在我國煤礦生產中，每年都會發生不少安全事故，其中由瓦斯而產生的安全事故相當嚴重，因此，準確檢測瓦斯的含量，并及時報警，通過煤礦瓦斯防治為重點的煤礦安全技術改造，可消除安全生產的最大隱患。本文研制的瓦斯監測報警系統使用MCGS編制界面，利用工業控制計算機的強大功能對數據進行處理，當瓦斯濃度超過預定數值時發出警報，是我國工控自動化重要的一步。軟件的報警系統包括各區段檢測點瓦斯濃度狀況監測顯示、歷史監測數據的記錄、數據查詢、報警情況記錄以及相關數據分析等多種功能，通過軟件對數據進行分析，對井下的各種狀況進行實時的檢測控制，提高了井下人員的安全性和報警的可靠性，為減少災害事故的發生提供了可靠的技術保障。

1 MCGS軟件設計界面的組成及基本功能

（1）顯示主界面，界面反應和體現裝有瓦斯監測的關鍵點，并顯示當前監測數據，主界面上還有多個空間分別對應切換到歷史監測數據的記錄、數據查詢、報警情況記錄界面。

（2）歷史監測數據的記錄，用于顯示生產過程中所有監測點的歷史數據。

（3）數據查詢、報警情況記錄界面。

瓦斯濃度監測報警系統主要由井下各監測點的瓦斯濃度測定設備和監控平臺的工業控制計算機等硬件以及瓦斯濃度數據處理等相關軟件組成。瓦斯濃度測定設備主要包括人機接口、現場數據采集、數據顯示和數據通信等模塊。

上位機（工控機）軟件MCGS瓦斯濃度處理模塊包括瓦斯數據的數據庫保存、實時數據及實時曲線顯示、歷史數據及歷史曲線顯示、報警閥值及預警曲線顯示和數據報表生成、管理和顯示。其結構如圖1所示。

圖1 結構框圖

瓦斯監測報警系統的主要功能：首先利用RS485串口通信通過各節點的瓦斯報瓦斯濃度測定儀設備實現每分鐘中采集1次數據。現場的瓦斯數據進行采集后保存在工控機數據庫中；現場的瓦斯數據以實時曲線的形式顯示當前設定時間內的瓦斯濃度，并同時顯示一條紅色的閥值曲線，以便直觀地監測和對比當前礦井中的瓦斯濃度，并可以根據用戶需要設定其它顏色以歷史曲線的形式顯示過去一段時間內的瓦斯濃度，可以更好地分析研究以往礦井中的瓦斯含量；提供多節點監測數據報表生成、顯示以及預警、報警曲線顯示，實現一定的預警、報警功能（包括現場節點報警、上位機報警）。

2 數據通訊

通訊基于RS-485通訊，波特率115200，超過1.2 km的距離采用通訊中繼器以延長通訊距離。

數據傳輸方式采用服務器端主動查詢和井下設備主動上傳數據2種方式，正常情況，井下監測設備采用被動式傳送數據，只有上位機請求數據時，其才將數據上傳，每臺監測設備都有對應的地址，由上位機定時訪問；而節點監測到瓦斯過報警值時，將以每秒1次主動上傳數據。

串口通過RS232-RS485轉接頭連接從設備，每個串口最多接入255個，如果節點超過255個還可以采用串口擴展卡。

3 瓦斯監測系統功能

（1）全部監測節點數據的采集和傳輸。

（2）對采集的數據進行運算處理、分析。

（3）超限報警與斷電控制。

（4）數據記錄、存盤。

（5）監控節點與上位機屏幕顯示。

（6）實時數據、歷史數據的圖形動態顯示。

（7）報表生成、曲線。

（8）執行操作的命令。

4 通風設備的控制

通過井下安全監測設備傳回來的數據，上位機進行數據處理分析后對井下通風設備進行相應的控制，如非正常情況下瓦斯濃度過高，將加大風機投人的臺數，增加通風量，或者采用變頻控制的風機將會自動地進行控制，使得送風量增加。

該系統具有普通風機投切工作功能和變頻控制2種方式，用戶可根據需要來進行選擇。

5 井下監測設備

煤礦礦井瓦斯安全監測監控系統的建立，實現了監測體系連續自動監測，將瓦斯監測節點等傳感器監測的瓦斯實時數據和運行狀態通過網絡傳輸到相關各級管理層的計算機，及時為生產決策提供信息，為治理瓦斯安全提供了可靠技術保障。

瓦斯濃度監測系統主要由瓦斯濃度監測設備和上位機數據采集、處理等相關軟硬件組成。瓦斯濃度監測設備主要包括現場數據采集、數值濾波、現場人機接口（6按鍵，3.5英寸TFTr彩色液晶顯示器）和RS485通信等模塊，C805 1F340單片機作為微處理核心，能實現瓦斯濃度、開關量的采集和開關信號的輸出，每個監測節點連接8個傳感器。

對于瓦斯濃度報警值的情況，當通訊故障時，可以在井下作判斷，否則，需要通過上位機決策并將命令傳輸到相應節點。而主動上傳數據功能由瓦斯檢測系統根據瓦斯濃度和瓦斯濃度變化率（其表征瓦斯涌出速率）來決定是否開啟。

井下所有瓦斯傳感器以8個為一組作為監控節點，分組處理，通過獲得傳感器節點內部、組內傳感器各節點和傳感器分組的組間傳感器的數據，以求得到真實狀態來決定組運行策略。

6 井下監測設備電源

為確保系統的安全性能和報警性能，除了提供直流電源，還選擇蓄電池作為備用電源以確保系統的可靠性。

7 結語

基于MCGS開發的瓦斯監測報警系統具有功能完善、操作簡單、成本低廉、運行可靠等特點，可廣泛應用于煤礦瓦斯監測，減少和避免瓦斯爆炸事故。瓦斯安全監測監控在煤礦安全生產中起著舉足輕重的作用，隨著科技、信息及煤礦的不斷進步與發展，安全監測將在煤礦安全生產中把人工與自動監測監控有機地結合起來，使礦井通風、瓦斯安全管理工作更上一個臺階，發揮出更大作用。