采用MCGS软件设计设计瓦斯浓度监测报警系统

在我国煤矿生产中，每年都会发生不少安全事故，其中由瓦斯而产生的安全事故相当严重，因此，准确检测瓦斯的含量，并及时报警，通过煤矿瓦斯防治为重点的煤矿安全技术改造，可消除安全生产的最大隐患。本文研制的瓦斯监测报警系统使用MCGS编制界面，利用工业控制计算机的强大功能对数据进行处理，当瓦斯浓度超过预定数值时发出警报，是我国工控自动化重要的一步。软件的报警系统包括各区段检测点瓦斯浓度状况监测显示、历史监测数据的记录、数据查询、报警情况记录以及相关数据分析等多种功能，通过软件对数据进行分析，对井下的各种状况进行实时的检测控制，提高了井下人员的安全性和报警的可靠性，为减少灾害事故的发生提供了可靠的技术保障。

1 MCGS软件设计界面的组成及基本功能

（1）显示主界面，界面反应和体现装有瓦斯监测的关键点，并显示当前监测数据，主界面上还有多个空间分别对应切换到历史监测数据的记录、数据查询、报警情况记录界面。

（2）历史监测数据的记录，用于显示生产过程中所有监测点的历史数据。

（3）数据查询、报警情况记录界面。

瓦斯浓度监测报警系统主要由井下各监测点的瓦斯浓度测定设备和监控平台的工业控制计算机等硬件以及瓦斯浓度数据处理等相关软件组成。瓦斯浓度测定设备主要包括人机接口、现场数据采集、数据显示和数据通信等模块。

上位机（工控机）软件MCGS瓦斯浓度处理模块包括瓦斯数据的数据库保存、实时数据及实时曲线显示、历史数据及历史曲线显示、报警阀值及预警曲线显示和数据报表生成、管理和显示。其结构如图1所示。

图1 结构框图

瓦斯监测报警系统的主要功能：首先利用RS485串口通信通过各节点的瓦斯报瓦斯浓度测定仪设备实现每分钟中采集1次数据。现场的瓦斯数据进行采集后保存在工控机数据库中；现场的瓦斯数据以实时曲线的形式显示当前设定时间内的瓦斯浓度，并同时显示一条红色的阀值曲线，以便直观地监测和对比当前矿井中的瓦斯浓度，并可以根据用户需要设定其它颜色以历史曲线的形式显示过去一段时间内的瓦斯浓度，可以更好地分析研究以往矿井中的瓦斯含量；提供多节点监测数据报表生成、显示以及预警、报警曲线显示，实现一定的预警、报警功能（包括现场节点报警、上位机报警）。

2 数据通讯

通讯基于RS-485通讯，波特率115200，超过1.2 km的距离采用通讯中继器以延长通讯距离。

数据传输方式采用服务器端主动查询和井下设备主动上传数据2种方式，正常情况，井下监测设备采用被动式传送数据，只有上位机请求数据时，其才将数据上传，每台监测设备都有对应的地址，由上位机定时访问；而节点监测到瓦斯过报警值时，将以每秒1次主动上传数据。

串口通过RS232-RS485转接头连接从设备，每个串口最多接入255个，如果节点超过255个还可以采用串口扩展卡。

3 瓦斯监测系统功能

（1）全部监测节点数据的采集和传输。

（2）对采集的数据进行运算处理、分析。

（3）超限报警与断电控制。

（4）数据记录、存盘。

（5）监控节点与上位机屏幕显示。

（6）实时数据、历史数据的图形动态显示。

（7）报表生成、曲线。

（8）执行操作的命令。

4 通风设备的控制

通过井下安全监测设备传回来的数据，上位机进行数据处理分析后对井下通风设备进行相应的控制，如非正常情况下瓦斯浓度过高，将加大风机投人的台数，增加通风量，或者采用变频控制的风机将会自动地进行控制，使得送风量增加。

该系统具有普通风机投切工作功能和变频控制2种方式，用户可根据需要来进行选择。

5 井下监测设备

煤矿矿井瓦斯安全监测监控系统的建立，实现了监测体系连续自动监测，将瓦斯监测节点等传感器监测的瓦斯实时数据和运行状态通过网络传输到相关各级管理层的计算机，及时为生产决策提供信息，为治理瓦斯安全提供了可靠技术保障。

瓦斯浓度监测系统主要由瓦斯浓度监测设备和上位机数据采集、处理等相关软硬件组成。瓦斯浓度监测设备主要包括现场数据采集、数值滤波、现场人机接口（6按键，3.5英寸TFTr彩色液晶显示器）和RS485通信等模块，C805 1F340单片机作为微处理核心，能实现瓦斯浓度、开关量的采集和开关信号的输出，每个监测节点连接8个传感器。

对于瓦斯浓度报警值的情况，当通讯故障时，可以在井下作判断，否则，需要通过上位机决策并将命令传输到相应节点。而主动上传数据功能由瓦斯检测系统根据瓦斯浓度和瓦斯浓度变化率（其表征瓦斯涌出速率）来决定是否开启。

井下所有瓦斯传感器以8个为一组作为监控节点，分组处理，通过获得传感器节点内部、组内传感器各节点和传感器分组的组间传感器的数据，以求得到真实状态来决定组运行策略。

6 井下监测设备电源

为确保系统的安全性能和报警性能，除了提供直流电源，还选择蓄电池作为备用电源以确保系统的可靠性。

7 结语

基于MCGS开发的瓦斯监测报警系统具有功能完善、操作简单、成本低廉、运行可靠等特点，可广泛应用于煤矿瓦斯监测，减少和避免瓦斯爆炸事故。瓦斯安全监测监控在煤矿安全生产中起着举足轻重的作用，随着科技、信息及煤矿的不断进步与发展，安全监测将在煤矿安全生产中把人工与自动监测监控有机地结合起来，使矿井通风、瓦斯安全管理工作更上一个台阶，发挥出更大作用。