陶媛媛

摘 要：煤礦瓦斯突出是煤礦井下生產(chǎn)中可能遇到的重大災(zāi)害事故之一，一旦發(fā)生則可能帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此對(duì)井下巷道及工作面的瓦斯監(jiān)控一直是煤礦企業(yè)安全保障工作的重點(diǎn)內(nèi)容，由于瓦斯突出具有突發(fā)性，留給監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間是非常有限的，這也對(duì)該類系統(tǒng)的響應(yīng)速度提出了嚴(yán)格的要求。文章針對(duì)這一需求，根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實(shí)際需求，研究和設(shè)計(jì)了全自動(dòng)化的瓦斯報(bào)警平臺(tái)，以期為煤礦的安全生產(chǎn)提供更好的保障。

關(guān)鍵詞：瓦斯治理；監(jiān)控；自動(dòng)化報(bào)警

1 概述

近年來(lái)，中國(guó)煤礦瓦斯爆炸事故頻繁發(fā)生，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。一旦發(fā)生瓦斯爆炸事故，首先就會(huì)對(duì)井下生產(chǎn)人員造成重大的傷亡，且勢(shì)必會(huì)造成煤礦生產(chǎn)的中斷，加上后續(xù)的搶救、搶修、維護(hù)等工作，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失不可估量。減少瓦斯爆炸事故可從兩方面著手，一方面是采用先進(jìn)的測(cè)量評(píng)估技術(shù)，對(duì)開采面的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)提前防范，但由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，該方法預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性尚有待提高；另一方面則是利用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)井下各個(gè)場(chǎng)所的瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)化監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常后及時(shí)報(bào)警，以在最短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的處理機(jī)制，文章提出的瓦斯監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)就是基于這一目的而設(shè)計(jì)及產(chǎn)生的，其包含兩個(gè)環(huán)節(jié)，一為瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，二為自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，以下分別予以介紹。

2 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

雖然各個(gè)煤礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境有所差別，且經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)也有一定的不同，但一般而言，需要監(jiān)控的場(chǎng)所主要有：瓦斯排放站、中轉(zhuǎn)站及礦井內(nèi)部等。以往分散式的監(jiān)控模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的有效共享，本設(shè)計(jì)采取數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸、統(tǒng)一分析、統(tǒng)一反饋的方式，有效提高了瓦斯監(jiān)控的質(zhì)量。首先，采用瓦斯監(jiān)控分站負(fù)責(zé)采用傳感器來(lái)對(duì)不同工作場(chǎng)所中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行采集和傳輸，通過(guò)通信接口和通信線路將相關(guān)分析數(shù)據(jù)傳輸至處于遠(yuǎn)地（如地面工作站）的監(jiān)控主機(jī)，并由其進(jìn)行分析計(jì)算，通過(guò)不同的通信接口可連接多個(gè)監(jiān)控分站，并在監(jiān)控主機(jī)處實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)傳感器傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析處理，顯示屏將瓦斯?jié)舛鹊淖兓D(zhuǎn)化為形象的數(shù)據(jù)。若監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)在井下某處工作面的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)預(yù)設(shè)安全值時(shí)，則警報(bào)系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)，監(jiān)控人員可根據(jù)異常的種類采取相應(yīng)的措施予以解決。

3 煤礦瓦斯監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)及工作原理

目前，我國(guó)單片機(jī)和數(shù)字集成電路技術(shù)發(fā)展迅速，對(duì)瓦斯監(jiān)控水平的提高起到了積極的促進(jìn)作用，文章設(shè)計(jì)的新型系統(tǒng)采用了單片機(jī)AT89S51實(shí)現(xiàn)其主要計(jì)算功能，該單片機(jī)性能可靠，穩(wěn)定性好，且內(nèi)置存貯器容量較大，可以較好的滿足井下監(jiān)控的需求；傳感器采用的是MQ-4，這也是目前市場(chǎng)上對(duì)瓦斯進(jìn)行濃度監(jiān)測(cè)的首選傳感器型號(hào)，由于該傳感器為模擬型，因此需要加載一轉(zhuǎn)換模塊AD7109，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，變成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)AT89S51進(jìn)行后續(xù)的分析和計(jì)算。利用四位LED數(shù)碼管對(duì)瓦斯?jié)舛戎碉@示。假如煤礦瓦斯的濃度超過(guò)所預(yù)警值，單片機(jī)AT89S51就會(huì)啟動(dòng)聲光報(bào)警。

