摘要：针对大同煤矿集团挖金湾煤业公司通过技术研究设计的一套煤矿安全生产远程联锁监控系统，介绍该系统结构，探究监测装置、感应报警装置及终端控制系统的工作原理，分析系统优缺点，及其在煤矿实际生产过程中的应用效果。该系统可实现对矿井温度、湿度、有害气体以及粉尘浓度的远程监测，取得了显著的应用成效。
关键词：安全生产;远程联锁监控系统;设计应用
1挖金湾煤业安全生产远程监控系统
大同煤矿集团挖金湾煤业公司为了保证矿井安全生产，加强事故预警机制，对矿井内配套了安全监控系统，主要包括人员定位信息卡、监控系统等。人员定位信息卡主要由施工人员携带，施工人员遇险情时可通过装置报警按钮进行警报，地面操控系统接收报警信号并可定位；监控系统主要包括粉尘、有害气体、通风等监控装置，且相互独立，当各地点监测参数超过设计值时及时发出警报，现场监测人员及时疏散附近施工人员。但是该系统独立性强，且无法实现远程监控，在实际应用过程中还存在很多问题，无法满足煤矿安全生产。对此，挖金湾矿通过技术研究，对原安全监控系统进行优化，设计了一套安全生产远程联锁监控系统。
2煤矿安全生产远程联锁监控系统的设计
2.1安全远程联锁监控系统结构
煤矿安全生产远程联锁监控系统主要包括监测装置、感应报警装置、传输分站、PLC控制器和终端控制（远程操控系统）系统等部分，如图1所示。1）监测装置包括壳体及设置在壳体上的照明灯、气体温湿度采集器、底座、超声波发生接收器和探头，监测装置通过底座安装在采区大巷、采掘工作面、硐室等地点；气体温湿度采集器包括采集通风口、甲烷含量检测传感器、一氧化碳含量检测传感器、温湿度含量检测传感器、粉尘含量检测传感器和气体温湿度采集模块；照明灯安装在气体温湿度采集器上；超声波发生接收器安装在底座两侧，探头与超声波发生接收器电连接[1-2]。2）底座内设有中央处理系统及与中央处理系统电连接的电源模块、信号采集模块和无线通讯模块，其中照明灯、气体温湿度采集器和超声波发生接收器均由中央处理系统控制；甲烷含量采集模块、一氧化碳含量采集模块、温湿度含量采集模块和粉尘含量采集模块均与信号采集模块连接。3）感应报警装置主要为集成芯片，主要包括报警指示灯、显示器、扬声器、通讯信号收发器和感应报警装置外壳，感应报警装置由施工人员随身携带。4）监测装置外壳和感应报警装置外壳均采用防爆阻燃材料，终端控制系统分别与监测装置和感应报警装置无线通讯连接。5）PLC控制器分别与监测装置、感应报警装置电连接，同时与安装在井底车场的传输分站采用无线信号连接，PLC控制器主要对各种收集信号进行处理，并上传。
2.2工作原理
2.2.1监测装置工作原理
监测装置通过设置在采集通风口中的甲烷含量检测传感器、一氧化碳含量检测传感器、温湿度含量检测传感器和粉尘含量检测传感器对矿井内甲烷、一氧化碳、温湿度和粉尘进行检测；同时通过超声波发生接收器控制探头发出超声波和接收相邻的检测装置的超声波对巷道、工作面围岩进行检测，并将数据传送至中PLC控制器从而进行分析，当围岩变形严重时照明灯会出现闪烁，提醒施工人员远离危险地带。
2.2.2感应报警装置工作原理
当该装置通过通讯信号收发器接收到监测装置发出的危险信号时，报警指示灯开始闪烁，同时显示器上显示检测装置的距离，佩戴在施工人员身上的感应报警装置发出实时报警，提高了施工人员的警觉性，从而避免事故发生。同时通讯信号收发器还会对终端控制系统进行通讯，报告施工人员相应位置，便于远程操控室对施工人员现状有所了解。
2.2.3终端控制系统工作原理
监测装置监测的矿井内各项参数及时上传至PLC控制器，控制器接收数据信号后及时进行处理，一方面以警报信号形式传递至报警感应装置，进行报警；另一方面继续以数据信号传递至传输分站，然后通过工业环网传送至地面远程操控室主机系统内，并通过显示器进行直观显示，显示内容主要包括监测装置安装地点、各地点气体、湿度、温度、粉尘等浓度、巷道围岩变形情况等。
3煤矿安全生产远程联锁监控系统优缺点
3.1结构优点
1）该系统具有结构相对简单、成本费用低、便于操作维护、故障率低等优点，不仅可用于采掘领域中，而且还可用于建筑、运输等领域，实用性强，应用区域广。2）该系统通过监控装置、PLC进行数据监测、传输、分析，并通过报警感应装置进行报警，并可通过地面操控系统直观监控矿井内各参数变化情况，自动化水平高，实现了无人值守的目的。3）与传统矿井安全监控系统相比，安全生产远程监控系统信号采用的是工业网无线传输，系统稳定性强、传输速度快；避免了传统敷设线路时，路线长、敷设难度大、受施工环境地质条件影响大等难题，降低了材料成本费用。4）该系统各个子结构具有相互联锁性，解决了传统安全监控系统监控相互独立而无法集中统一控制的技术难题，且优化后的安全监控系统各地点无需专人值守，降低了作业强度及劳动成本[3-5]。
3.2主要缺点
1）由于矿井内安装的大型机械设备数量多，巷道内铺设较多高压电缆，传输分站安装在电缆附近时受高次谐波影响较大，造成在无线信号传输时很容易出现信号失真现象。2）由于报警感应装置由施工人员随身携带，该装置具有“开”“关”按钮，需人工开机方可运行，通过地面监测发现，施工人员携带装置后未能及时开机，无法达到实时监测报警的目的。3）该系统在运行过程中受矿井内湿度、粉尘浓度影响，老化现象比较严重，需定期对装置进行清理。
4应用效果
通过一年应用效果观察发现，该系统稳定性强，安全监控效果好，实现了无人值守远程监控的目的，在使用期间共计监测到4次安全隐患，并及时发出警报，在10min内将危险地点施工人员全部撤出，避免了重大安全事故发生，取得了显著应用成效。
参考文献
[1]王晨.煤矿安全监控系统升级改造的研究[J].当代化工研究，2019（6）：141-142.
[2]秦凯.基于煤矿安全监控系统的升级改造技术研究[J].山东煤炭科技，2019（5）：114-115.
[3]王其轩.基于CAN总线的煤矿安全监控系统设计[J].煤炭工程，2019（3）：28-32.
[4]赵虎杰.潞宁煤矿监测监控系统升级改造[J].能源与节能，2019（3）：127-128.
[5]佐志伟.KJ90X监控系统在煤矿采掘工作面的设计使用[J].内蒙古煤炭经济，2019（4）：86-87.
作者:侯琳 单位:大同煤矿集团挖金湾煤业公司
