煤矿安全监控监测系统毕业论文Word下载.docx
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系主任签名：
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.
前言
实际中作为我国安全生产指导方针的一项重要内容,“预防为主”指明了生产工作中对于安全问题实施关口前移的根本原则。
于是，在煤炭安全生产、特别是瓦斯灾害治理工作中，国家安全生产监督管理总局提出了“先抽后采、检测监控、以风定产”的十二字方针，强调了监测监控技术对于煤矿安全生产的重要性。
可见，准确及时地监测监控矿井生产环境中各类安全和环境状态参数，是实现安全生产的重要基础工作。
因此，自从国家开展了矿井瓦斯灾害专项治理以来，几乎所有的矿井都安装了矿井安全监测监控系统，监测对象从瓦斯浓度、风速、有害气体变化等，发展到生产设备的开停、供电运输的自动控制，甚至到了煤（岩）与瓦斯异常动力现象预测，煤炭自燃发货变化趋势等灾害分析方面。
安全监测监控系统的普遍应用以及与之相关的各种技术的更新发展，使得对于安全检测监控系统以及相关技术的需求日渐增多。
要求我们从安全的基本原理、监测方法入手深入学习矿井生产环境中各类安全状态和环境参数的监测监控技术，介绍各种重要的监测仪器，仪表和监测系统力求学以致用，把基本的监测监控技术和方法正确的应用到现场。
本文主要讲述了矿井安全监测监控系统系统的产生及发展历程，阐述传感器理论以及基于该理论指导的矿井瓦斯等各种有害气体成分，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等
第一章安全监测监控系统的组成及其应用
第一节安全监测监控系统的组成
（一）监测监控系统的基本概念
监测监控系统的功能：
一是‘测’即检测各种环境参数，设备工矿参数过程控制参数等;
二是‘控’，即根据监测参数去控制安全装置，报警装置，生产设备，执行机构等。
若系统仅用于生产过程的监测，当安全参数达到极限值时，产生显示及声光报警等输出，此类系统一般称为监测系统；
除监测外还参与一些简单的开关量控制，如断电、闭锁等，此类系统一般称为监测监控系统；
在监测系统上增加了对生产机械的控制，调节功能，此类系统一般称为计算机监控系统。
（二）监测监控系统的组成
煤矿安全监测监控系统在层次上一般分为两级或三级管理的计算机集散系统，一般包括测控分站级和中心站级。
每个测控分站负责某几路传感器信号的采集和某个执行机构的控制，实现了采集、控制的分散；
中心站负责数据的处理、储存、运输，实现了管理的集中。
中心站与分站和计算机网络之间的通信，传感器到测控分站的数据传输、测控分站到执行或控制装置信号的传输，都是通过传输信道实现的。
1测控分站
测控分站，简称分站。
根据放置地点和防爆要求的不同，有井下分站和地面分站之分。
分站的主要功能是采集由传感器传来的环境安全参数，设备工况参数等信息，并进行预处理。
根据预先设定的参数极限，发出超限声、光报警信号和断电、闭锁信号，与中心站通过传输信道进行通信，传输被测量信息，接收中心站的命令。
井上、井下信息的交换必须加安全栅隔离。
传感器
传感器是将被测的物理量转换成为便于传输和处理的电信号，经传输和测控分站连接，为测控分站提供信息。
按输出信号的种类分，传感器有模拟量传感器和开关量传感器。
根据监测系统的特点和考虑抗干扰等因素，很多传感器采用频率信号输出，为测控分站的采集和处理带来很大的方便。
（2）执行或控制装置
执行或控制装置是根据分站或中心站的命令，进行状态转换和控制装置主要包括声、光报警装置，断电、闭锁装置等。
报警装置的作用是根据安全参数的极限值，发出声光报警信号。
