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摘要：針對大同煤礦集團挖金灣煤業公司通過技術研究設計的一套煤礦安全生產遠程聯鎖監控系統，介紹該系統結構，探究監測裝置、感應報警裝置及終端控制系統的工作原理，分析系統優缺點，及其在煤礦實際生產過程中的應用效果。該系統可實現對礦井溫度、濕度、有害氣體以及粉塵濃度的遠程監測，取得了顯著的應用成效。

關鍵詞：安全生產;遠程聯鎖監控系統;設計應用

1挖金灣煤業安全生產遠程監控系統

大同煤礦集團挖金灣煤業公司為了保證礦井安全生產，加強事故預警機制，對礦井內配套了安全監控系統，主要包括人員定位信息卡、監控系統等。人員定位信息卡主要由施工人員攜帶，施工人員遇險情時可通過裝置報警按鈕進行警報，地面操控系統接收報警信號并可定位；監控系統主要包括粉塵、有害氣體、通風等監控裝置，且相互獨立，當各地點監測參數超過設計值時及時發出警報，現場監測人員及時疏散附近施工人員。但是該系統獨立性強，且無法實現遠程監控，在實際應用過程中還存在很多問題，無法滿足煤礦安全生產。對此，挖金灣礦通過技術研究，對原安全監控系統進行優化，設計了一套安全生產遠程聯鎖監控系統。

2煤礦安全生產遠程聯鎖監控系統的設計

2.1安全遠程聯鎖監控系統結構

煤礦安全生產遠程聯鎖監控系統主要包括監測裝置、感應報警裝置、傳輸分站、PLC控制器和終端控制（遠程操控系統）系統等部分，如圖1所示。1）監測裝置包括殼體及設置在殼體上的照明燈、氣體溫濕度采集器、底座、超聲波發生接收器和探頭，監測裝置通過底座安裝在采區大巷、采掘工作面、硐室等地點；氣體溫濕度采集器包括采集通風口、甲烷含量檢測傳感器、一氧化碳含量檢測傳感器、溫濕度含量檢測傳感器、粉塵含量檢測傳感器和氣體溫濕度采集模塊；照明燈安裝在氣體溫濕度采集器上；超聲波發生接收器安裝在底座兩側，探頭與超聲波發生接收器電連接[1-2]。2）底座內設有中央處理系統及與中央處理系統電連接的電源模塊、信號采集模塊和無線通訊模塊，其中照明燈、氣體溫濕度采集器和超聲波發生接收器均由中央處理系統控制；甲烷含量采集模塊、一氧化碳含量采集模塊、溫濕度含量采集模塊和粉塵含量采集模塊均與信號采集模塊連接。3）感應報警裝置主要為集成芯片，主要包括報警指示燈、顯示器、揚聲器、通訊信號收發器和感應報警裝置外殼，感應報警裝置由施工人員隨身攜帶。4）監測裝置外殼和感應報警裝置外殼均采用防爆阻燃材料，終端控制系統分別與監測裝置和感應報警裝置無線通訊連接。5）PLC控制器分別與監測裝置、感應報警裝置電連接，同時與安裝在井底車場的傳輸分站采用無線信號連接，PLC控制器主要對各種收集信號進行處理，并上傳。

2.2工作原理

2.2.1監測裝置工作原理

監測裝置通過設置在采集通風口中的甲烷含量檢測傳感器、一氧化碳含量檢測傳感器、溫濕度含量檢測傳感器和粉塵含量檢測傳感器對礦井內甲烷、一氧化碳、溫濕度和粉塵進行檢測；同時通過超聲波發生接收器控制探頭發出超聲波和接收相鄰的檢測裝置的超聲波對巷道、工作面圍巖進行檢測，并將數據傳送至中PLC控制器從而進行分析，當圍巖變形嚴重時照明燈會出現閃爍，提醒施工人員遠離危險地帶。

2.2.2感應報警裝置工作原理

當該裝置通過通訊信號收發器接收到監測裝置發出的危險信號時，報警指示燈開始閃爍，同時顯示器上顯示檢測裝置的距離，佩戴在施工人員身上的感應報警裝置發出實時報警，提高了施工人員的警覺性，從而避免事故發生。同時通訊信號收發器還會對終端控制系統進行通訊，報告施工人員相應位置，便于遠程操控室對施工人員現狀有所了解。

2.2.3終端控制系統工作原理

監測裝置監測的礦井內各項參數及時上傳至PLC控制器，控制器接收數據信號后及時進行處理，一方面以警報信號形式傳遞至報警感應裝置，進行報警；另一方面繼續以數據信號傳遞至傳輸分站，然后通過工業環網傳送至地面遠程操控室主機系統內，并通過顯示器進行直觀顯示，顯示內容主要包括監測裝置安裝地點、各地點氣體、濕度、溫度、粉塵等濃度、巷道圍巖變形情況等。

3煤礦安全生產遠程聯鎖監控系統優缺點

3.1結構優點

1）該系統具有結構相對簡單、成本費用低、便于操作維護、故障率低等優點，不僅可用于采掘領域中，而且還可用于建筑、運輸等領域，實用性強，應用區域廣。2）該系統通過監控裝置、PLC進行數據監測、傳輸、分析，并通過報警感應裝置進行報警，并可通過地面操控系統直觀監控礦井內各參數變化情況，自動化水平高，實現了無人值守的目的。3）與傳統礦井安全監控系統相比，安全生產遠程監控系統信號采用的是工業網無線傳輸，系統穩定性強、傳輸速度快；避免了傳統敷設線路時，路線長、敷設難度大、受施工環境地質條件影響大等難題，降低了材料成本費用。4）該系統各個子結構具有相互聯鎖性，解決了傳統安全監控系統監控相互獨立而無法集中統一控制的技術難題，且優化后的安全監控系統各地點無需專人值守，降低了作業強度及勞動成本[3-5]。

3.2主要缺點

1）由于礦井內安裝的大型機械設備數量多，巷道內鋪設較多高壓電纜，傳輸分站安裝在電纜附近時受高次諧波影響較大，造成在無線信號傳輸時很容易出現信號失真現象。2）由于報警感應裝置由施工人員隨身攜帶，該裝置具有“開”“關”按鈕，需人工開機方可運行，通過地面監測發現，施工人員攜帶裝置后未能及時開機，無法達到實時監測報警的目的。3）該系統在運行過程中受礦井內濕度、粉塵濃度影響，老化現象比較嚴重，需定期對裝置進行清理。

4應用效果

通過一年應用效果觀察發現，該系統穩定性強，安全監控效果好，實現了無人值守遠程監控的目的，在使用期間共計監測到4次安全隱患，并及時發出警報，在10min內將危險地點施工人員全部撤出，避免了重大安全事故發生，取得了顯著應用成效。

參考文獻

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[4]趙虎杰.潞寧煤礦監測監控系統升級改造[J].能源與節能，2019（3）：127-128.

[5]佐志偉.KJ90X監控系統在煤礦采掘工作面的設計使用[J].內蒙古煤炭經濟，2019（4）：86-87.

作者:侯琳 單位:大同煤礦集團挖金灣煤業公司