煤矿安全监控监测系统现状与发展

煤矿安全监控监测系统现状与发展煤矿安全监控监测系统现状与发展 1 国内煤矿安全监控系统概况 1 1 国内政策环境 为全面提高企业安全生产水平 国务院发布 关于进一步 加强企业安全生产工作的通知 强制推行先进适用的技术装 备 煤矿 非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准 须安装 监测监控系统 井下人员定位系统 紧急避险系统 压风自救 系统 供水施救系统和通信联络系统等技术装备 并于 3 年之 内完成 逾期未安装的 依法暂扣安全生产许可证 采矿许可 证 另外 按照国务院 关于继续深入开展 安全生产年 活动 的通知 和 关于进一步加强企业安全生产工作的通知 的具 体要求 煤矿企业必须按照 煤矿安全监控系统通用技术要求 和 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 的要求 建 设完善安全监控系统 确保设备性能完好 系统灵敏可靠 充 分发挥其安全避险的预警作用 这些政策的出台 将为煤矿企业的安全生产水平带来一次 大的提升 同时给设备制造商也带来巨大的商机 1 2 国内市场需求 截止 2009 年底 国内共有各类煤矿超过 18000 座 基本 都已安装了煤矿安全监控系统 共有在建煤矿项目 7039 个 按 规模划分 120 万 t a 以上大型项目 315 个 45 90 万 t a 中型项目 614 个 45 万 t a 以下小型项目 6110 个 可见已装 备数量和在建数量都相当之大 目前使用的安全监控系统多为 2007 年以前安装 部分系 统的性能指标已不能满足新的安全规范要求 同时煤矿安全监 控设备的安全使用寿命基本为 3 5 年 而瓦斯监测类设备的安 全使用寿命多为 1 2 年 因此 预计每年在建及在产矿井更新 改造的煤矿安全监控系统数量约占总量的 20 以上 约为 4000 套以上 各类监测仪器仪表超过 40 万台 套 据此分析 截至 2013 年底 全国在建 在产矿井更新改 造以及基建矿井新配备安全监控系统的市场需求总量达 15000 套以上 市场总值达 35 亿元以上 未来 3 年内 每年市场需求 将达 5000 套以上 年市场总值达 12 亿元以上 按国务院 关于进一步加强企业安全生产工作的通知 国发 2010 23 号 中 所有的非煤矿山必须在 2013 年底前安装安 全监测监控系统等技术装备 的明确要求 目前全国非煤矿山共 计 10 万余个 绝大部分都未安装安全监测监控系统等技术装备 预计 3 年内将新增市场需求总额达 300 亿元 未来市场需求空 间巨大 1 3 国内主要煤矿安全监控系统产品 我国煤矿安全监控系统经过了 20 多年的发展 产品逐渐 成熟 涌现出一批优秀的设备制造商 有国家级的科研院所 也有民营高科技企业 这些厂商在研发能力 生产规模 产品 质量和专业服务能力等方面均具有较强实力 从产品质量 专 业技术服务能力 企业实力和生产规模等方面来看 有国家级 研究机构生产的产品 如 kj90nb 型煤矿监控系统 由煤炭科学 研究总院重庆研究院生产 2009 年实现销售 9 5 亿元 其中 矿用测控类产品产值约 4 亿元 kj95n 型煤矿综合监控系统 由天地 常州 自动化股份有限公司 煤炭科学研究总院常州分院 生产 2009 年矿用测控类产品产值约为 3 5 亿元 kj4n 型煤 矿安全监控系统 由北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 原航 天工业部 634 所 生产 2009 年测控类产品实现销售约 4500 万 元 也有一些民营高科技企业 如 kj27 型矿山压力位移监测系 统和 kj385 矿山压力监测系统以及 kj599 煤矿安全监控系统 由山东科大中天电子有限公司生产 这些企业基本代表了我国 煤矿监控系统的行业技术水平 2 目前煤矿安全监控系统存在的主要问题 2 1 主通讯传输速率仍然偏低 系统响应时间长 由于煤矿井下环境恶劣 巷道距离长 多年来在系统传输 速率上始终没有大的突破 为了保证长距离可靠传输 