煤矿安全监控系统现状及发展方向

煤矿安全监控系统现状及发展方向
重庆市 400039
摘要：随着当前世界形势的复杂变化以及我国国民经济的高速健康发展，煤
矿产业也不断向高水平发展，煤炭的需求量随之增大，企业在追求生产效率的同
时也要确保工作人员的安全，煤矿安全监测监控系统发挥着十分重要的作用。

关键词：煤矿安全；监控系统；发展方向
1煤矿安全监控系统现状
1.1传感层技术现状
传感器技术的应用主要存在误报、漏报、瞬间大值、失效等，等相关稳定性
与可靠性的问题，因此有必要对传感器的防护等级进行提升，目前传感器的最低
防护等级为IP65，保证了传感器在潮湿、遇水的环境下仍然可以正常运作，保证
其核心元件不受水汽影响；在信息化建设环境下，矿井设备增多，井下环境电磁
环境紊乱，传感器、输电路极易受到强磁的干扰，从而极易出现数据不准、通信
不良等现象，对传感器的输出接口也进行了升级，保证其最低标准在ＲS485/CAN，同时利用CRC加密校验技术将信号干扰问题进行了解决；对传感器的输入端，用TVS管端口防护技术、电气隔离技术、滤波技术、屏蔽技术等，解决了传感器受
到二级电磁干扰的问题，提升了传感器的抗电磁干扰性能，保证传感器在井下可
以稳定运作；设置规范化的数字化通信接口，实现了传感器的分级报警、故障诊
断等功能，通过对传感器的电路元件进行升级，增加了电压监测、故障检测、噪
声异常检测等功能；目前具有线性自动校正功能的可调节二极管激光吸收光谱技
术激光甲烷传感、无线甲烷传感器应用效果好，且精准性高，其中激光甲烷传感
可以对甲烷浓度可以进行线性报警，准确性极高。

1.2信息传输技术
信息传输可以分为两个过程：传感器采集到的数据传递给交换机和交换机上
的数据传递给地面服务器。

对于第二个过程，通常采用有线传输方式。

在进行传
输时，数据传输量较小时可以采用普通的网线，数据传输量较大时可以采用光纤。

光纤传输不但信号质量高，而且传输速度快。

随着技术的发展，光纤的带宽可以
达到1000Mbit/s，这足以满足实时通信的需要。

对于第一个过程，可以采用有线
传输方式，也可以采用无线传输方式。

在过去，传感器多采用有线传输方式，这
种方式虽然传输质量高，但是线路铺设较为麻烦，且不便于检修。

近几年来，随
着无线通信技术的发展，井下无线信号传输方式得到了广泛应用。

由于井下信号
传递距离较近，需要在井下建立较多的无线通信基站。

目前，4G网络通信技术已
经在煤矿井下得到了应用，如图1所示。

图1煤矿井下4G通信技术应用图
1.3应用层技术现状
以往的煤矿安全监控系统的功能为基础功能，如数据监测、日报查询、操作
控制等，对系统进行升级后，对地面中心站的功能进行了提升：首先，报警、断
电控制功能更加灵敏，可以结合瓦斯浓度、变化、持续时长、分布范围进行不同
等级的预警，可以实现分级分区的报警，对报警区域可以实时区域断电，不影响
其他矿井的生产。

其次，对网络、系统进行了融合应用，井下融合成本高，难度大，新的煤矿安全监控系统以地面融合为主，对原有系统的运行方式没有进行改变，通过融合层，借助数据库等技术完成监控系统、定位系统、报警系统的信息
共享和协同执行。

再次，对系统进行升级后，完成了故障自断、自动评估等功能，通过这一功能，可以高效完成煤矿安全监控系统的维修、调整、优化。

最后，通
过对煤矿安全监控系统进行升级，完成了不同系统的应急联动，当出现瓦斯超限、断电情况后，监控系统中心可以结合广播、无线通信、人员定位等系统进行应急
撤离。

2煤矿安全监控系统智能化发展趋势
2.1分布式多点激光甲烷检测技术
分布式多点激光甲烷检测技术借助可调谐激光吸收光谱技术和光路空分复用
技术将光路输入自校准气室，能降低工作面瓦斯监测点的造价成本，加强瓦斯实
施动态监控能力，使激光甲烷传感器处于稳定工作状态。

