在:①多数瓦斯监控系统局限于监测方面,缺少监控能力,更无监管功能;②系统控管计算机多采用集中式或集散式系统,系统风险高度集中,可靠性及容错性差;③网络监控系统大多没有采用国际标准的控制网络通信协议,系统扩展和升级能力差;④系统不具备远程故障诊断和远程维护功能,常常由于维护滞后使系统不能正常工作;⑤系统不具备矿端设备免维护功能,使其成为整个系统的瓶颈;⑥矿端监控设备缺乏黑匣子功能,不能对事故起因分析提供有效依据;⑦一些系统缺乏联动和闭锁功能;⑧瓦斯监控系统不具备瓦斯事故决策支持系统的功能,无法对瓦斯事故进行预报、预警及向用户提供避免事故的对策和方案。
2 数字化瓦斯远程监控网络系统的总体结构设计
数字化瓦斯远程监控网络系统的研究,综合考虑了监控网络的开放性、可靠性、实时测控、数据共享、远程监控、远程维护和诊断、系统的可裁减性及兼容性等要素,全面提高了瓦斯监控系统的监控监管能力及煤矿安全保障能力[5-6]。数字化瓦斯远程监控网络系统的总体框架结构如图1所示。从该系统的结构框图可以看出,整个系统的硬件部分由现场监控层、信息传输层和信息管理层3部分组成。
2.1 现场控制层
现场监控层主要完成煤矿井下现场环境参数和图像信息等现场数据的采集、现场设备的控制、瓦斯风电的联锁控制和在井上监控室现场参数以及报警信号的显示。现场监控层主要包括井下分站、井上监控终端、Internet服务器、摄像机、视频编码器、网络交换机、不间断电源、Lon/485网关和通讯电缆等设备,其中主要设备特性、功能如下:
(1) 井下分站:是一个采用LonWorks技术、符合LonMark国际标准的现场智能控制设备,内设神经元微控制器和数据处理程序,是整个管理系统的核心。它完成现场环境参数和报警信息采集、局部通风机等设备的联动控制,通过双绞线或者电力线通讯介质与上级网络相联,向上传输参数信息和报警信息,同时从上级网络接收相关控制指令。分站具有“黑匣子”功能,当意外断电或被损坏时能存储24 h数据和报警信息。
(2)井上监控终端。是一个以嵌入式技术为基础,具有图像显示/触摸控制功能的免维护/少维护、体积小、低功耗、低成本的用于显示现场参数和报警信息终端设备。其图像屏幕可以以动画方式显示现场参数及其趋势图形、现场报警信息等;设备免维护或者少维护,不需要现场管理人员具有很高的计算机专业技能,避过去PC机作为监控终端时,因出现计算机系统故障而影响生产及生产安全的情况发生。
图1 远程监控网络系统结构图