断电、闭锁装置的作用是在安全参数超限时，切断工作面工作设备的电源，以免发生事故或防止事故的扩大，从而实现工作面电源的闭锁。
2中心站
中心站的关键设备是主机，采用高可靠性的计算机，如工控机等作为主要部件。
主机一般设置两台，采用冷备份和热备份的方式，互为备用。
主机的作用是系统的组成、系统的管理以及进行数据的处理和输出，并进行必要的存储，必要时对关键设备实施控制。
就其技术而言，测控系统是传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术、网络技术等信息技术的综合。
第二节安全监测监控系统的作用
安全监测监控系统是目前现代工矿企业生产和管理的有效工具。
对于煤矿生产，矿井安全监测监控系统是煤矿高效生产，安全生产的重要保障。
它是一种自动采集资料，处理资料并进行控制的系统，具有及时、准确、连续、可靠的优点，对于保障矿井安全，提高矿井“一通三防”管理水平，提高矿井抗灾能力等方面具有非常重要的作用，特别是对预防煤矿瓦斯超限、积聚，准确且迅速的测定矿井通风参数及有害气体浓度、掌握井下通风状况早期发现事故征兆，防止瓦斯事故的发生起到辅助决策的作用
（1）用于煤矿井下，对于干线上的传输信号的进行整形、驱动、实现远距离通讯中继。
（2）两路本安干线输出，给传感器供电。
（3）传感器测量值超限时，产生声报警及断电输出。
（4）二路开关量输入，监测现场设备工作状态。
（5）配有备用电池，当井下交流电源停止供电后，由备用电池供电。
（6）两组断电触电输出。
（7）配置相应的传感器，结合系统的编成控制时序即可实现由中心站控制的瓦斯风电闭锁功能。
（8）备用电池供电信号输出、断电触点动作信号输出。
（9）通讯状态、电源故障、断电状态窗口显示。
（1）各个计算机之间通讯速率可达10～100M。
（2）系统构成灵活，最小可以由1台计算机组成，最大可连接100台计算机。
（3）各终端可通过网络服务器共享系统资源，如：
打印机、图形软件等。
（4）可同时将矿内财务、人事、供销等管理软件输入网络，形成矿内统一的监控管理网。
（5）由多种协议接口，可方便地与具有便准协议输出的其它设备或系统联网。
以中继式干线为主，分站二级管理为辅得中和结构形式，既突出干线供电的结构特点，又兼有分站结构形式的优点
中心站与传感器间数据传输均通过干线电缆完成，传感器可在干线电缆的任意点接入图形终端以模拟现场动态画面监视现场测点状况，以实时曲线及表格形式随时观察监测点变化，同一画面可同时显示8条测点曲线，有利于综合比较、分析和处理。
在同一幅图中可直接调用其它几幅图形可自动循环显示。
（6）绘图功能丰富，绘制简单，系统提供各种子图。
图形编辑使用窗口技术，鼠标操作，操作人员轻松地就可以做出逼真的动态画面。
可随时以报表、曲线形式显示历史数据。
还可以混屏方式在同一屏幕上显示各个监测量。
主机以二进制、十进制报表形式实时显示传感器数据，以柱状图及百分率形式显示监测传感器通讯状态，并随时打印报警信息。
报表软件有多测点、单测点分析及综合分析等多种形式，使用灵活、方便。
根据用户需要，KJ75系列可兼容模拟盘、电视墙动态显示，电力、工业电视、瓦斯抽放、皮带、束管等监控，生产调度管理及局矿办公自动化网络。
第二章安全监测监控系统的发展历程及应用现状
第一节瓦斯监测监控系统的发展历程
安全监测监控系统应用于煤矿生产，起源于对矿井瓦斯进行检测的要求。
世界上最早学术报告的瓦斯爆炸事故发生于1675年英国某矿的一次瓦斯爆炸；
第一次伤亡超过百人的瓦斯事故发生于1825年的英国某煤矿，死亡102人；
第一次伤亡千人的瓦斯事故发生于1906年的法国某煤矿，死亡1099人。
由此可见在测量措施和安全措施没有完备之前，由于巨大的破坏力，煤矿瓦斯爆炸已经成为当时社会瞩目的安全问题
