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煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，煤礦安全生產(chǎn)工作也得到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注和重視。我們必須加強(qiáng)對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)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(cè)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(jì)損失。
1.檢測(cè)系統(tǒng)的組成
通常由兩級(jí)或者三級(jí)管理計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)構(gòu)成煤礦安全生產(chǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，包含檢測(cè)分站級(jí)和中心站。每個(gè)測(cè)控分站都會(huì)負(fù)責(zé)多路傳感器信號(hào)的采集處理和驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。從而實(shí)現(xiàn)了采集和控制分散。中心站通常負(fù)責(zé)處理和存儲(chǔ)以及傳輸傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)，從而將各個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行收集和處理。中心站和分站與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)會(huì)進(jìn)行相互通信，傳感器會(huì)檢測(cè)到監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)、監(jiān)控分站會(huì)執(zhí)行或者控制裝置信號(hào)的傳輸，是通過(guò)信號(hào)的相互交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。地面中心站和井下工作站以及傳輸系統(tǒng)會(huì)組成一個(gè)完善的檢測(cè)系統(tǒng)。地面中心站由傳輸接口裝置連接若干計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配備電源和數(shù)據(jù)處理裝置，內(nèi)置系統(tǒng)運(yùn)行軟件，存儲(chǔ)和打印以及顯示相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)�？梢酝ㄟ^(guò)機(jī)房進(jìn)行恒溫調(diào)節(jié)來(lái)控制機(jī)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(yùn)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(duì)眾多傳感器控制信號(hào)進(jìn)行處理，讓信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳輸?shù)男盘?hào)送到地面中心站。另一方面可以將地面中心站發(fā)來(lái)的命令和傳感器的處理信號(hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成處理過(guò)程。比如進(jìn)行報(bào)警和斷電、控制風(fēng)扇和各個(gè)電動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。
2.檢測(cè)系統(tǒng)的種類
檢測(cè)系統(tǒng)通常由環(huán)境檢測(cè)體系與工況檢測(cè)體系兩部分組成。每個(gè)系統(tǒng)又包含相應(yīng)的子系統(tǒng)。比如瓦斯危險(xiǎn)警報(bào)系統(tǒng)和頂板檢測(cè)體系通常是環(huán)境監(jiān)測(cè)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(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它的主要功能一般是用來(lái)監(jiān)測(cè)煤礦生產(chǎn)各區(qū)域之中的各種自然參數(shù)，其監(jiān)測(cè)區(qū)域包括機(jī)電硐室、采掘工作面以及采區(qū)主要的，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)則包括風(fēng)速、風(fēng)量、溫度、礦壓、負(fù)壓、地下水、煙霧、粉塵、通風(fēng)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(cè)范圍之內(nèi)。同時(shí)，為了保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅要對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，還應(yīng)結(jié)合不同礦井的實(shí)際情況，按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定的相關(guān)要求，將必要的報(bào)警和執(zhí)行設(shè)備(如燈光、音響等)，部署在有關(guān)的地點(diǎn)或是工作場(chǎng)所，用以防止煤礦災(zāi)害的發(fā)生，或是及時(shí)預(yù)報(bào)災(zāi)害，以便疏散工作人員，避免人員傷亡。
3.檢測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)分析
對(duì)于一個(gè)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)而言，它的技術(shù)指標(biāo)的分析，主要可以通過(guò)對(duì)組成它的各個(gè)子系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析來(lái)進(jìn)行。
安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)一般可通過(guò)中心站和測(cè)控分站兩部分來(lái)分析。對(duì)于中心站來(lái)說(shuō)，它的主要技術(shù)指標(biāo)可分為容量、主機(jī)型號(hào)及配置、傳輸速率這三點(diǎn)。容量主要是指系統(tǒng)可以帶有的分站數(shù)量;主機(jī)的型號(hào)及配置指的則是主機(jī)的cpu型號(hào)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(jī)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(hào)傳輸?shù)牟ㄌ芈�，其單位是bit/s，一般來(lái)說(shuō)，波特率越高，則系統(tǒng)的傳輸速率就越快。
相對(duì)于中心站，測(cè)控分站的主要功能是對(duì)傳感器信號(hào)的采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，包括與中心站之間的通信功能、對(duì)傳感器進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別配接的功能、開(kāi)機(jī)自檢以及本機(jī)初始化的功能、死機(jī)自動(dòng)復(fù)位并通知中心站的功能、超限報(bào)警以及自動(dòng)控制的功能等。所以其技術(shù)指標(biāo)主要包括容量、檢測(cè)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(cè)精度則是測(cè)控分站性能如何的主要判斷標(biāo)準(zhǔn)，它一般由滿量程的相對(duì)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(hào)、精度、測(cè)量范圍等。
4.檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
集中式和分布式，這是煤礦安全監(jiān)測(cè)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(jì)算機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行的直接控制，這就是通常所說(shuō)的集中式控制系統(tǒng)的主要表現(xiàn)形式。對(duì)于集中式控制而言，由地面中心站的計(jì)算機(jī)直接進(jìn)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(diǎn)。因此，系統(tǒng)的最關(guān)鍵部分就是中心站計(jì)算機(jī)，它要進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸，負(fù)擔(dān)極重，一旦中心站和傳輸通道出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)使系統(tǒng)整個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)就可以了，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且也方便增加、擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。但弊端在于，這樣會(huì)使中心節(jié)點(diǎn)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(gè)中心節(jié)點(diǎn)決定。
相對(duì)于集中式控制，分布式控制則使用多級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。它的特點(diǎn)是系統(tǒng)由分布在各個(gè)不同地點(diǎn)的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互配合協(xié)作，以此來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。一般來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單的任務(wù)會(huì)交由配置較低的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，而較復(fù)雜、運(yùn)算量較大的任務(wù)則集中交由高檔計(jì)算機(jī)處理。樹(shù)型結(jié)構(gòu)是分布式系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式。它的特點(diǎn)是易于擴(kuò)展，適合使用于礦井安裝施工。采用樹(shù)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(lái)，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(lái)進(jìn)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(gè)分站出現(xiàn)故障，都不會(huì)對(duì)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(diǎn)在于若是首末站距離較遠(yuǎn)，會(huì)使阻抗難以匹配。當(dāng)然，除了樹(shù)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(guò)程中數(shù)據(jù)流的路徑和方式會(huì)因所用結(jié)構(gòu)不同而有所區(qū)別。
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