煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

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

　　1.檢測系統(tǒng)的組成

　　通常由兩級或者三級管理計算機集散系統(tǒng)構(gòu)成煤礦安全生產(chǎn)檢測系統(tǒng)，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(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。從而實現(xiàn)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)會進行相互通信，傳感器會檢測到監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)、監(jiān)控分站會執(zhí)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(xiàn)的。地面中心站和井下工作站以及傳輸系統(tǒng)會組成一個完善的檢測系統(tǒng)。地面中心站由傳輸接口裝置連接若干計算機系統(tǒng)組成，計算機系統(tǒng)中配備電源和數(shù)據(jù)處理裝置，內(nèi)置系統(tǒng)運行軟件，存儲和打印以及顯示相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)�？梢酝ㄟ^機房進行恒溫調(diào)節(jié)來控制機房的溫度，使得系統(tǒng)工作在正常狀態(tài)，也可以配備電源不間斷電源以保證系統(tǒng)的正常工作和運行。

　　井下系統(tǒng)由井下分站和傳感器構(gòu)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(zhuǎn)換成易于傳輸?shù)男盘査偷降孛嬷行恼�。另一方面可以將地面中心站發(fā)來的命令和傳感器的處理信號傳輸?shù)较鄳?yīng)執(zhí)行機構(gòu)，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(gòu)的運行。

　　2.檢測系統(tǒng)的種類

　　檢測系統(tǒng)通常由環(huán)境檢測體系與工況檢測體系兩部分組成。每個系統(tǒng)又包含相應(yīng)的子系統(tǒng)。比如瓦斯危險警報系統(tǒng)和頂板檢測體系通常是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分。膠帶監(jiān)控和綜采監(jiān)控則是工況系統(tǒng)的組成部分。

　　對于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)來說，它的主要功能一般是用來監(jiān)測煤礦生產(chǎn)各區(qū)域之中的各種自然參數(shù)，其監(jiān)測區(qū)域包括機電硐室、采掘工作面以及采區(qū)主要的，監(jiān)測數(shù)據(jù)則包括風速、風量、溫度、礦壓、負壓、地下水、煙霧、粉塵、通風設(shè)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(jiān)測范圍之內(nèi)。同時，為了保證生產(chǎn)過程的安全性，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不僅要對檢測到的數(shù)據(jù)進行實時顯示，還應(yīng)結(jié)合不同礦井的實際情況，按照國家有關(guān)規(guī)定的相關(guān)要求，將必要的報警和執(zhí)行設(shè)備(如燈光、音響等)，部署在有關(guān)的地點或是工作場所，用以防止煤礦災(zāi)害的發(fā)生，或是及時預報災(zāi)害，以便疏散工作人員，避免人員傷亡。

　　3.檢測系統(tǒng)的技術(shù)分析

　　對于一個安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)而言，它的技術(shù)指標的分析，主要可以通過對組成它的各個子系統(tǒng)的主要技術(shù)指標進行分析來進行。

　　安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)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(shù)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(tǒng)可以帶有的分站數(shù)量;主機的型號及配置指的則是主機的cpu型號是什么，內(nèi)存和硬盤的容量是多大，軟驅(qū)的數(shù)量是多少、規(guī)格是什么，以及配置外設(shè)的數(shù)量規(guī)格等等一系列具體數(shù)據(jù)，此外備用主機的具體數(shù)據(jù)也應(yīng)包括在內(nèi);至于傳輸速率，它所表示的是數(shù)字信號傳輸?shù)牟ㄌ芈剩�其單位是bit/s，一般來說，波特率越高，則系統(tǒng)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(zhí)行機構(gòu)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(shù)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(tǒng)的輸入輸出量的的數(shù)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(shù)量、型號、精度、測量范圍等。

　　4.檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　集中式和分布式，這是煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的兩種主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tǒng)的主要表現(xiàn)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(tǒng)的最關(guān)鍵部分就是中心站計算機，它要進行大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸，負擔極重，一旦中心站和傳輸通道出現(xiàn)問題，就會使系統(tǒng)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(jié)點連接到一個中心節(jié)點就可以了，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且也方便增加、擴展節(jié)點。但弊端在于，這樣會使中心節(jié)點變得十分重要，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性大部分都要由這個中心節(jié)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(tǒng)進行綜合控制。它的特點是系統(tǒng)由分布在各個不同地點的多個計算機系統(tǒng)相互配合協(xié)作，以此來對系統(tǒng)進行控制。一般來說，簡單的任務(wù)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(wù)則集中交由高檔計算機處理。樹型結(jié)構(gòu)是分布式系統(tǒng)的主要實現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(lián)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(jù)礦井的具體情況來進行相應(yīng)的調(diào)整，而且由于各分站之間屬于并聯(lián)，任意一個分站出現(xiàn)故障，都不會對其他分站造成影響，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)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(jié)構(gòu)，星型、環(huán)型等結(jié)構(gòu)也可以用于分布式系統(tǒng)，只是通訊過程中數(shù)據(jù)流的路徑和方式會因所用結(jié)構(gòu)不同而有所區(qū)別。