摘要：煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中有著重要地位。 
        關鍵詞：煤礦安全  環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控  系統(tǒng)
        0 引言
        監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是融計算機技術、通信技術、控制技術和電子技術為一體的綜合自動化產(chǎn)品，當將其作為一種安全預防技術設施應用到工業(yè)生產(chǎn)和社會生活中時，就稱其為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在我國的工業(yè)安全事故中，煤炭工業(yè)的安全事故較為頻發(fā)且性質(zhì)嚴重，尤其以生產(chǎn)礦井瓦斯爆炸事故最為突出。為此，國家有關安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門專門制定了“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產(chǎn)”的十二字指導方針，由此可見，煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要地位。
        1 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成
        根據(jù)所述及概念，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測”，即檢測各種環(huán)境安全參數(shù)、設備工況參數(shù)、過程控制參數(shù)等；二是“控”，即根據(jù)檢測參數(shù)去控制安全裝置、報警裝置、生產(chǎn)設備、執(zhí)行機構(gòu)等。若系統(tǒng)僅用于生產(chǎn)過程的監(jiān)測，當安全參數(shù)達到極限值時產(chǎn)生顯示及聲、光報警等輸出，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測系統(tǒng)；除監(jiān)測外還參與一些簡單的開關量控制，如斷電、閉鎖等，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。
        煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級或三級管理的計算機集散系統(tǒng)，一般包含測控分站級和中心站級。每個測控分站負責某幾路傳感器信號的采集和某個執(zhí)行機構(gòu)的控制，實現(xiàn)了采集、控制分散；中心站負責數(shù)據(jù)的處理、儲存、傳輸，實現(xiàn)了管理的集中。中心站與分站和計算機網(wǎng)絡之間的通信、傳感器到測控分站的數(shù)據(jù)傳輸、測控分站到執(zhí)行或控制裝置信號的傳輸，是通過傳輸信道實現(xiàn)的。
        監(jiān)測系統(tǒng)一般由地面中心站，井下工作站，傳輸系統(tǒng)三部分組成。地面中心站一般有傳輸接口裝置和若干臺計算機，電源，數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)運行軟件，存貯、打印、顯示等裝置組成。為了計算機穩(wěn)定工作，一般還配備了機房恒溫調(diào)節(jié)，不間斷電源等輔助設施。
        井下分站和傳感器構(gòu)成井下工作站。井下分站的作用是，一方面對傳感器送來的信號進行處理，使其轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘査偷降孛嬷行恼?；另一方面，將地面中心站發(fā)來的指令或從傳感器送來應由分站處理的有關信號經(jīng)處理后送至指定執(zhí)行部件，以完成預定的處理任務，如報警、斷電、控制局扇開啟等；并向傳感器提供電源。
傳輸系統(tǒng)是用來將井下信息傳輸至地面和將地面中心站監(jiān)控指令傳輸至井下分站的信息媒介。信道，信息傳輸?shù)耐ǖ?，監(jiān)測系統(tǒng)大多采用專用通訊電纜作為信道。
        傳感器與分站之間一般采用直接傳輸方式。我國國家標準規(guī)定傳感器的輸出信號應滿足以下幾種信號：模擬量信號有三種，頻率輸出（5～15HZ）；電流輸出為0～5mA；電壓輸出為0～100mV；開關量信號輸出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。
        2 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術指標
        根據(jù)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的組成，其主要技術指標，主要是以組成系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的技術指標為特征。
        2.1 測控分站 容量：是輸入、輸出量的個數(shù)及類型。例如，模入8，開入4個接點信號、4個電流形式信號等；開出4個TTL電平、4個繼電器觸點輸出等。
        接配傳感器：是指所接配傳感器的種類、型號、測量范圍、輸出信號形式、供電電壓、精度等。
        檢測精度：是反映分站性能優(yōu)劣的主要指標之一，一般用滿量程的相對誤差來表示。數(shù)值越小，則檢測精度越高。
        另外，還有分辨率、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離等指標。
        2.2 中心站 主機型號及配置：CPU型號，內(nèi)存容量，硬盤容量，軟驅(qū)數(shù)量、規(guī)格，配置外設的種類、型號、數(shù)量等，另外，還有備用主機的情況。
        容量：即系統(tǒng)可帶分站的數(shù)量，例如，井下100個分站，地面10個分站。
        傳輸速率：數(shù)字傳輸?shù)牟ㄌ芈?，例如?00bit/s，1200bit/s。波特率越高，傳輸效率越高。
        另外，還有傳輸距離、可靠性等指標。