分布式多点激光甲烷检
测装置可同步测量8路气室，φ(CH4)（CH4体积分数）处于0%～100%的测量区间，响应时间15s，误差准确控制在±3%。

2.2高分辨率激光痕量监测技术
对于矿区而言，会有自然火灾的隐患，以往技术采用束管监测系统，但是监
测效果有待提升，将智能技术应用在其中，可以应用高分辨率激光痕量测量技术，应用新型的安全在线监测传感器，实现可以实现采空区气体的实时测量、监控、
处理，缩短了火灾的抢救时长。

同时，这一技术还可用于矿区环境检测，其抗干
扰性强，极其稳定。

2.3超声波时差法断面风速监测技术
因巷道通风的不均匀性，“以点代面”的风速测量监测方式易导致风量计算
误差较大，且存在下限测量盲区（风速＜0.3m/s），难以满足智能通风系统建设
需求。

超声波时差法断面风速监测技术可实现巷道全断面风速测量，利用多线测
量与巷道断面拟合积分，精确计算通风风量，为智能调风提供稳定、精确的监测
数据。

2.4分布式供电技术
现有的监控系统是依靠通信电缆与分站设备进行连接实现远程监控的，但是
线路分布复杂，操作不灵活，感应效能也较差，可以对负载动态、电能拾取装置
小型化技术加大研究，矿井分布式非接触供电系统供电可靠性增强、远程供电能
力增强，实现可灵活的线路接入，其应用了电力载波传输技术，提升了信号强度，电力荷载也有所提升。

2.5将量子通信技术用于系统建设
将量子通信技术用于系统建设可更迅速地处理危险事件，能在危险时刻立即
发出准确的通信讯号，抓住黄金营救时间，在一定程度上减少人员伤亡和设备损失。

因此采矿企业应积极借助量子通信技术的安全性、效率性、抗干扰性等优势，将该技术广泛运用于生产管理和应急救援系统建设方面，实现采矿流程的风险高
把控。

2.6先进的数据处理技术
①采用大数据技术对实时监测的各项指标进行分析，进而做出较为准确地判断。

通过采用大数据技术对数据进行全方位的统计分析，不仅可以提高数据的利
用率，还可以挖掘更多潜在的规律。

②采用智能算法对数据进行处理。

在实际生
产中，有时难以较为准确地给定各项参数的安全值或是有些指标缓慢超过安全值，通过智能化算法可以更早地对安全隐患做出判断。

此外，为了适应先进的数据处
理技术，应该更换性能更好的服务器，并增大数据存储器的容量。

结语：
在目前的煤矿作业过程中，保证煤矿作业的安全性已经成为必然的要求及需求，也是保证煤矿作业效率的重要基础，因而需要确保煤矿作业的安全。

在煤矿
作业过程中，为能够使其安全性得到更理想的保障，煤矿安全监控系统有着十分
重要的作用及意义，可使煤矿安全得到有力保障。

因此，相关工作人员需要对煤
矿安全监控系统提高认识，并且需要充分把握其发展趋势，为煤矿安全监控系统
的有效应用提供更好的基础与保障，实现其更理想的发展，使煤矿安全生产需求
得到满足。

参考文献：
[1]元校岳.煤矿安全监测监控系统现状及发展趋势[J].现代矿业，
2019,35(09):217-219.
[2]邓飞.煤矿安全监测监控系统的现状及发展趋势[J].科技创新导报，2018,15(18):18-19.
[3]郭清华,于庆,苟怡.基于激光自稳频技术的分布式多点甲烷检测系统研究[J].煤炭学报2018(02):122-123.。