煤矿瓦斯安全监测系统的设计方法及实现路径

煤矿瓦斯安全监测系统的设计方法及实现路径

丁将

普安县工业和科学技术局 贵州普安 561500

摘要：我国是煤矿大国，煤炭运输安全问题是当今社会经济发展的重要组成部分。煤炭开采监测系统是一种基于网络的监测系统，实时监测煤炭开采过程，及早发现煤炭开采生产中的安全问题，并发出预警以确保煤炭开采。煤炭开采监测系统，包括煤炭开采监测系统、矿产监测系统和燃煤电厂下的人力资源定位系统，通过互联网向远程监测和处理系统提供监测信息，实现了煤炭开采设施、人员和材料的综合监测。煤炭开采监测系统可以有效降低煤炭水合物的发生率，这对我国煤炭开采安全和能源安全发展煤炭信息管理至关重要。

关键词：煤矿；瓦斯；安全监测系统；设计

引言

管道监视方法可以根据不同的分类标准进行不同的分类。例如，自动检测、半自动检测和手动检测因自动化程度而异。根据监控过程中要分析的分析对象，可以分为直接和间接监控方法。本文根据泄漏检测和技术预警进行阐述。

1瓦斯无线传感器监测系统的概念

近年来对煤炭资源的需求日益增长，导致我国煤炭开发项目投入越来越多，不仅对我国的经济发展，而且对我国煤炭开发领域的发展都起着重要作用。关于目前我国煤炭开采的发展情况，频繁爆发的瓦斯弹对采矿安全产生不利影响，严重影响到有关人员的生命安全，因而是煤炭运输业发展的一个重大抑制因素。为了准确监测煤层开采中的瓦斯量，及时做好瓦斯爆炸的综合准备，国家矿业引入了煤炭输送传感器监测应用。煤炭开采利用无线传感器对煤炭输送计划进行测量，从车站采集并转换测量数据，将光网传输到地面中心位置，分析中心执行者传输的数据，并通过分析结果控制燃煤电厂。

煤矿瓦斯安全监测系统设计思路

从国内各大煤矿应用的瓦斯安全监测系统来看，大部分采用的都是工业总线技术。由于井下采掘作业面不断向纵深方向发展，使得有线系统的布线难度随之增大，不但会浪费一定的资源，而且还会形成潜在的安全隐患。所以开发一款基于无线的煤矿井下瓦斯安全监测系统显得尤为必要。近年来，无线传输技术以其自身所具备的诸多应用优势得到快速发展，如功耗低、实时性强、可长距离传输、能够自组网等，随着无线传输网络的逐步完善，其已经开始取代有线网络，在监测领域中得到越来越广泛的应用。Zigbee作为新一代的无线通信技术，它的应用优势非常明显，如便于布控、可靠性高、组网成本低、安全、实用等等。鉴于此，下面基于Zigbee无线传感网络对煤矿瓦斯安全监测系统进行设计开发。

3煤矿安全监测监控系统现状

虽然我国煤炭开采监测系统取得了相当大的进展，但我国煤炭开采监测系统的发展仍然存在问题:系统设置不足、煤矿复杂、环境影响高、对煤炭开采监测系统的要求高，但就目前的煤炭开采监测系统①而言，在煤炭开采过程的每一阶段，都能观测到天然气、一氧化碳、温度、压力等，能够实时了解煤炭开采的参数，但实际情况是用精度均会受到影响，导致传感器出现偏差，影响安全系统的判断。

4煤矿瓦斯安全监测系统的设计方法及实现路径

4.1传感器检测模块设计与选型

传感器检测模块是根据本文监控系统的监控要求设计的，明确选择了传感器模型[4]。(1)温度传感器:采用KGW5数字温度传感器的系统选择，连接卡子到连接卡子到连接卡子到干扰抑制电容器。(2)压力传感器:系统选择GPD3型压力传感器，用于测量气体排出管的气体压力。(3)流量传感器:该系统利用DSQ系列水听器检测瓦特管的流量。(4)甲烷测定器:使用gc4型号的可选甲烷测定器，可以准确测量管道、矿井地层和矿山环境中甲烷的浓度。(5)CO传感器:KGA21型可选CO2传感器可帮助您及早检查地雷通道是否起火。