（1）瓦斯检测技术的发展
正是由于煤矿瓦斯爆炸的巨大危害，瓦斯监测仪器伴随着瓦斯安全问题的研究而出现。
最早应用仪器来检测矿井瓦斯浓度的国家是英国，该国化学家戴维在19世纪初发明了第一种瓦斯监测仪器-安全灯，它是利用火焰的高度来测量瓦斯浓度的
光瓦斯检定器是1925年日本发明的一种检测瓦斯技术，它是根据瓦斯气体对光线的折射率与空气的折射率不同的原理来检测瓦斯的。
这种光干涉瓦斯检定器在我国和日本生产和使用的比较广泛，目前我国有许多矿井仍然采用这种仪器进行瓦斯检测。
当今世界上占主要地位的是催化型瓦斯监测仪器。
据资料可查，1943年以前美国美国已成功制造vcc瓦斯测量仪，它使用纯铂丝催化元件，这是最早的催化型瓦斯传感器。
1958年法国研制成功利用氧化铝为载体，钯、钍为催化剂的催化元件，获得了较好的测量性能。
从此，催化型瓦斯传感器进入了发展过程的全盛时期，并得到广泛的普及应用。
（2）国内外瓦斯监测监控系统
1961年以后，英国、美国、苏联等工业发达国家，都把发展催化型仪器作为瓦斯检测的主要方向。
同时，从1960年开始，随着微型计算机技术、通信技术的发展，国外煤矿安全监测监控不单单是自动监测矿井瓦斯浓度参数，而是集多种安全状态参数于一体的监测系统，是传感器技术、半导体材料技术以及通信技术的综合产品。
我国也相继研制出了kj2、kj90、kj95、kj4、kj2000和kjg2000等监控系统。
第二节安全监测监控系统的发展
自20世纪60年代欧美等发达国家先后开发，生产出矿井环境监测监控系统以来，安全监测监控系统的应用得到了迅速发展。
近年来，不仅国外，国内的安全监测监控系统也取得了长足发展。
（1）国外安全监测监控系统的发展和应用
第一代产品，信息传输采用空分制方式，这是国外最早应用于煤矿安全监测监控的信息传输方法。
第二代产品，其主要技术特征是信道的频分制的应用，它可以大大减少传输信道电缆芯数目，于是很快取代了空分制系统。
第三代产品实在集成电路出现以后，推动了时分制信息传输技术的发展。
第四代产品，是以分布式微处理机为基础的安全监测监控系统。
第五代产品是以光纤通信技术为基础的安全监测监控系统。
（2）国内安全监测监控系统的发展和应用
我国安全监测监控系统是以“自立更生”方针为起点，在引进和吸收、消化国外先进的煤矿安全监测监控系统的基础上逐步发展起来的。
我国自行设计的第一套煤矿安全监测监控系统是煤炭研究总院常州自动化研究所研制的kj1系统。
总结我国近10年来煤矿安全监测监控系统的技术发展状况，主要表现在一下五个方面：
（a）煤矿煤矿监测技术化工作逐步完善。
（b）开发新型传输技术，系统容量扩大。
（c）应用软件丰富，系统功能增强。
（d）矿井专业化安全监测监控系统不但涌现。
第三节我国矿井安全监测监控系统的发展方向
（1）紧密我国煤矿安全生产国情。
（2）重视专业化或专家系统的开发。
（3）继续深入强化传感器技术的研究。
第三章煤矿安全生产信息化现状
近几年来，煤矿安全生产监控系统得到迅速发展。
2007年建设重点是煤矿企业安全生产管理信息系统、煤矿数字化瓦斯远程监控系统。
其中对煤矿企业安全生产管理信息系统和煤矿数字化瓦斯远程监控系统的投入共计6.83亿元，比2006年增长0.95亿元。
大型设备的监控系统装备得到较广泛的应用。
带式输送机集中控制系统、束管检测系统在大型煤矿中基本采用，也实现了系统装备的国产化。
神华集团大柳塔煤矿采用3层网络结构（信息层、自动化与控制层、设备层），利用光纤作为传输信道，实现了全矿井生产过程自动控制及信息化管理，构建了一个较为完整的综合信息化系统。
目前，我国许多煤矿安装了工业电视，用图像监视井下关键设备和主要工作场所；
一些现代化矿井采用了卫星定位系统，对井下人员数量和运动位置实施跟踪；
