煤矿安全监测监控论文

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篇一：煤矿安全监控监测系统毕业论文

毕业论文（设计）

题目： 浅谈煤矿安全监测监控系统

姓 名

系 别 安全工程系

专 业安全技术管理

班 级 09-1

指导教师

年 月 日

毕业论文（设计）成绩评定表

内容摘要 ........................................................... 1

前 言 ............................................................. 2

第一章 安全监测监控系的组成及其应用...................3.

第一节 安全监测监控系统的组成..................................3

第二节 安全监测监控系统的作用...................................4

第二章 安全监测监控系统的发展历程及应用现状.......................5

第一节 瓦斯监测监控系统的发展历程...............................6

第二节 安全监测监控系统的发展...................................6

第三节我国矿井安全监测监控系统的发展方向........................7

第三章 煤矿安全生产信息化现状......................................7

第一节 煤矿安全监控监测........................................8

第二节 煤矿安全生产监控系统...................................8

第三节 煤矿安全生产调度系统....................................9

第四节 煤矿安全综合自动化系统..................................9

第五节 煤矿安全信息管理........................................9

第六节 煤矿安全生产信息化的发展方向............................10

第四章 煤矿瓦斯监测监控系统应用管理...............................................................13

第一节、煤矿监测监控系统的功能..................................................................13

第二节 煤矿监测监控系统的管理...................................................................13

第三节 瓦斯防治导航系统研究应用...............................................................14

第五章 煤矿监测监控系统升级改造.....................................................................17

第一节 煤矿监测监控系统升级改造的背景....................................................17

第二节 某煤电十矿安全监控系统简介............................................................18

第三节 根据新标准要求我矿监控系统存在的问题.........................................18

第四节 系统升级改造方法及步骤.....................................................................19

第五节 系统升级改造保障措施.........................................................................20

第六节 系统升级改造效果.......................................20

摘要

本文在阐述安全监测监控技术基本原理和发展历程上,讲述了矿井安全监测监控系统的工作原理和使用方法,阐述了传感器理论以及基于该理论指导的矿井瓦斯等各种有害成分和其它环境状态参数的检测原理和检测仪表.叙述了安全监测监控系统在矿井安全生产中实现的功能和作用.煤矿安全监测监控系统的主要构成及设计方法,介绍了几种目前比较先进的检测监控系统.以及煤矿安全检测监控系统对减少煤矿安全事故,减少不必要的经济损失,确保煤矿安全生产所发挥的重大作用.

篇二：煤矿安全监控论文

煤矿安全监控系统设计

李

建

军

山西凌志能源投资集团有限公司

目录

摘要 ..................................................................................................................1

第一章 绪论 …………………………………………………………………1

1.1概述国内外监控系统及其技术的发展 ?????????????2

1.2需求分析

第二章 系统总体设计???????????????????2

2.1矿井监控系统以及相关组成 ?????????????????2

2.2矿井监控系统相关设计

2.3煤矿安全监测监控系统设备选型???????????5

第三章 井下监控分站设计……………………………………………………….6

3．1监控分站与井下各关联设备的连接?????????????6

3．2 井下监控分站设备选型????????????6

第四章主要传感器的布置

4．1矿用甲烷传感器的布置??????????????????.7

4．2矿用一氧化碳传感器的布置

4．3矿用温度传感器的布置

第五章相关传感器设备选型……………………………………………14

结束语………………………………………………………………………..18

参考文献………………………………………………………………...........18

摘 要

作为煤炭大国我国为国民经济的发展提供了有力的能源支持。但由于我国对矿井瓦斯的治理和利用严重滞后，煤炭生产一直被安全问题所困扰。近年来,煤矿事故频频发生其中瓦斯爆炸事故占有的比例很重，直接导致大量矿工伤亡和财物毁损。随着人民群众对安全思想的日益提高,煤矿安全监控系统应运而生,。煤矿安全监控系统及其技术是随着煤炭工业和社会经济的发展而逐步发展起来的。论文中会首先对于国内外安全监控系统及其技术的发展过程及现状做一个介绍，同时会对安全监控系统目前存在的问题和未来发展趋势做一个探讨。由于这些问题的存在以及安全监控检测手段的落后，才会对于煤矿安全监控系统的设计做一些探讨和研究，特别是对于瓦斯气体的检测和监测。后面的几个章节会是对安全监控系统的一个整体的分析和设计，其中包括系统构成、设计要求及特点、通信系统的设计、井下分站的设计、瓦斯传感器的设计和各类传感器控制器等等。特别是对于系统井下网络结构的探讨，通过分析比较现在主要几种系统的井下网络结构，提出了较为完善的井下网络结构。在各类井下事故中，瓦斯事故是最严重，也是发生频率最高的一类事故，所以在整个安全监控系统中，对于瓦斯气体的检测和监控就显得十分重要。论文中也会对瓦斯气体的检测和监控进行一些探讨。