4.2基于软硬件组合

(a)各种气体勘探方法和监测运输路线泄漏的好处，这些方法具有较高的精确度和灵活性，但如果付诸实践，会造成相对较高的成本和外部脆弱性；基于软件的线路影响监测方法可应对这些挑战，并实现持续、持续的实时线路流量监测。这是未来最重要的趋势。通过结合硬件和软件方法，可以将各种方法的优势结合起来，更好地解决运输路线的气体泄漏和泄漏问题。

4.3综合信息管理系统

碳水化合物信息管理系统是各种煤炭资源的统一、安全管理，利用数字技术实现煤炭开采生产、减负荷、天然气参数和地下工作人员等系统的统一管理，从而确保煤炭安全。碳水化合物信息管理系统主要由用户协议、信息显示模块、数据库管理模块、报告模块、报警模块等组成，以统一管理生产中的煤炭促进活动。

4.4通过数据采集与监控系统集成的软件类方法

数据采集与监控系统(SCADA)是基于软件的泄漏监控方法的组合，建立了实时在线泄漏监控系统。SCADA是一个利用计算机、控制机制和其他技术在现场环境中进行数据存储、捕获和监控的系统。数据挖掘和监控系统(SCADA)功能允许实时监控瓦特管线的运行状况，同时提供可靠的数据源，以实现气体泄漏和径流监控以及警报和资源利用率的自动化。

4.5瓦斯传感器

在煤矿井下瓦斯安全监测中，对于无线监测系统而言，最为重要的环节是瓦斯浓度信息的采集与转化。设置在井下的瓦斯传感器能够对如下区域内的瓦斯浓度进行实时监测：采掘作业面、进风/回风巷道等，并对相关信息进行采集和转换。由于需要将采集到的井下瓦斯浓度信息转化为电信号进行传输，所以确保电信号的稳定性与可靠性非常重要。鉴于此，采用红外吸收光谱，对瓦斯中的甲烷浓度进行检测。在煤矿井下环境中的传感器应当具备良好的抗干扰性和较高的灵敏度，经过对比后，决定了选用红外甲烷传感器MH-440D，这是一款智能型传感器，它的体积比较小，通过非色散红外原理探测瓦斯，选择性好、稳定可靠。

4.6瓦斯抽采管网在线监测系统

抽采网络计量监控系统是矿井安全监测最重要的组成部分。松藻矿区瓦斯泵站应用表明，GD3型瓦斯抽放多参数传感器相对其他抽采监测系统在实现瓦斯抽采准确、稳定、方便、经济等方面具有较大的优越性。精度高、稳定性强、安装简单、维护方便的瓦斯抽采网络计量监控系统实现井下瓦斯抽采连续实时在线监测，同时，大大降低了人工井下检测的劳动强度;精确测定瓦斯抽采参数是判定突出煤层消突效果和保障安全生产的必要手段。

结束语

综上所述，煤矿井下瓦斯监测是一项非常重要的工作，与生产安全密切相关。为提升监测水平，可基于Zigbee无线传感器网络技术，构建瓦斯安全监测系统。该系统能够对井下瓦斯进行实时监测，可使煤矿生产安全得到保障。

参考文献

[1]高盛智.煤矿瓦斯抽放监控系统技术的研究[D].西安科技大学,2018.

[2]彭英健,宁虎.煤矿瓦斯爆炸防控措施研究[J].山西大同大学学报(自然科学版),2018,34(05):61-64+82.

[1]弓艳武.信息技术在煤矿瓦斯监测与预警中的应用[J].海峡科技与产业,2018(08):53-54.

[2]吴玉华,煤矿瓦斯灾源识别技术与监测仪器研制.安徽省,安徽省皖北煤电集团有限责任公司,2018-07-12.

[1]刘雁丽.煤矿瓦斯远程监控系统设计[J].煤矿机电,2017(06):20-21+26.

【作者简介】丁将，1989.6--，男，汉族，贵州省黔西南布依族苗族自治州普安县人；2014年毕业于贵州大学，采矿工程专业，助理工程师职称；现在普安县工业和科学技术局，从事煤矿安全监督管理工作。