基于CAN总线井下安全监控系统的设计与实现

井下原煤开采过程中产生的H2S,CH4,CO等有害气体对矿工生命和矿井生产带来巨大的安全隐患。矿井瓦斯爆炸、中毒、透水事故时有发生,准确地监测与提前预警可以有效避免事故的发生。设计了一种以CAN总线为通信网络并在其节点上挂接H2S气体传感器、双气体(CH4,CO)传感器、温湿度传感器等,实时监测井下工业现场有毒气体体积分数、温湿度等环境参量。实现井下工业现场安全监控和预报警。本监控系统在实验室模拟环境实验应用中效果良好,灵活度高,迁移性好,可直接应用于井下生产现场的监控。     

煤矿瓦斯异动预警系统的设计

针对煤矿安全监控系统因无瓦斯变化趋势分析功能,当瓦斯浓度处于较低水平时,即使瓦斯有异常变化也无法及时提醒的问题,设计了一种煤矿瓦斯异动预警系统。该系统采用文件方式和OPC方式接入安全监控系统及综合自动化系统的监测数据;结合矿井实际通风状况,采用固定门限模型、均方差预警模型和分时均方差模型等三种预警模型计算得出测点的预警参考值及预警状态;通过消息客户端、短信等多种方式发布预警信息。实际应用表明,该系统实现了对瓦斯灾害的有效预防,为保证井下作业人员的安全提供了参考依据。     

区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集技术研究

以各级煤矿安全监管监察部门、矿业集团公司对辖区内所有煤矿瓦斯灾害风险宏观预警为出发点,指出区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据具有多源、异构、海量、多维等特征,数据采集存在信息不全面及模式单一、维度固化等问题;将区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据分为区域内矿井自然环境风险数据、区域内矿井生产系统风险数据、区域内矿井瓦斯防治风险数据、宏观安全环境风险数据4类;介绍了具有结构化特征的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据、具有半结构化特征的监管监察执法检查数据、具有非结构化特征的煤矿音视频监控数据的采集技术,重点研究了基于.NET Core跨平台Web API的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据采集技术,以及基于主题网络爬虫的宏观安全环境风险数据采集技术;设计了适用于互联网环境的区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集系统,现场试验表明,该系统能够全面、可靠、及时地采集区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据。     

基于WSN和RFID的矿井作业人员健康监测系统设计

针对煤矿井下工作场景恶劣复杂、人员健康及环境参数监控难度大、易造成安全事故等问题,采用物联网技术,设计了一种基于无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）和射频识别（RadioFrequency Identification,RFID）的矿井作业人员健康监测系统。该系统利用WSN实时监控人体的心率、血氧及井下环境温湿度、气体浓度等数据;利用RFID技术定位井下作业人员;将所采集信息数据传输至服务器实时检测,实现安全预警并及时定位救援,从而远程监测作业人员健康。     

基于LonWorks的矿井安全监控系统设计

本文设计了基于LonWorks的矿井安全智能监控系统,用于监控矿井的瓦斯浓度以及对井下安全进行报警、监控等,具有抗干扰能力强、响应速度快、可靠性高等特点。     

基于采掘工作面瓦斯涌出特征的瓦斯灾害精准预警系统

乌东煤矿为近直立特厚煤层、分层放顶煤开采方式,工作面瓦斯涌出来源及特征较为复杂,当前采取的瓦斯防治措施虽有效降低了回采期间工作面瓦斯涌出异常风险,但其经济性、合理性、安全性无法统筹兼顾,在瓦斯灾害风险管控的时空衔接上缺乏瓦斯涌出异常预警机制及配套技术手段。为了填补乌东煤矿瓦斯灾害预警空白,基于对乌东煤矿井下工作面空气瓦斯来源、采掘工作面瓦斯涌出特征的分析,将综放工作面瓦斯浓度超阈值预警模块与掘进工作面瓦斯涌出特征预警模块相结合,构建了乌东煤矿采掘工作面瓦斯灾害精准预警模型。在此基础上,采用B/S架构开发模式,基于矿井工业环网设计开发了乌东煤矿瓦斯灾害精准预警系统,并在井下各主要工作面应用。考察结果表明,该系统运行稳定,预警准确率较高。     