4 煤礦瓦斯監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)的設(shè)計(jì)

在完成監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，就需要針對(duì)整個(gè)自動(dòng)化報(bào)警平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，在充分考慮了平臺(tái)的通用性之后，本設(shè)計(jì)提出的報(bào)警平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，本系統(tǒng)由報(bào)警平臺(tái)、web管理和客戶端組成。其中，報(bào)警系統(tǒng)分為業(yè)務(wù)層和訪問(wèn)層，以及數(shù)據(jù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)現(xiàn)狀況，并報(bào)警信息發(fā)送等；web管理是通過(guò)B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行平臺(tái)的配置的管理；而客戶端則分成普通和智能兩種，以便與瓦斯監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)進(jìn)行交互，獲取報(bào)警信息。

在報(bào)警信息類型方面，預(yù)設(shè)了兩類信息，其一是報(bào)警短消息，包括各個(gè)采樣點(diǎn)的瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)信息，其二是自定義的短信息，可通過(guò)管理員來(lái)根據(jù)需求靈活的定義，甚至可以同其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。在控制系統(tǒng)層次架構(gòu)方面，本設(shè)計(jì)構(gòu)造了瓦斯報(bào)警業(yè)務(wù)處理的三層結(jié)構(gòu)，分別為事務(wù)層、邏輯控制層和數(shù)據(jù)層，分別承擔(dān)事務(wù)處理與數(shù)據(jù)計(jì)算、邏輯控制與維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的添加、查詢與修改操作。

在系統(tǒng)模型方面，本設(shè)計(jì)采用了基于web服務(wù)的B/S結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分散化管理，該模式無(wú)論對(duì)于安裝的快捷性還是使用的便利性，甚至是平臺(tái)間的兼容性而言都是非常有利的。平臺(tái)管理員通過(guò)web登錄系統(tǒng)，并根據(jù)賬戶識(shí)別機(jī)制獲得最高的權(quán)限以實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的統(tǒng)一管理，而其他用戶則根據(jù)崗位的不同，分別被賦予功能各異的權(quán)限，這樣既保證了系統(tǒng)可以最廣泛的接受各種來(lái)源的數(shù)據(jù)，與其他平臺(tái)之間形成良好的有機(jī)結(jié)合，又有效的保障了本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

客戶端的設(shè)計(jì)分為3個(gè)模塊：短信息的收發(fā)模塊、定義消息模塊及報(bào)警消息模塊。其中，短信收發(fā)模塊式將模擬手機(jī)對(duì)信息進(jìn)行收發(fā)的功能；自定義消息模塊主要是進(jìn)行接收和管理報(bào)警平臺(tái)中的自定義信息；而報(bào)警消息模塊主要是進(jìn)行報(bào)警信息的管理工作，通過(guò)文本或列表，以及曲線等方式將報(bào)警的信息進(jìn)行存儲(chǔ)或顯示。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐檢驗(yàn)，文章設(shè)計(jì)的煤礦瓦斯自動(dòng)化報(bào)警平臺(tái)明顯的提高了對(duì)井下瓦斯的監(jiān)控與報(bào)警質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)、報(bào)警、調(diào)節(jié)的自動(dòng)化執(zhí)行，同時(shí)基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的傳輸模式極大的擴(kuò)展了該系統(tǒng)的控制范圍。隨著智能化移動(dòng)設(shè)備性能的不斷提高，未來(lái)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的研究必然會(huì)落在將該類系統(tǒng)移植到以手機(jī)或平板電腦為代表的智能化移動(dòng)平臺(tái)方面，這也是本設(shè)計(jì)下一步的研究?jī)?nèi)容。相信隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)會(huì)出現(xiàn)更多技術(shù)更新、性能更強(qiáng)的瓦斯監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，為煤礦的安全生產(chǎn)提供更強(qiáng)有力的保障。危害和損失。

參考文獻(xiàn)

[1]陸寶軍，王社新，劉振鋒.煤礦瓦斯監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù)，2013（4）：77-82.