煤矿安全监测监控系统中甲烷传感器与CO传感器的重要作用

【安防在线 www.anfang.cn】煤矿仍然是我国的重要的能源，矿山开采的安全非常重要。井下瓦斯、粉尘富集、煤层坍塌、自然、渗水等安全隐患都给矿山的安全开采带来了很大的威胁。解决安全问题，必须加强对矿井的监测监控。

作为能源产业之一的煤矿开采生产行业，在上世纪为我国的工业发展提供了重要的基础。同时煤矿开采的安全问题也是大众非常关心的话题之一，主要原因是煤矿在开采和生产过程中，有毒气体甲烷会迅速进入，对井下作业造成较大的安全隐患，因此对煤矿的瓦斯监测也是煤矿开采工作中的重要工作之一。随着科学技术的发展，煤矿开采对于瓦斯的监测也开始依靠各种监测技术。

生产是人类社会存在和发展的基础。如果生产中存在各种隐患，就会有各种不安全因素，使生产不能顺利进行。因此，安全是生产的必要条件。在生产中，只有保证安全，才能持续稳定地发展。因此，我们首先要牢记安全的概念，我们将继续采取实际行动，确保安全再生产。在煤矿安全生产中，防止瓦斯超标是十分重要的，是生产的主要前提，是安全的基础，因此采用各种瓦斯超限防治技术，包括监测技术。由于互联网对不同监控系统的监控，可以完成监测数据的采集、传输、处理和预警控制等各种任务。因此，随着煤炭工业的发展，瓦斯监测与检测系统、传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、控制技术等技术也逐渐发展起来。

一、煤矿安全监控系统的作用

为了贯彻国家提出的“先抽后采，风定生产，监控”的十二个字方针，全国国有煤矿基本购置和安装了安全监控系统，实现了对煤矿的自动、连续、集中监控。煤气、一氧化碳、风速、风压、温度、风机启停、阀门开关、报警、停电。多次避免了各种瓦斯和火灾事故。大部分矿区还实现了全球和省级监测数据联网，对促进煤矿安全生产发挥了重要作用。矿山安全监控系统是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术在矿山安全生产监控领域中应用的产物。它对保障煤矿安全生产，提高机电设备的生产效率和利用率具有十分重要的作用。

二、瓦斯监测监控系统的组成

矿井安全监控系统一般由四部分组成

中心站：

（1）中心站系统组成 中心站由监控主机工控服务器、系统监控软件、网络附件系统、电源系统、网络打印机、中心监控大屏系统、大屏幕控制软件、大屏幕控制开关电源等组成。

（2）中心站软件功能：监控主机服务器可以进行数据存储、报警、显示、打印，同时可以在监控中心设置“各矿瓦斯数据监视大屏”，对井下各分站进行监测监控。

井下分站：

尽管各厂的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备以下功能：

①开机自检和本机初始化；

②通信测试

③分站设程控：实现断点仪、风电瓦斯闭锁、瓦斯管道监测和一般的环境监测

④死机自复位且通知中心站

⑤接收地面中心站初始化本分站参数设置：如传感器配接通道号、量程、断电点、报警上限

和报警下限等

⑥分站自动识别配接传感器类型

⑦分站本身具备超限报警

⑧分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作和异地断电。

也就是说，监控分站的设计具有高效可靠的保护电路和程序纠错功能。即使变电所与地面中心站失去通信，变电站也可以继续独立工作，并自动恢复内存。根据预先给出的要求，实现了煤气失电报警、断电报警和断电控制功能。该断电逻辑实现了气－风闭锁装置和气体断电仪的所有功能。如果出现故障，分站可以在很短的时间内自动复位和重新启动单片机。即使变电站不能正常运行，也可以在不影响其他分站正常工作的情况下，自动从系统中移除。

通信接口

井下气体等信息通过时分复用技术传输，信息传输是地下监测变电站的信息交换过程。信息传输的主要性能是信息由地面主机发送，并且在传输到地下监视器之后，执行各种反馈任务。

瓦斯传感器

传感器的稳定性和可靠性是煤矿监控系统能否正确反映被测环境和设备参数的关键。具体地说，煤矿安全监测系统是对煤矿生产、运输、提升、排水等环节的瓦斯、风速、一氧化碳、烟气、温度等环境参数以及机电设备工作状态进行监测和控制的系统，并利用计算机对其进行分析。处理并获取数据。