长距离掘进工作面局部通风智能联动调控研究

现有长距离掘进通风调控研究多局限于局部通风机本身进行变频调风,少有针对长距离掘进工作面按需供风导向的研究。针对该问题,提出了一种长距离掘进工作面局部通风智能调控系统设计方案,该系统由井下监控系统、通风异常调控系统、地面工作站组成。井下监控系统通过对井下通风机、风筒和工作面进行实时监控,实现对局部通风机工作异常状态的研判预警、对风筒内部漏风情况的动态分析及对实际供需风量的动态预测。通风异常调控系统通过识别井下通风参数异常情况,制定不同参数不同等级的风险协同处置策略,实时显示掘进工作面瓦斯浓度等参数分布的具体情况。地面工作站挖掘工作面风流状态与风筒参数的潜在规律,形成风流-风筒调控模型,根据掘进工作面风流流动分布状态实现对风筒的实时调控;同时建立理论供风量、实际供风量、实际需风量相匹配的变频预测调风模型,基于变频调风模型和实时通风参数确定通风机运行频率,通过通风机智能变频实现按需供风,并在通风异常情况下,基于瓦斯涌出量预测和风排瓦斯极限能力辅以钻孔瓦斯抽采控制工作面瓦斯浓度,实现对长距离掘进工作面的通风安全保障。以转龙湾煤矿23303掘进工作面为例,对风流进行数值模拟,研究工作面风流分布状...     

瓦斯浓度异常预警系统及应用

随着矿井开拓延深,瓦斯变化呈多样性.当井下瓦斯浓度变化异常且低于监控报警值时不易引起注意,而这种忽大忽小的变化很有可能是大的隐患前兆.该系统实时采集到井下瓦斯值,对瓦斯浓度的变化进行比较分析,当出现异常情况时发出报警,提醒相关人员注意.对瓦斯浓度异常,起到了早预防、早知道、早控制的作用.     

基于ZigBee的矿井防爆监测系统的研究

针对现有矿井瓦斯防爆监测系统普遍存在的安全隐患问题,提出了一种无线监测新方案.基于ZigBee无线网络将井下分布式瓦斯传感节点的预警判决信号经坑道中继节点传送到地面监测站,拓宽了井下网络覆盖面,提高了信号传输效率.井下瓦斯传感节点在生成预警判决信号时运用模糊推理将防爆预警条件由传统一维瓦斯浓度空间拓展到了气体浓度及其变化率的二维参数空间,明显降低了安全隐患.测试表明,该方案显著提高了矿井安全性与监测智能性.     

矿井通风安全智能监测监控系统研制

为实现矿井正常生产或救灾时风量自动调节与控制,研制了一种矿井通风安全智能监测监控系统,介绍了该系统的结构、硬件配置及软件开发。该系统实现了通风安全参数——风速、瓦斯浓度、温度、风压和风量的实时监测和显示,为灾害预警及控制提供了依据;在风量不足或富余时可自动调节风门开闭状态和开启程度,以满足用风地点的供风需求和救灾需要。     

瓦斯监控系统在煤矿的应用分析

在高压、高温等条件下,有机物、分解物发生物理和化学联合作用形成瓦斯,在煤矿井下生产中是最主要的一个危险源。瓦斯突出不仅能摧毁井下巷道,破坏通风系统,还会引发井下工人出现窒息,严重时会引发爆炸等安全事故,对煤矿生产过程中瓦斯含量的实时监控至关重要。要求监控系统具有可靠性和稳定性,对煤矿生产中的各类信息能够更及时、准确地传递,并在煤矿生产中,起到瓦斯爆炸、瓦斯超限、瓦斯火灾等安全生产事故有效杜绝的作用,因此在煤矿安全生产中,需要对瓦斯监控系统的应用加强研究,本文就瓦斯监控系统的构成以及关键技术进行分析和探讨,使系统监视水平和处理水平有效提高。     

