常，不是没反应就是会突然变大，从而最终产生无信号或误报警。2.1.2传感器受到特殊情况的影响，其运行不稳定造成无信号、误报警由于煤矿企业很多工作都要在井下进行，而井下环境湿度较大，使得传感器电路板或元件受潮，从而产生氧化现象，导致传感器性能不稳。尤其是受到湿度的影响，在更换传感器时接头容易因氧化而变得接触不良，从而造成无信号或者误报警现象。当煤矿井下洒水时，传感器会因进水产生线路破损情况，如果这种情况没有得到很好处理，传感器的运行就不稳，从而造成无信号、误报警的情况发生。2.1.3供电不稳定造成无信号、误报警煤矿井下工作区域供电电源距离变电站比较远，这种情况下就要产生压降，当启动大型电器设备时，就会产生较大的电压波动，且超出了分站工作的正常范围，从而造成设备运转不正常，导致出现短时间的无信号、误报警。

2.2无信号、误报警防止技术分析

通过对煤矿安全监测监控系统无信号、误报警原因的分析发展，发生无信号、误报警现象的原因多为外界影响和干扰。对于无信号、误报警的判断流程如图1所示。针对无信号、误报警时，传感器数据会发生异变情况，如持续时间短、数值变大等，对于无信号、误报警采取监控系统软件处理的方式来进行防治。2.2.1观察监测值变化状态及处理技术煤矿安全监测监控系统在正常运行情况下，其测点报警监测值有一个逐渐上升的过程，但是由于外界影响和干扰引起的误报警监测值会呈现垂直上升的状态，且传感器的频率值也会成倍上升。因此，当传感器监测值的上升大于传感器频率的倍频或者最大理论增长值时，就被断定为为监测值异常。但是还有一种情况也会引起传感器监测值发生异常，即瓦斯在线标校的情况。所以，首先应当进行传感器表校状态的监测和判定，然后在进行监测值变化状态的监测。通过这两种监测，能够有效防止或减少无信号、误报警现象的发生。2.2.2观察持续时间并处理当煤矿安全监测监控系统出现无信号、误报警现象时，应当按照传输通道内的分站顺序进行逐个巡检，在这种巡检方式之下，分站的数量决定了巡检的周期，巡检周期会随着分站数量的增多而变长，但最多不会超过30秒。当发现某一分站监测值发生异常状态时，系统会自动改变之前按照分站顺序进行逐个巡检的方式，缩短对该分站的巡检周期，提高传感器所在分站的巡检频率，而其他分站的巡检方式保持不变，并对该分站进行多次巡检，从而有效防止或减少无信号、误报警情况的发生。2.2.3利用传感器对系统无信号进行判断和处理在安全监测监控系统中对各路电源所接入的传感器进行配置，如果传感器没有数据产生，那么就可以通过对电源电压的判断，来断定无信号状态的原因，如传感器的电源是否处于短路状态等。另外，还可以通过对电流的判断，来进行系统无信号现象的断定。如果电压、电流都正常，则就能够断定出是传感器发生故障或者电缆故障，从而从这些方面入手对无信号现象进行处理。

3结束语

综上所述，影响煤矿安全生产的一个重要因素，就是其安全监测监控系统中无信号、误报警现象的发生。因此，只有对无信号、误报警产生的原因进行分析，然后根据原因分析找到科学的处理方法，并对其进行有效防治，才能够保证我国煤矿的安全生产。

参考文献

[1]安永忠.对我国煤矿安全监测监控系统的认识和研究[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010-04-25.

