煤矿监测监控系统中传感器的应用探索

李明

摘要：现如今，经济飞速发展，煤炭作为我国的重要可持续发展资源，安全生产一直都是需要时刻警惕的问题。据统计，由于瓦斯爆炸引起的施工隐患仍占比较大，他不仅破坏巷道，更重要的是影响着矿工的生命安全。因此安装安全的瓦斯监测监控系统极为必要。对于井下监测监控主要是针对瓦斯的监测，监测结果主要决定于传感器的响应，若能根据煤矿的实际情况,优化监测监控系统中传感器的数量及位置设计则能向井下安全生产的目标迈进一大步。

关键词：煤矿监测；监控系统；传感器；应用

前言

煤矿生产安全对于煤炭的稳定、效率生产有重要的意义，所以在煤矿工作实践中，必须要采取一系列的措施对煤矿生产安全进行加强。从目前的资料研究来看，煤矿生产实践中，要监控其生产，需要构建完善的监控系统，同时还要对系统中的技术利用等进行分析，这样，监控系统在实践中可以实现同步的更新，其具体的监控效果也会明显的加强。简言之，分析研究煤矿监控系统技术并对其的发展做分析具有突出的现实价值。

1煤矿监控系统的价值分析

就监控系统的具体应用来看，其价值主要表现在两方面：一是监控系统为煤矿的安全生产提供了参考与指导。通过监控系统的具体工作可以及时地了解各类型设备以及各个环节的运行状态，生产实践中可能发展为问题的趋势或者是现象可以被第一时间监测，基于监测进行对其做处理，故障问题可以被扼杀在摇篮中。二是监控系统所获取的数据能够为设备改进与监控系统更新提供帮助。基于具体的监控系统获取数据进行系统应用分析，可以发现系统在实践中的缺陷和不足，基于缺陷和不足对系统进行改善，监控系统的现实价值利用会更加的突出。

2煤矿监控系统建设

第一是需要对监控系统的整体任务进行明确，并基于任务目标构建完善的监控框架和模块。从上文的分析来看，在煤矿生产实践中，利用的机械设备比较的多，具体的煤矿采收所经历的环节也比较的多，而且无论是设备还是具体的环境其都存在着风险因素，因此要保证生产安全，需要基于生产实践进行监控框架的建设，并在框架的基础上针对环节特点等做好模块的建设。第二是基于具体的监控框架以及模块内容等进行监控指标的确立。监控指标是生产监控需要参考的重要依据，所以在实践中，需要基于煤矿生产的安全系数等对具体的指标等做明确。第三是强调监控系统中的设备利用。从目前的分析来看，可以使用各种传感器，比如温度传感器、振动传感器等，同时还可以在生产区域内进行监控设备的安装，通过传感器以及监控设备的信息收集，监控系统可以获取更加完整和真实的信息，这样，监控工作的具体实施效果会更加有效。第四是需要强调数据的采集、传输与处理[5]。在煤矿生产监控实践中，数据采集是重要的内容，而且数据信息对于监控分析有显著的作用，所以在实践中不仅要重视数据的采集，更要重视数据信息的处理。从目前的资料分析来看，为了实现数据的有效传输，可以在监控系统中构建无线传输网络，这样，传感器或者是监控设备获取的信息可以通过网络及时的回传。接收器在接受信息之后通过网络将其传输至中央数据库，中央数据库进行数据分析与处理，并比对标准监控数据，这样可以发出数据正常或者是异常的提升，基于具体的提升，相关的工作开展会更加有效。

3工程应用

本论文以某煤矿为应用研究对象，依据所提出的LSCP模型以及混合算法求的最优解，布设该煤矿监测监控系统中的瓦斯传感器位置。甲烷为瓦斯的主要成分，该气体的相对分子质量低于空气，因此需在巷道的上方安置传感器。该安置方式不仅不影响整个施工进程的安全交通，同时可以便捷地进行安装。根据瓦斯传感器的安装规定，其必须为垂直方向安装，与顶板的距离应小于300mm，与巷道侧面的距离则应小于200mm。瓦斯事故存在隐患最大的三个区域分别为工作面、回风巷和进风巷。为了确保采煤工作面瓦斯传感器的监测效果，该传感器设置位置应尽可能地靠近工作地面。其中，报警浓度选择为1.0%，断电浓度以及复电浓度分别选择为1.5%和1.0%。回风巷的传感器则应安置于稳定的风流以及新鲜空气与瓦斯等有害气体混合交换的位置，报警浓度选择为1.0%，断电浓度以及复电浓度分别选择为1.1%和1.0%。进风巷的传感器应布设于靠近地面的位置，其报警浓度选择为1.0%，断电浓度以及复电浓度分别选择为1%和0.5%。其他工作地点需要安装瓦斯传感器的位置包括：机电桐室，回风流的该位置的新风侧，其报警浓度选择为0.5%，断电浓度以及复电浓度分别选择为0.6%和0.5%；装煤点以及运输巷道，采用电机车装煤以及运输的位置，该两处位置瓦斯报警浓度范围与机电桐室结果一致。根据简化的通风网络图，共得出29个传感器安置位置，除去矿井通风进口和出口的两个节点，得出10个必选传感器安装位置，17个备选位置。瓦斯安装节点的选择取决于监测有效级，当监测有效级为~600s，则需在10个必选位置安装传感器就可覆盖整个监测区域；当有效级为200~500s时，基于传感器安装最少为原则，在满足安装10个必选监测位置上之外，额外加设2~4个监测位置；当有效级为150s时，则仍需额外增加7个监测位置。根据以上安装计算标准，此应用对象中，监测位置与监测有效级并未呈正比关系。在400~600s的有效级范围内，两者呈现正比关系；400~200s范围内，随着有效级的升高，并未需求额外的传感数量增加。当有效级为150s时，则需要额外增加7的传感器位置，成本提升占比为50%。基于以上研究，该煤矿的有效级可降至为200s，则能够使成本效益较好平衡。

结束语

本文针对煤矿监测监控系统中的瓦斯传感器布设给出了研究思路，通过对监测位置提出LSCP理论模型，在减低成本的基础上，提高了预防灾害和抗击灾害的能力；当确定出理论模型之后，结合蚁群算法、禁忌搜索算法以及列减少算法求出最优解。结合某煤矿的实际情况，在确定监测有效等级的范围下，结合安装传感器成本，当监测等级设定为200s时，监测效果以及成本达到双赢。

参考文献：

[1]中华人民共和国能源部.煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，1992.

[2]刘浪，黄有方，逢金辉.加权网络应急物资储备点选址方法[J].北京理工大学学报，2011（2）：244-248.