关键词：安全监控，井下分站，瓦斯传感器，通信系统。

第一章 绪论

1.1 概述国内外监控系统及其技术的发展

我国煤田遍布全国，但煤层的赋存条件和地质情况差异很大，很多矿井自然环境恶 ，受到水火瓦斯粉尘顶板事故等自然灾害的威胁。在这些自然灾害所造成的事故中，瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的30％－40％。特别是瓦斯煤尘爆炸事故，危害更为严重。因此，预防瓦斯事故是煤矿安全工作的重点。在煤矿中，装备矿井安全监控系统装置是防止瓦斯事故的重要手段，深入了解其工作原理，掌握使用维修技术是煤矿安全工作者的责任。

实践证明，这一措施对提高我国煤炭行业整体的安全水平起到了重要的作用，特别是各个煤矿企业安装矿井监控系统以来，有效得遏制了各类井下事故得发生。

矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了世界上第一种瓦斯检测仪器－瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今。40年代，美国研制了检测瓦斯气体的敏感元件－铂丝催化元件。1954年，英国采矿安全研究所制成了最早的载体催化元件。60年代以后，主要的产煤国家都把发展崔体元件作为瓦斯检测仪器的主攻方向。电子技术的进步推动了瓦斯监控装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带式仪器，以后是矿井进空系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统英国的MINOS系统美国的SCADA系统等。

我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引 进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况. 先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、 KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理 起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大安全装备。

随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、 KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。同时，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，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。

自2000年以来，随着国家对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。

本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维护管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础上设计而成。

1.2 需求分析

当前现有的煤矿安全监控系统大多存在通信协议不规范、井下信息传输设备物理接口协议不规范、传感器等质量不过关、煤炭企业中装备安全监控系统的比例有待于进一步提高等问题。

为适应不同类型煤矿的需要，监控系统应具有灵活的配置方式。大型矿井可以配置主扇监测、皮带运输、瓦斯抽放等小系统，并实现分站智能化、系列化。掘进工作面的分站应具有风电瓦斯闭锁功能。小型矿井因测点较少，只布置分站或智能化传感器就可以满足需要。要进一步开发传感功能和信息处理功，能一体化的智能化传感器，传感器之间的联锁关系由计算机软件判别实现。丰富传感器的种类，开发氧气传感器机生产监控方面的各类保护性传感器。还应开发瓦斯突出和自然发火等预测、预报软件。在监控系统应用较多的矿务局，可以实现监控系统全局联网，以进一步提高矿井的自动化管理水平，增强矿井的抗灾能力。

第二章 系统总体设计

2.1 矿井监控系统以及相关的组成

矿井监控系统应具有模拟量、开关量、累积量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、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、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能。

矿井监控系统由主机、传输接口、分站、传感器、执行器(含断电器、声光报警器)、电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其他必要设备组成。地面中心站配备监控主机、传输接口、打印机网络交换机等。主机通过传输接口与分站通讯，监测主机屏幕可以显示动、静态图形、数据、曲线、测点配置等，打印机可打印

篇三：煤矿安全监测监控论文

第一章 绪论

1.1 概述国内外监控系统及其技术的发展

矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了

世界上第一种瓦斯检测仪器－瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。20世纪

30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今。40年代，美国研制了检测瓦

斯气体的敏感元件－铂丝催化元件。1954年，英国采矿安全研究所制成了最早的载体

催化元件。60年代以后，主要的产煤国家都把发展崔体元件作为瓦斯检测仪器的主攻

方向。电子技术的进步推动了瓦斯监控装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带

式仪器，以后是矿井进空系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统英国

的MINOS系统美国的SCADA系统等。

我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如

DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引 进了一批安全监控系统，3装备了部分

煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况. 先后研制出KJ2、

KJ4、KJ8、KJ10、 KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国

煤矿已大量使用。实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理 起到了十分重要的

作用，各局矿已作为一项重大安全装备。由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、

功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原 因，或者已淘汰、或者停产。

因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。特别是近年来由于老系统服

务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面 临更新改造的机遇。

本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维护

管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼容

性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础上

设计而成。

第二章 系统总体设计

1

2.1 矿井监控系统的组成

矿井监控系统由地面中心站、监控软件、传输接口装置、井下智能分站、各种相关

矿用传感器等组成。地面中心站配备监控主机和打印机。主机通过传输接口与各分站通

讯，监测主机屏幕可以显示动、静态图形、数据、曲线、通风（流向）图、测点配置图

等，打印机可打印监测参数报表。 其典型结构如图所示。

监测监控系统结构图

2.11 地面中心站

地面中心站能够实现各种监测数据的处理、显示、查询、储存、打印等功能，另外，

操作员发出的设备控制命令也是通过地面中心站完成的。

生产参数的监测主要是指监控井上、井下主要生产环节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、局部通风机、主要通风机、带式输送机、采煤机、开关、磁力起动器等的运行