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关键词：煤矿安全 环境监测监控系统网络

前言：煤矿安全环境监测监控系统在煤矿安全生产中有着重要地位。随着煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井陆续在装备矿井监测监控系统。系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率，同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。为此，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，国家有关安全生产监督管理部门专门规定了我国各大、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。因此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，为用户提供了更多的选择机会、也促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。

1.煤矿安全环境监测监控系统组成

根据所述及概念，监测监控系统的功能一是“测”，即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；二是“控”，即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、执行机构等。若系统仅用于生产过程的监测，当安全参数达到极限值时产生显示及声、光报警等输出，此类系统一般称为监测系统；除监测外还参与一些简单的开关量控制，如断电、闭锁等，此类系统一般称为监测监控系统。

系统由早期的地面单微机监测监控已发展成为网络化监测监控以及不同监测监控系统的联网监测。其主要由监测终端、监控中心站、通信接口装置、井下分站、传感器组成。

1.1系统中心站

1.1.1环境监测。主要监测煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业条件，如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。

1.1.2生产监控。主要监控井上、下主要生产环节的各种生产参数和重要设备的运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、提升机、局扇、主扇、胶带机、采煤机、开关、磁力起动器运行状态和参数等。

1.1.3中心站软件。具有测点定义功能；具有显示测量参数、数据报表、曲线显示、图形生成、数据存储、故障统计和报表、报告打印功能。其中，部分系统可实现局域网络连接功能，并采用国际通用的TCP/IP网络协议实现局域网络终端与中心站之间实时通信和实时数据查询。

1.2局域网络

网络系统应用软件。采用人性化设计，利用Web GIS技术使得大到省煤矿安全生产监督管理局、矿业集团公司所辖各矿井分布位置，小到各矿采区工作面实际尺寸及设备实际使用位置，以任意无级缩小或无级放大图形的形式达到图形和数据的无缝集成和浏览；提供完备的安全监测与安全信息管理和监管功能；建立煤矿基础数据库、对主要图纸实现动态浏览；实现安全信息的共享和设备隐患排查；安全信息的网上公开（公司内部）；安全隐患排查及信息（如对各矿下达整改通知）等。与WEBGIS安全监测系统相配合，可实现对矿井通风系统安全性分析、诊断、评价、管理及通风网络调整的科学决策。

1.3煤矿监控系统井下分站。

尽管各厂家的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备了如下功能：

开机自检和本机初始化功能；通信测试功能；接收地面中心站初始化本分站参数设置功能(如传感器配接通道号、量程、断电点、断电点、报警上限和报警下限等)；分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）；分站本身具备超限报警功能；分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功能和异地断电功能。

1.4系统配接的各种传感器控制器

传感器的稳定性和可靠性是煤矿监测监控系统能正确反映被测环境和设备参数的关键技术和产品。目前国内生产和用于煤矿监测监控系统的传感器主要有瓦斯、一氧化碳、风速、负压、温度、煤仓煤位、水仓水位、电流、电压和有功功率等模拟量传感器，以及机电设备开停、机电设备馈电状态、风门开关状态等开关量传感器，以上传感器的开发和应用基本满足了煤矿安全生产监测监控的需要，但国产传感器在使用寿命、调校周期、稳定性和可靠性方面与国外同类产品相比还有很大差距，某些传感器（如瓦斯传感器）的稳定性还不能满足用户的需要。

2.煤矿安全环境监测监控系统技术指标

以煤矿安全监控系统KJ2000N为例介绍。

2.1技术先进、采用CAN总线传输方式，传输速率快，抗干扰能力强。

2.2软件功能强大 系统软件采用客户/服务器体系结构，兼容性及开放性好，可与具有标准接口（如RS232、RS485等采用标准协议）的设备进行无缝连接。

具有强大的数据采集功能、先进的数据处理技术，形成模拟量传感器的最大、最小及平均值记录，随时统计各分站的通信、供电、报警、断电和复电状态、机电设备开停和运行状态。

报警与控制功能完备：可实现中心站程控或手动强行控制异地断电、分站和传感器就地断电及分站区域断电功能；具有声光、语音报警、报警联动及可通过程控调度通信网对井下局部或全矿井进行语音扩播报警等多种类型的报警功能。

2.3系统兼容性能好、保护原有设备投资该系统可与其他煤矿安全生产监测监控系统保持兼容。

2.4传输网络简单、可靠采用标准网络传输协议，传输速率高，传输误码率低于10-8，不使用中继器传输距离长。

采用电缆高速传输介质，无中继传输距离长，具有防雷、抗电磁干扰的特点。

2.5分站自主性、适应性强。