煤礦安全監測監控系統架構

時間：2024-09-20 15:43:18 系統架構師

煤礦安全監測監控系統架構

　　隨著經濟的發展和科技的進步，煤礦安全生產工作也得到了人們越來越多的關注和重視。我們必須加強對煤礦安全監測監控系統架構的研究，不斷健全和完善煤礦安全監測監控系統，只有這樣，才能避免和減少煤礦安全事故的產生，減輕人員傷亡和經濟損失。

煤礦安全監測監控系統架構

　　1.檢測系統的組成

　　通常由兩級或者三級管理計算機集散系統構成煤礦安全生產檢測系統，包含檢測分站級和中心站。每個測控分站都會負責多路傳感器信號的采集處理和驅動相應的執行機構。從而實現了采集和控制分散。中心站通常負責處理和存儲以及傳輸傳感器所產生的信號，從而將各個傳感器信號進行收集和處理。中心站和分站與計算機網絡會進行相互通信，傳感器會檢測到監控分站的數據、監控分站會執行或者控制裝置信號的傳輸，是通過信號的相互交換來實現的。地面中心站和井下工作站以及傳輸系統會組成一個完善的檢測系統。地面中心站由傳輸接口裝置連接若干計算機系統組成，計算機系統中配備電源和數據處理裝置，內置系統運行軟件，存儲和打印以及顯示相關傳感器數據。可以通過機房進行恒溫調節來控制機房的溫度，使得系統工作在正常狀態，也可以配備電源不間斷電源以保證系統的正常工作和運行。

　　井下系統由井下分站和傳感器構成。井下分站可以對眾多傳感器控制信號進行處理，讓信號轉換成易于傳輸的信號送到地面中心站。另一方面可以將地面中心站發來的命令和傳感器的處理信號傳輸到相應執行機構，完成處理過程。比如進行報警和斷電、控制風扇和各個電動機構的運行。

　　2.檢測系統的種類

　　檢測系統通常由環境檢測體系與工況檢測體系兩部分組成。每個系統又包含相應的子系統。比如瓦斯危險警報系統和頂板檢測體系通常是環境監測系統的組成部分。膠帶監控和綜采監控則是工況系統的組成部分。

　　對于環境監測系統來說，它的主要功能一般是用來監測煤礦生產各區域之中的各種自然參數，其監測區域包括機電硐室、采掘工作面以及采區主要的，監測數據則包括風速、風量、溫度、礦壓、負壓、地下水、煙霧、粉塵、通風設備等，氧氣、一氧化碳、二氧化碳以及濃度為4%以下的低濃度沼氣和濃度為4%～100%之間的高濃度沼氣等氣體，也在其監測范圍之內。同時，為了保證生產過程的安全性，環境監測系統不僅要對檢測到的數據進行實時顯示，還應結合不同礦井的實際情況，按照國家有關規定的相關要求，將必要的報警和執行設備(如燈光、音響等)，部署在有關的地點或是工作場所，用以防止煤礦災害的發生，或是及時預報災害，以便疏散工作人員，避免人員傷亡。

　　3.檢測系統的技術分析

　　對于一個安全監測監控系統而言，它的技術指標的分析，主要可以通過對組成它的各個子系統的主要技術指標進行分析來進行。

　　安全監測監控系統技術指標一般可通過中心站和測控分站兩部分來分析。對于中心站來說，它的主要技術指標可分為容量、主機型號及配置、傳輸速率這三點。容量主要是指系統可以帶有的分站數量;主機的型號及配置指的則是主機的cpu型號是什么，內存和硬盤的容量是多大，軟驅的數量是多少、規格是什么，以及配置外設的數量規格等等一系列具體數據，此外備用主機的具體數據也應包括在內;至于傳輸速率，它所表示的是數字信號傳輸的波特率，其單位是bit/s，一般來說，波特率越高，則系統的傳輸速率就越快。

　　相對于中心站，測控分站的主要功能是對傳感器信號的采集和執行機構的控制，包括與中心站之間的通信功能、對傳感器進行自動識別配接的功能、開機自檢以及本機初始化的功能、死機自動復位并通知中心站的功能、超限報警以及自動控制的功能等。所以其技術指標主要包括容量、檢測精度和接配傳感器這三方面。容量是指系統的輸入輸出量的的數量以及類型;檢測精度則是測控分站性能如何的主要判斷標準，它一般由滿量程的相對誤差表示，誤差越小，精度越高;接配傳感器指的則是分站連接的傳感器的數量、型號、精度、測量范圍等。

　　4.檢測系統的結構

　　集中式和分布式，這是煤礦安全監測監控系統的兩種主要系統結構的類型。

　　由中心計算機對被控對象進行的直接控制，這就是通常所說的集中式控制系統的主要表現形式。對于集中式控制而言，由地面中心站的計算機直接進行信息的采集、分析、處理以及信道的管理和控制，這是它的主要特點。因此，系統的最關鍵部分就是中心站計算機，它要進行大規模的數據傳輸，負擔極重，一旦中心站和傳輸通道出現問題，就會使系統整個癱瘓。星型控制是集中式控制的主要模式，這樣做的好處是只要將多個節點連接到一個中心節點就可以了，不僅結構簡單，而且也方便增加、擴展節點。但弊端在于，這樣會使中心節點變得十分重要，系統的穩定性和可靠性大部分都要由這個中心節點決定。

　　相對于集中式控制，分布式控制則使用多級計算機來對系統進行綜合控制。它的特點是系統由分布在各個不同地點的多個計算機系統相互配合協作，以此來對系統進行控制。一般來說，簡單的任務會交由配置較低的計算機進行處理，而較復雜、運算量較大的任務則集中交由高檔計算機處理。樹型結構是分布式系統的主要實現方式。它的特點是易于擴展，適合使用于礦井安裝施工。采用樹型結構后，只需要地面中心站將一根電纜通入井下，再將各分站并聯在電纜上即可。這樣一來，就使得分站的連接變得十分靈活，可根據礦井的具體情況來進行相應的調整，而且由于各分站之間屬于并聯，任意一個分站出現故障，都不會對其他分站造成影響，大大提高了系統的穩定性和可靠性。但缺點在于若是首末站距離較遠，會使阻抗難以匹配。當然，除了樹型結構，星型、環型等結構也可以用于分布式系統，只是通訊過程中數據流的路徑和方式會因所用結構不同而有所區別。

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