调度室的装备实现了数字化。
1000M工业以太网开始在井下得到应用，可以做到数字、语言和视频在同一网络上传播。
第一节煤矿安全监控监测
据调查，至2007年10月末，全国已安装瓦斯监测监控系统装备的低瓦斯矿井12882处，安装率为83.0%。
其中原国有重点煤矿已安装537处，安装率为98.2%；
国有地方煤矿已安装1181处，安装率为86.5%；
乡镇煤矿已安装11164处，安装率为82.0%。
目前绝大多数高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井都装备了监控系统。
起步较早的黑龙江省以及山西，安徽、河南、吉林、河北、重庆、江苏、新疆9个省区市，已经实现了省内或者产煤市县范围内的联网。
第二节煤矿安全生产监控系统
目前，国内常见的煤矿安全生产监控系统有以下几种。
一是KJ4监测系统，已在70多个矿井推广使用了100多套，覆盖面积较广，二是KJ95煤矿综合监控系统；
三是TF200频分复用型矿井监测监控系统，能集中、连续、远距离监测各种环境参数工况状态，系统监测实时性好；
四是HI—MASS安全生产监控系统，是国内为数不多的采用工业现场总线构成的井下环境及生产监测监控系统。
山西省3970个应实行集中监控的矿井中，目前已有95%的煤矿完成了监测监控系统建设，90%以上煤矿分别实现了省（区）、市、县，矿（集团公司）4级联网运行。
第三节煤矿安全生产调度系统
煤矿安全生产调度系统实际上是指多个系统的综合性系统，包括煤矿井上、井下的通信系统，煤矿生产监测、监控系统，工业电视监测系统，计算机网络系统等，主要借助生产调度指挥系统。
目前，该系统的信息化技术水平从高到低，呈现出大型煤矿高于中型煤矿、而小型煤矿普遍较低的规律。
我国许多矿井采用语音通信和数字通信，国外生产的漏泄通信可以传输语音、数字和图像，但图像传输的性能还有待于提高。
国内开始使用的漏泄通信效果较好，宽带漏泄通信系统最大提供32路全双工话音/数据通信和16路单向模拟视频通信，实现了煤矿各种信号的综合网络传输。
目前，我国已有40多个煤矿采用基于PHS的矿井无线通信系统。
有条件的煤矿建立了KJ28工业电视系统，发展了多媒体调度室装备。
第四节煤矿安全综合自动化系统
20多年来，我国经过自主与协作开发，已研制成功了多套安全综合自动化系统。
主要有：
主运输系统的遥测遥控、井下排水系统的遥测遥控、通风系统的遥测遥控、供电系统的遥测遥控与遥调、煤流计量、工业电视监视系统等。
现已有多座矿井采用100M或1000M工业以太网构成全矿井综合自动化网络传输平台。
各种生产监控系统均架构在这个统一的平台上，形成各自的逻辑网络VPN。
调度指挥监控中心成为全矿各种安全、生产信息的集散地和生产指挥中心，各种安全与生产信息使用统一的数据仓库平台，逐步建立健全上层各种信息管理与决策支持系统，真正形成3层信息结构的矿山信息化体系。
第五节煤矿安全信息管理
当前，国家把全国煤矿安全生产信息管理技术列为发展重点，目的就是运用计算机技术，对煤矿生产中各种隐患数据进行收集并处理，有的直接形成专业曲线图表，增强危情报告的准确性。
同时，更深层次的分析和数据挖掘，可以对矿井整体进行安全综合分析。
同时，提供的安全信息快速查询，有助于提高险情发生时的迅速决策，以减少隐患事故的发生。
目前，我国国有重点煤矿基本建立了煤矿安全生产信息管理系统，主要进行安全日常管理、灾害预防与处理、事故管理、矿山救护管理、事故统计分析、安全评估、人员信息管理、安全监测信息处理分析及安全教育与安全技术培训等。
从2002年开始，各地建立的安全监管局网站，承担着安全生产信息在网上发布的功能，为互联网用户提供了一个了解安全生产政策、法规和安全生产综合信息的电子网络信息平台。