状态和参数等。

环境参数的监测主要是指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、一氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、井下空气

温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。

同时，地面中心站也有显示测量参数、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等

功能。

2.12 井下分站

2

尽管监测监控系统的井下分站形式多样，但基本上都具备如下功能：

（1）开机自检和本机初始化功能；

（2）通信测试功能；

（3）分站具有自动控制功能（实现断电仪功能、风电瓦斯锁闭功能、瓦斯管道监

测功能和一般的环境监测功能等）；

（4）死机自复位功能，且可以通知中心站；

（5）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、报警上限和报警下限等）；

（6）分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）；

（7）分站自身具备超限报警功能；

（8）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。

2.13传感器与控制器

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。

煤矿井下使用的控制器主要是指各种规格的断电仪，其主体是由继电器构成，该断

电仪的寿命长，可靠性高。

2.2相关术语及解释

⑴煤矿安全监控系统 ： 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，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、

温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实

现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、

断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。

⑵传感器 ：将被测物理量转换为电信号输出的装置。

⑶甲烷传感器 ：连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置，一般具

有显示及声光报警功能。

⑷风速传感器 ：连续监测矿井通风巷道中风速大小的装置。

⑸风压传感器 ：连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点通风压

力的装置。

3

⑹一氧化碳传感器 ：连续监测矿井中煤层自然发火及胶带输送机胶带等着火时产

生的一氧化碳浓度的装置。

⑺温度传感器 ：连续监测矿井环境温度高低的装置。

⑻烟雾传感器 ： 连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾浓度的装

置。

⑼设备开停传感器 ：连续监测矿井中机电设备“开”或“停”工作状态的装置。

⑽风筒传感器 ：连续监测局部通风机风筒“有风”或“无风”状态的装置。

⑾风门开关传感器 ：连续监测矿井中风门“开”或“关”状态的装置。

⑿馈电传感器 ：连续监测矿井中馈电开关或电磁启动器负荷侧有无电压的装置。

⒀执行器(含声光报警器及断电器) ：将控制信号转换为被控物理量的装置。

⒁声光报警器 ：能发出声光报警的装置。

⒂断电控制器 ：控制馈电开关或电磁启动器等的装置。

⒃分站 ：煤矿安全监控系统中用于接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用

方式远距离传送给传输接口，同时，接收来自传输接口多路复用信号的装置。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、对传感器输入的信号和传输接口

传输来的信号进行处理的能力，控制执行器工作。

⒄主机 ：一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主

要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机

对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。

⒅馈电异常 ： 被控设备的馈电状态与系统发出的断电命令或复电命令不一致。

⒆瓦斯矿井 ：只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井依

照矿井瓦斯等级进行管理，分为低瓦斯矿井，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。

(20)便携式甲烷检测报警仪 ：具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式仪

器。

(21)甲烷报警矿灯 ：具有甲烷浓度超限报警功能的携带式照明灯具。

（22）数字式甲烷检测报警矿灯 ：具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带

式照明灯具。

4

2.3煤矿安全监测监控系统的主要技术指标

下面以KJ90煤矿安全监测监控系统为例说明 ：

● 系统容量

可接64个分站级设备，其中分站为：4路模拟量输入、4路开关量输入、4路开关量输

出；

● 信息传输

传输方式：异步串行，FSK（移频监控）调制解调方式

传输速率：1200/2400bps，传输芯线为2芯

传输距离：地面主机到分站信号传输距离15km；

分站到传感器之间信号传输距离1.5km

巡检周期：≤25s

误码率：≤10?8

模拟量传感器信号：200-1000Hz

数字量传感器信号：无电位触点信号或0、5mA电流信号

● 数据存储

整个系统采用“变值变态、疏密接合、数据库动态生成”的存储方法，使系统的数据存

储更为合理。数据的存储期限：根据计算机硬盘的容量一般为20年左右。

● 使用环境

温度：0℃～40℃

相对湿度：≤98﹪（25℃）

大气压力：（85-110）kPa

允许周围有瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用

周围介质无腐蚀性气体

第三章 井下监控分站

井下监控分站是煤矿综合监测监控系统的关键配套设备，主要实现对各类传感器的

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