三、气体安全环境监测和控制系统的技术指标

根据安全监测系统的组成，其主要技术指标主要以系统各子系统的技术指标为特征。

在测控变电所的容量（输入、数量和输出类型）等方面，检测精度（是反映变电站性能的主要指标之一），一般用全量程的相对误差来表示。该值越小，检测精度越高，分辨率、转换时间等指标也越高。中心站具有主机类型和配置、容量、传输速率（数字传输速率越高，传输效率越高）。系统信息管理软件具有良好的开放性、安全性、数据容量、响应速度等指标。

四、气体安全监测和监测系统的类型

监测系统可分为两类：环境监测系统和工况监测系统。每个系统可以包含几个子系统。如环境监测系统可设置瓦斯突出预测子系统和顶板监测子系统，工况监测系统可设置综合矿井监测子系统和皮带监测子系统。

环境监测系统一般侧重于监测矿区开挖工作面、机电室、主进回风道等自然环境参数。工作条件监测系统一般侧重于机电设备的监测。一些大型监测系统通常包括环境监测和工作条件。监控两个功能，适应性更广。

五．气体安全环境监测和监测系统的结构

燃气安全生产监控系统的体系结构分为集中式和分布式两种。集中控制是中央计算机直接控制被控对象的系统。其特点是信息采集、分析和处理、信道管理、控制功能由地面站计算机完成。分布式多级计算机控制系统是一种在实时控制系统中得到广泛应用的控制系统．所谓分布式多级计算机系统，是一个分布在不同地方，以协作方式相互配合的多机系统。

气体监测和监测分布式系统由多功能树结构实现。树形结构具有简单的拓扑结构，适用于矿山安装和施工；信息单一，系统规模易于扩展，易于形成多级分布式系统。地面中心站只需要一根电缆直接沿井下行，而地下变电站则与这根主传输电缆并联。这种结构，变电站连接非常方便灵活，可根据矿场条件灵活配置。由于变电站和变电站并联连接，任何变电站的故障对其他变电站都没有影响，变电站的可靠性很高。然而，当第一和最后一个变电站之间的距离很长时，阻抗难以匹配。除了树结构之外，分布式计算机系统还具有星形，公共总线类型，环形类型等。它们之间的唯一区别在于沟通过程。

数据流有不同的路径和模式

煤矿生产是地下作业，环境条件复杂。除了一般工业企业在地面上的危险和有害因素外，煤矿也有特殊的危险和有害因素，一次事故的发生往往导致另一次事故的发生；工作场所和工作条件随着时间和空间的变化而变化，危险和有害因素的出现和消亡具有明显的动态性；一些危险和有害因素相对隐蔽，难以凭感觉和直觉发现，必须通过仪器和特殊设备检测。

煤矿主要事故如下：（1）瓦斯爆炸；（2）水灾；（3）煤矿火灾；（4）粉尘；（5）中毒和窒息；（6）高处坠落；（7）物体打击；（8）触电伤害；（9）机械伤害；（10）冒顶、片帮；（11）高处坠落；（12）淹溺；（13）坍塌；（14）爆破伤害；（15）火药爆炸。

六．煤矿瓦斯安全监控系统中的传感器应用

目前煤矿瓦斯安全监控系统的应用已较为普遍。高瓦斯煤矿，煤和瓦斯突出矿都配备了气体监测和监测系统。甲烷传感器和CO传感器与安全监控系统相结合，已成为煤矿瓦斯综合治理和煤炭自燃火灾预测的关键技术装备，受到用户和研究人员越来越多的关注。

安全监控系统中的甲烷传感器和CO传感器：

催化燃烧式 甲烷传感器 CH4传感器 CH－D3简介：CH－D3是利用催化燃烧的热效应原理，由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥，当遇到可燃性气体时，可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生燃烧，载体温度就升高，通过它内部的铂丝电阻也相应升高，从而使平衡电桥失去平衡，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。广泛应用于石化、煤矿井下等恶劣场合

另外甲烷传感器模块是便携式甲烷检测仪的核心元件，日本费加罗FIGARO 甲烷气体预校准模块 FSM－T－01，采用TGS2611可燃气体传感器配合优化的经典电路设计的模组，性价比高，使用简单方便，常被广泛用于地下矿井矿道内甲烷浓度安全监测以及家居燃气报警系统，为广大人员的生命安全护航。

英国Alphasense 一氧化碳传感器CO－AM使用成熟的燃料电池技术，一氧化碳传感器 （CO传感器）CO－AM主要特性：测量范围：5000ppm ，灵敏度：55～90nA／ppm ，主要用在石油化工，煤矿，工业等领域。