2007年煤炭行业在视频会议系统方面的投入为0.44亿元。
各集团公司通过FTP、电子邮件等方式从管属的各煤矿业务处理系统中接受数据，建立本集团公司的煤矿安全评价管理信息系统。
目前，各级安全监管与煤矿安全监察机构基于互联网初步建立了日常使用的各类安全信息系统管理。
主要包括以生产快报、伤亡事故统计、行政执法统计、煤炭经济运行统计为基本功能的安全生产调度与统计系统。
部分省级安全监管部门应用较多的是重大危险源监控系统，煤矿安全监察机构应用较好的是煤矿安全生产许可证管理和行政执法2煤矿安全生产信息化建设中存在的主要问题
（1）对信息化技术发展认识不足，信息技术应用投入不足，缺乏完善的、针对企业安全生产信息化建设的政策、技术标准和规范，以及评估和考核体系。
（2）煤矿井下安全生产的技术支撑保障较为脆弱。
信息化基础设施、装备和安全生产管理技术手段较落后，信息规模及涵盖范围较小。
适用于煤矿井下的信息技术、电子信息产品和信息系统的研发及产业化水平非常落后。
特别是在煤尘监控方面和一些小型煤矿依然缺乏安全生产监测监控系统。
（3）目前煤矿行业安全生产软硬件研发和服务保障系统相对滞后，研发力量薄弱，适合煤矿行业特点和需求的软硬件与电子专用设备、仪器目前仍比较缺乏，难以满足煤矿安全生产的需求和技术升级的需要。
（4）生产、安全监控系统采用的是分布式系统，开放性差，而且监多控少，系统之间信息不能共享，处于信息孤岛状态。
虽然煤矿生产中大多机电一体化产品实现了设备的自动化，但没有通讯功能，处于自动化孤岛状态。
（5）我国传感器技术发展较慢，虽然根据煤矿生产的特殊性，研制了各种各样的传感器，但其使用寿命较短，产品质量和灵敏度与国际水平相比差距较大。
（6）企业缺乏统一的安全生产信息化建设与发展规划，目标不明确。
缺乏高水平的安全生产和信息化管理复合型人才，缺乏规范的信息化安全生产管理业务流程。
（7）管理信息网站建设仍处于起步阶段，在网页布局、网上办事、网上审批、信息互动、资源共享、网络安全等方面有待完善，需进一步建设。
第六节煤矿安全生产信息化的发展方向
随着信息化技术不断发展，煤矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向发展。
（1）总体发展目标
《国家安全生产信息化“十一五”专项规划》提出的安全生产信息化总体发展目标，指明了今后安全生产信息化发展的方向。
十一五”期间，安全生产信息化建设主要以企业为主体，发挥市场机制；
加强政府引导，寻求多方支持；
统筹规划，分步实施；
需求主导，急用先行；
注重实效，整合资源；
统一标准，保障安全；
突出重点，整体推进。
我国将建立健全安全生产信息体系，实现全国各级安全生产监督管理机构、各级煤矿安全监察机构和各级安全生产应急救援机构，以及其他相关单位互联互通的安全生产资源专网；
建设供各级安全生产监管、煤矿安全监察和安全生产应急救援机构共用共享系统。
建立煤矿安全监察、安全生产应急救援和煤炭行业安全管理业务信息化的数据库群和应用系统。
建立和完善电子办公系统功能，不断推进各级机构应用协同办公系统，实现信息共享，提高日常办公效率。
建立和完善各级安全生产机构的政府网站，提高政务公开、网上办事和网上互动的效果。
全面提高安全生产监管、煤矿安全监察、安全生产应急救援和煤炭行业安全管理信息化水平。
（2）发展方向
（a）建立企业安全生产信息化体系。
建设并完善事故统计与调查分析系统、危险源动态监控与安全状态评估系统、重特大安全隐患动态管理系统；
基本形成与企业职业安全健康管理体系一致的信息网络系统框架，多数企业基本建成安全生产信息化管理应用系统，省管企业基本建
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