煤矿安全监控系统研发与应用

　煤矿安全一直我国安全生产工作的重中之重，随着科技的增强，新装备、新工艺为煤矿提
供了大量装备。

2010 年，《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》要求，各地煤

矿在

3 年内完成

“监测监控、人员定位、紧急避险、供水施救、压风自救和通信联络”紧急避险

“六大系统”的安装，并纳入重点监察范畴。以上措施的执行，使得我国煤矿的安全生产形势
逐年好转，事故起数、死亡人数、百万吨死亡率均大幅下降。但由于我国煤矿基数大、地域分
散、地质结构复杂、技术水平参差不齐等，安全水平与世界其他主要产煤国相比仍有一定差
距。

 

　　

“六大系统”中的安全监控系统，是指传感器技术、信息传输技术、计算机技术、电气防爆

技术和控制技术，在煤矿安全生产监控领域的综合应用，可以对矿井瓦斯、一氧化碳、温度
等环境参数，以及对矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备的工作状态进行监测和控
制，用计算机分析处理、取得数据，并实现自动报警、断电和闭锁，防止事故的发生或扩大，
为各级生产指挥部门提供现场资料，便于提前采取防范措施。

 

　　研发现状

 

　　随着电子技术及计算机控制技术的发展，目前国内已有

60 余家生产企业及科研机构，

研发了多个型号的煤矿安全生产监控系统产品，并基本上由早期的单计算机监控，发展成
了网络化监测监控，安全监控技术有了长足发展，系统得到了推广应用。但其技术瓶颈也日
益显现，主要表现在以下几个方面。

 

　　煤矿安全监控系统网络结构可靠性不高。现有监控系统主要采用主从式通信结构，数据
传输速率低和冗余差，极易发生数据传输中断，无法实现设备间互联互控、危险区域快速控
制；监控系统设备数字化程度不高，尤其是传感器采用模拟传输技术，不能实现传感器工
作状态识别及故障判断，造成监测数据可靠性差。

 

　　煤矿安全监控系统抗电磁干扰能力差。井下电磁环境恶劣，抗电磁干扰技术还不成熟，
对井下干扰源种类、等级及耦合途径研究不够充分，井下抗电磁干扰相关标准不易执行，导
致监控设备抗电磁干扰能力差，极易使数据混乱，经常产生

“冒大数”、误报警、误断电现象，

甚至造成系统瘫痪。

 

　　灾害预警手段不完善。现有系统实现了瓦斯超限报警断电，部分实现了瓦斯灾害的预警
处置，但对其他灾害还缺乏预警手段，应充分利用监控信息资源，完善矿井灾害的超前预
测预报。

 

　　鉴于以上情况，在

“十一五”期间，煤炭科学研究总院对煤矿安全监控系统网络结构可

靠性及抗干扰技术进行了研究，并列入国家科技支撑计划项目，形成了新一代的煤矿安全
生产监控系统及系列产品，该项目也被国家安全生产监管总局列为第一批安全科技

“四个一

批

”项目之一。 

　　研究过程

 

　　该项目通过研究工业以太网等网络集成技术、开放式总线传输，以及多环冗余、系统通
信故障自诊断、电磁兼容（

EMC）、井下电网故障在线诊断、网络结构中终端设备对等通信

及互控等技术，研发了具备通信网络冗余、对等通信、通信故障隔离、满足电磁兼容等要求的
煤矿安全生产监控系统，系统典型应用结构图如图

1、图 2 所示。同时还配套研制出煤矿井

下电网故障监测、故障识别、故障控制设备。通过项目研究，形成了

4 项技术。 

　　设备状态自识别技术

 

　　网络终端设备（传感器）采用控制器局域网络（

CAN 总线通信），通过利用冲突检测

方法，结合自识别软件协议及软件防冲突技术，避免了通信链路的数据堵塞、冲突、链路挂
机等故障，解决了传感器互换产生的伪数据等现象，实现了传感器状态自识别、数据自动上