矿井局部通风智能调控系统及关键技术研究

目前矿井局部通风自动控制方式采用手动调节通风机频率,且风筒参数依靠人工采集,缺少准确、可靠的监测方法来反映通风状态,无法为准确调节风量提供依据。针对矿井局部通风智能化建设需求,提出了矿井局部通风智能调控系统,从系统组成、原理、功能等方面详细介绍了系统总体设计方案。根据多传感器实时监测数据,提出了局部通风参数计算方法及通风系统功耗分析方法,通过分析风筒阻力动态分布对风筒阻力和功耗异常进行研判和快速定位,结合监测参数对风量进行超前模拟,以确定最佳供需匹配调控方案。根据工作面瓦斯涌出规律,提出了基于瓦斯涌出量监测和通风机变频调风稀释瓦斯的智能调风方案,制定了5种局部通风机变频调控规则,实现了局部通风智能化供需匹配。采用贝叶斯网络算法对局部通风机和传感器设备健康状况进行诊断,利用粗糙集和遗传算法提取局部通风正常供风和故障状态的特征样本和前兆信息,基于支持向量机建立局部通风故障决策规则,建立局部通风异常研判和预警模型,实现了对局部通风状态及发展态势的研判及预警。以某矿掘进工作面局部通风为例验证了该系统通风参数计算方法,为局部通风异常研判与预警提供了基础数据。     

煤与瓦斯突出报警方法

分析得出近10年煤矿重特大瓦斯事故起数和死亡人数分别占煤矿重特大事故起数和死亡人数的62.3%和66.5%。提出了用于煤与瓦斯突出报警的甲烷、风速、风向等传感器布置方法。提出了基于煤矿安全监控系统的煤与瓦斯突出报警方法,即监测和分析甲烷浓度、风向、风速、传感器故障等,在出现以下情况时发出声光报警信号,切断煤矿井下全部非本质安全电气设备电源,撤出煤矿井下作业人员:甲烷浓度迅速增高或超过报警浓度,且风速不低于正常值;甲烷浓度迅速增高或超过报警浓度,进风巷风流逆转;进风巷甲烷浓度迅速增高或超过报警浓度等。     

波兰煤矿安全监测技术(一)

<正> 波兰是世界上主要产煤国家之一。随着煤炭产量增加,开采强度加大,井下作业地点加深,瓦斯威胁和自然发火危险逐渐增大。为了保障矿井安全生产,波兰十分重视发展煤矿安全监测技术。目前,波兰采矿研究总院巴尔巴拉安全研究所、矿     

煤矿瓦斯监测无线传感器网络系统设计

在煤炭开采过程中,井下环境的测量对煤矿安全生产非常重要.针对矿井瓦斯监控设备采用有线方式传输信号存在的弊端,本文设计了基于无线传感器网络的矿井瓦斯浓度测量系统,对该系统所用的传感器和单片机做了简要描述,阐述了系统的软硬件设计思想和实现方法.     

煤矿安全监控系统与“一通三防”管理的预警联动

针对目前煤矿安全监控系统因人工应急不及时而导致无法很好地发挥其预警作用的问题,探讨了安全监控系统与煤矿"一通三防"管理的预警联动机制,从而实现了对重点区域超前监控、提前预警、过程控制、联动分析、数据搜集等功能。实际应用表明,该预警联动机制能够充分利用煤矿安全监控系统的实时数据采集、分析及反馈功能,及时发现并消除瓦斯事故隐患,对保障矿井安全、提升矿井"一通三防"管理和技术水平、提升矿井防灾抗灾能力发挥了重要作用。     