        2.3 系統(tǒng)信息管理軟件 開放性好：組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫提供了開放數(shù)據(jù)訪問接口，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)。
        安全性良好：所有的設計方案都充分考慮了系統(tǒng)的安全性，使用采集系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)的影響達到最小。
        數(shù)據(jù)容量大：采用虛擬內(nèi)存管理技術，理論上數(shù)據(jù)存儲是無限制的（受硬盤空間和內(nèi)存大小的影響）。
        另外，還有響應速度、運行是否穩(wěn)定、擴展性是否強、兼容性好等衡量指標。   2.4 防爆及防爆標志 根據(jù)國家標準的規(guī)定，爆炸危險環(huán)境用電設備分為2類。有瓦斯爆炸危險的礦井使用的電氣設備為I類，除瓦斯礦井以外的爆炸危險場所使用的電氣設備為II類。II類電氣設備又分為A、B、C三級，這是根據(jù)使用場所的爆炸性混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流來分的。II類電氣設備還按最高表面溫度的不同，分為T1-T6共6組。防爆型設備在外殼上的總標志為：“Ex”。
        防爆型電氣設備按防爆結(jié)構(gòu)的不同，可以分為以下幾種類型：增安型、隔爆型、本質(zhì)安全型、通風充氣型、充油型、無火花型、特殊型等等。
        3 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的種類
        監(jiān)測系統(tǒng)按工作側(cè)重點分為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和工況監(jiān)測系統(tǒng)兩大類。每種系統(tǒng)又可能包含若干子系統(tǒng)。如環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可能配備瓦斯突出預報子系統(tǒng)、頂板監(jiān)測子系統(tǒng)；工況監(jiān)測系統(tǒng)可能配有綜采監(jiān)控、膠帶監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。
        環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測采掘工作面、機電硐室、采區(qū)主要進回風道等自然環(huán)境的參數(shù)，其主要功能為監(jiān)測低濃度沼氣（4%以下）、高濃度沼氣（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風量、風速、負壓、礦壓、地下水、通風設施、煤塵、煙霧等參數(shù)，除實時顯示檢測數(shù)據(jù)外，還應按《煤礦安全規(guī)程》的要求及各礦井實際情況，在一定地點及工作場所設置報警（燈光、音響）和執(zhí)行裝置，以便防止和預報災害。
        工況監(jiān)測系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測機電設備，其主要監(jiān)測參數(shù)有采區(qū)產(chǎn)量、井下煤倉煤位、采煤機機組位置、運輸機械、提升機械監(jiān)控、設備故障監(jiān)測及效率監(jiān)測等等。但生產(chǎn)工況監(jiān)測信息并非全部要傳輸?shù)郊斜O(jiān)控系統(tǒng)之中。
        一些大的監(jiān)控系統(tǒng)通常包括環(huán)境監(jiān)測與工況監(jiān)測兩大功能，適應性更為廣泛。
        4 煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 
        煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為集中式和分布式。
        4.1 集中式 集中式控制是一種中心計算機直接控制被控對象的系統(tǒng)。其特點是信息采集、分析處理、信道管理，控制功能均由地面中心站計算機完成。數(shù)據(jù)傳輸量大、負擔繁重，中心站計算機是系統(tǒng)關鍵性節(jié)點，當中心站和傳輸通道發(fā)生故障時，將導致整個系統(tǒng)的癱瘓。
        集中式控制系統(tǒng)大多為星型結(jié)構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，將多個節(jié)點連接到一個中心節(jié)點即可；增加、擴展節(jié)點十分方便。中心節(jié)點是整個系統(tǒng)的“瓶頸”，該系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點。
        4.2 分布式 分布式多級計算機控制系統(tǒng)，簡稱DSSC系統(tǒng)，是實時控制系統(tǒng)中廣為采用的一種控制系統(tǒng)。所謂分布式多級計算機系統(tǒng)，就是由分布在不同地點，以協(xié)作方式互相配合進行工作的多計算機系統(tǒng)。一般在幾個地方設置執(zhí)行簡單任務的低檔計算機，而較復雜的任務則集中由中、高檔計算機去執(zhí)行。
        煤礦監(jiān)測監(jiān)控分布式系統(tǒng)多用樹型結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。樹型結(jié)構(gòu)拓撲簡單，適合于礦井安裝施工；信息單一，系統(tǒng)的規(guī)模易于擴展，易于構(gòu)成多級分布式系統(tǒng)。地面中心站只須用一根電纜直通井下，井下各分站都并聯(lián)在這根主傳輸電纜上。這種結(jié)構(gòu)方式，分站連接十分方便靈活，可根據(jù)礦井現(xiàn)場情況靈活配置。由于分站與分站之間并聯(lián)連接，因此，任一分站的故障對其它分站無影響，分站的可靠性較高。但在首末分站距離較遠時阻抗難以匹配。
        構(gòu)成分布式計算機系統(tǒng)除了樹型結(jié)構(gòu)還有星型、公共總線型、環(huán)型等結(jié)構(gòu)形式。它們之間的區(qū)別僅在于通訊過程中數(shù)據(jù)流的路徑和方式不同。