1概述
能源是工业生产和人民生活的重要资源，尽管科技发展与生态环境要求人们逐步开发、使用清洁能源，但到目前为止，煤炭资源仍是不可替代的重要能源之一。煤矿生产虽然产品单一，但生产过程复杂，环节众多，需要开采、挖掘、运输、通风、照明、通讯、供电、提升等环节相互配合、相互适应。因此，对煤矿安全监测系统能力提出了更高的要求。煤矿生产不安全因素主要包括瓦斯、一氧化碳、风压、温度、粉尘等参数以及矿井通风设施。随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程逻辑控制器(PLC)，普遍应用于各行各业的自动化领域。本系统结合PLC庞大的软硬件资源，针对煤矿实施全天候不间断动态监控，第一时间发现瓦斯、CH4、CO、温度、矿压、粉尘等各个方面超限等突发事件，有效预防煤矿瓦斯爆炸等煤矿矿难事故的发生。
2煤矿安全监测系统设计
煤矿信息与空间的位置是密切相关的、动态变化的、活跃的信息，煤矿事故预警与防治研究是一项系统工程，其监测过程涉及煤炭开采、生产加工到煤炭产品销售，其中影响最为严重的是开采过程中自然灾害的发生。矿井自燃灾害是由多种因素构成引起的，主要有瓦斯、CH4、CO、温度、矿压、粉尘等各个方面，他们之间的相互关系是导致矿难产生的主要原因。煤矿安全监测系统由计算机，显示器，PLC，报警模块，通讯模块，传感器组成。通过对危险因素进行实时监测，将测量数据传送到计算机中，通过PLC与专家数据库的安全阈值进行比较分析，超过安全阈值自动报警，各个因素之间彼此独立，以方便专业人员准确了解险情来源，从而采取相应处置措施。整个系统程序开始后，首先判定是否按下启动按钮，没有按下，返回按下启动开关，启动按钮按下后，将实测值与设定的安全阈值进行比较，如果判断结果实测值大于安全阈值，系统应启动报警装置。为了防止虚警，当发现超出安全阈值时，系统要进行再次判断，若两次判断结果相同，系统启动报警装置。如果小于安全阈值，返回继续判断。系统程序流程图如图1所示。数据处理控制系统有瓦斯浓度传感器、CH4浓度传感器、CO浓度传感器、温度传感器、压力传感器、粉尘浓度传感器，通过通讯系统将传感器采集到的数据传送到PLC中，与专家数据库中的安全阈值进行比较，哪一个因素超出设定值，就会有对应的报警启动，如果所有因素都在设定值之内，就会显示处于安全状态。
3监测系统
主要模块煤矿安全监测系统主要由比较指令模块、控制指令模块和报警指令模块构成。
3.1监测系统比较指令模块
通过各种因素的传感器将采集到的数据传送到PLC中，与安全阈值的数据进行比较，然后将比较结果传送到目标操作数的3个连续软件中。我们以瓦斯浓度数据为例进行说明，当X000为ON时，对采集到的瓦斯浓度数据K10与安全阈值给出的瓦斯浓度数据T10的内容进行比较，比较结果存入M0、M1和M2中。如果瓦斯浓度数据K10大于专家给定数据(T10)，则M0接通，Y000输出，为报警状态，人员必须停止作业，撤离工作现场;如果瓦斯浓度数据K10等于安全阈值给定数据(T10)，则M1接通，Y001输出，为警戒状态，必须采取相应措施，使影响因素控制到安全状态;瓦斯浓度数据K10小
3.2监测系统控制指令模块
当监测数据与安全阈值比较后，根据比较结果采取相应控制模块。控制指令是无条件跳转指令，当控制指令的条件满足时，无条件跳转至执行指令。当I0.0为ON时，程序跳到5处继续执行。当I0.0为OFF时，程序按顺序依次执行。监测系统控制模块梯形图如图4所示。
3.3监测系统报警指令模块
当报警模块接到报警信号时，开始报警，报警时间设置为1小时(3600秒)后停止报警，我们也可以根据具体需要设置报警时间，当作业人员全部达到安全区域后，也可以将启动开关关闭来关闭报警信号。监测系统报警模块梯形图如图5所示。
3.4监测系统虚假报警控制模块
针对监测系统的虚假报警，我们进行添加了虚假报警模块。延迟其中一次比较模块程序的执行后，将两次比较数据进行比较，如果相同，Y000输出，为报警状态;如果两次信号不同返回继续执行。监测系统虚假报警控制模块梯形图如图6所示。
4结语
应用PLC的煤矿安全监测系统，控制效果强，可以针对导致矿难发生的各个因素进行监测，并对监测数据进行分析，从而下达不同指令。PLC煤矿安全监测系统的使用，可以使煤矿安全监测系统功能进一步得到完善，实现了各种影响因素的实时监测。同时，该系统的应用，使得煤矿安全监管部门可以对煤矿企业井下瓦斯、CH4、CO、温度、矿压、粉尘等影响因素进行全天候监测，有利于督促煤矿企业切实落实安全生产主体责任，有效预防煤矿矿难事故的发生。
作者:周志宏 王彪 单位: 山西省煤炭建设监理有限公司
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