大部分 系统采用 2400 bps 或 4800bps 传输速率 一些采用 9600 bps 传 输速率的系统 为达到超过 15 km 传输距离的要求 需要增加 中继器 而中继器往往会被认为是通讯可靠性的瓶颈 部分厂家在传输链路中增加矿用光端机 采用光纤传输方 式实现高速率远距离信号传输 提高了信号传输的可靠性 尤 其是在抗雷击性能方面有极大的优势 2 2 产品易用性增强 但关键传感器技术仍需提高 众多厂商的参与使产品功能更完善 性能也得到提升 尤 其是监控分站功能方面 除安全生产行业标准目录 aq 要求的 功能外 部分产品具有液晶汉字显示界面 rs485 智能通讯口 等 在分站处理能力方面 采用了 arm 处理器 双 cpu 等技术 使分站的处理能力大大增强 但是 在传感器性能方面 由于 甲烷热催化敏感元件技术水平限制 使得甲烷传感器在寿命 稳定性和耐用性上仍然没有得到本质性改善 在这一点上与国 外技术也存在较大差距 虽然近年来红外甲烷传感器开始在部 分煤矿投入使用 但从检测原理上决定了它抗恶劣环境的能力 有限 2 3 系统抗干扰能力有待提高 目前煤矿安全监控系统普遍存在抗干扰性弱的问题 最典 型的现象就是 冒大数 造成系统误告警 干扰源主要来自传 感器本身和传输线路 在煤矿所使用的传感器当中 最易受干 扰的要属 co 传感器 由于 co 敏感元件为电化学原理 输出信 号很微弱 几乎所有厂家选用的敏感元件灵敏度都不到 0 1 tla ppm 很容易被干扰造成输出信号异常 另外 传感器输 出信号采用最多的 200 1000 hz 频率信号也是主要的干扰侵入 点 3 煤矿安全监控系统的发展方向 3 1 统一系统架构 规范通讯协议 目前大部分型号煤矿安全监控系统的架构在原理上是相同 的 但接口协议的统一是困扰多年的问题 要解决这个问题 需要做大量的基础研究工作 如对接口的电气特性 时域特性 和安全特性进行研究 电气特性和时域特性都可以通过发布标 准来约定 但只有找出设备关联安全性的评判方法才能解决不 同厂家间产品的互联问题 3 2 发展高可靠性的矿用传感器 高可靠性的传感器是煤矿安全监控系统稳定运行的保障 提高传感器的可靠性应从两方面人手 一是提高传感器的电磁 兼容性 煤矿电子产品更多的注重安全性设计 在电磁兼容性 方面考虑不足 特别是 co 传感器 二是研制新型传感器 改 善现有传感器 从原理上解决稳定性差的问题 3 3 提高数据应用水平 建立专家分析系统 煤矿安全监控系统对数据的分析只是简单的阀值超限判断 缺少对数据的深入发掘和综合应用 虽然近年许多煤矿都在配 备综合信息平台 但大都停留在数据信息汇总层面上 还达不 到综合应用的效果 对数据的深入分析挖掘方面 重庆梅安森 科技在煤与瓦斯突出实时预警系统上的思路值得借鉴 3 4 提高监控系统整体反应速度 aq6201 标准中对煤矿安全监控系统的响应时间要求是小 于 30 s 在实验室环境下测试或许都能达到标准要求 但在现 场实际应用中 由于受到信号传输干扰 响应时间可能会远超 出 30 s 有的产品通过以太网网桥方式传输数据 表面上看链 路数据达到百兆甚至千兆 但串口网桥的低速瓶颈制约了传输 速度 而且以太网的非实时特性还可能造成比直接传输更加延 时的后果 因此有必要对系统的传输模式做深入的研究 提高 系统整体反应速度 企业介绍 山东科大中天位于中国院士泰山创业基地 注册基金 1150 万元 由中国科学院宋振骐院士汇聚多位院士等业内高端 专家 充分依托山东科技大学联合中国矿业大学与山东大学等 多所高校院所组建而成 以煤矿安全监控预警与智能化安全开采成套技术及其全过 程实施管理信息化为主导产业 强力打造专家服务团队 技术 研发团队与现场实施团队 不断拓展了实用矿山压力控制等理 论与研究方法体系 确保公司的产品研制与现场应用始终处于 领先水平 以井下岩层运动为中心 自主研发了 矿山压力位移监测 系统 kj385 kj27 煤矿安全监控系统 kj599 等硬件系统 并通过 煤矿重大事故远程预警与实施管理信息系统 将矿压 瓦斯 水文等数据进行实施分析 实现了煤矿安全高效开采的 信息化 智能化 可视化 产品均已通过 is09001 认证