煤矿电气安全关键技术研究

分析了2005—2009年全国重特大瓦斯爆炸事故的火源,得出了由电气火源引爆瓦斯事故最多且达48.1%的结论,并分析了矿用电气设备的安全性能,提出了矿用电气设备的使用场所及安全要求:(1)煤矿监控、通信、控制、信号等弱电系统和设备应优选本质安全型电气设备,设备之间传输的信号必须是本质安全型信号;(2)大功率电气设备应优选隔爆型电气设备,隔爆型电气设备宜将接线腔与主腔分腔布置;(3)当瓦斯浓度达到爆炸浓度时严禁开关特殊型矿灯;(4)低瓦斯矿井井底车场等非爆炸性环境宜选用矿用防爆型电气设备;(5)煤与瓦斯突出矿井严禁使用架线电机车和矿用一般型电气设备;(6)井下电气设备的欠压保护和失压保护应有延时措施,减少局部通风机停电次数;(7)井下排水设备宜选用大功率潜水泵;(8)开关等电气设备应设置在全风压进风处,若不能满足,必须设置甲烷传感器,并具备甲烷超限断电闭锁功能。文章对提高煤矿电气安全性、避免或减少瓦斯爆炸和淹井等事故发生具有指导作用。     

矿井作业区域环境安全评价系统的设计与实现

分析了现有煤矿安全监控系统的状况,在安全监测的基础上建立了作业区域危险程度分级判定的评价模型,设计了一个矿井作业区域环境安全评价系统,详细介绍了该系统的设计思想、系统结构原理及主要功能。该系统可对煤矿井下主要作业区域生产安全的环境参数的变化进行动态分析和综合评价,并以不同的颜色给出该作业区域的危险等级,为保证井下作业人员的环境安全提供参考依据。该评价系统可独立运行,也可作为安全监控系统的功能组件运行。     

采煤工作面瓦斯抽采技术的应用探讨

瓦斯是世界公认的温室气体之一,是矿井生产中散发的一种有毒气体,会直接影响矿井的安全生产。但从能源角度看,瓦斯是一种清洁度较高的能源。因此,引入瓦斯治理技术是十分必要的。就采煤工作面瓦斯抽采技术的应用进行了分析、讨论,希望对相关单位有所帮助。     

《煤矿安全规程》监控、通信与监视修订意见

提出了《煤矿安全规程》修订应增加矿井移动通信、广播通信、视频监视、人员定位、煤炭产量监测、矿井火灾监控、矿山压力监测、水文监测、远程监控等内容。提出了严禁矿井监控系统与视频监视系统共用信道;矿井有线调度通信系统的电缆必须专用;主干网络应采用具有冗余功能的千兆或千兆以上矿用以太光网络;矿井移动设备和无线接入等应优选WiFi、ZigBee、4G等技术。提出了煤矿安全监控系统和矿井有线调度通信系统等的关键光缆和电缆应分设两条,从不同的井筒或一个井筒的不同位置进入井下;系统光缆和电缆应具有防护措施;底鼓不严重的矿井,系统光缆和电缆应埋入巷道底板与巷帮夹角处。提出了煤矿安全监控系统应具有主要通风机监控、瓦斯抽采监控功能;具有呼吸尘浓度、总粉尘浓度实时在线监测功能;具有风向监测功能;具有瓦斯变化率等分析功能;具有煤与瓦斯突出报警功能;高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井应选用全量程和高低浓度甲烷传感器,优选激光或红外甲烷传感器;采用载体催化元件的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等甲烷检测设备,必须定期使用校准气样和空气气样调校,每15d至少调校1次;甲烷超限断电功能每15d至少测试1次;高瓦斯和煤(岩)与瓦斯突出矿井的采煤工作面,必须在上隅角设置甲烷传感器,报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.5%CH4,复电浓度为1.0%CH4等。