摘  要：JCB-A120A甲烷检测仪与传统甲烷检测仪相比，结构上增加了存储介质、通信接口、时钟电路、地址信息钮，随机配有甲烷检测管理软件，可以较好地解决目前煤矿中使用的便携式甲烷检测仪在安全检查中存在的诸如：空班漏检、跑点不到位、随意填写检测结果、检测数据的人工记录和数据的简单处理等问题。

关键词：甲烷检测仪；智能型；工业试验；可记忆

中图分类号：TD712．55；TPl8  文献标识码：B  文章编号：0253-2336(2006)02-0063-03

对矿井甲烷进行检测，并对检测数据及时处理、分析是矿井安全生产的基本保障。JCB- A120A便携式可记忆智能甲烷检测仪的研制，就是为了解决现有便携仪存在的不能控制检测人员空班漏检、跑点不到位、随意填写检测结果的现象及数据的人工记录和整理，以及固定监测设备成本高、监测范围局限等问题。并充分考虑到占我国产煤量一半以上的中小煤矿的实际情况，它具有成本低廉，检测性能先进等突出特点。

    JCB-A120A便携式可记忆智能甲烷检测仪系统组成如图1所示。

其由3部分组成：具有信息存储和输入/输出接口功能，能连续地以数字显示甲烷含量，并可进行声光报警的便携式甲烷检测仪；用于确定检测地点的不可拆除地址信息钮；甲烷检测管理软件。

    (1)便携式甲烷检测仪的电路构成是在传统甲烷检测仪^[1]的基础上增加了信息存储介质、输入/输出接口电路和时钟电路。存储介质主要存储甲烷浓度、检测地点、时间、检测人员等检测参数，记录全部操作过程(甲烷检查人员是否按时限到达指定的工作地点，是否正确地操作了检测仪)，检测参数不可更改；输入／输出接口电路既可与微机串行接口相接传输信息，又可与地址信息钮相接读取检测地址参数；时钟电路用于控制检测时间。

    (2)不可拆除地址信息钮是记录检测地点地址的既可写入，又可读取，带有不锈钢外壳的本质安全器件。通过在井下一些需要检测的区域安设定点不可拆除信息钮，可以促使检测人员在规定的时间内按要求去相应的地点进行甲烷检测工作。

(3)甲烷检测管理系统，包括计划任务管理(制定检测方案、配发检测任务)、数据处理和汇总、生成任意检测时间段的报表和建议处理措施等模块。

    安全检测人员根据随甲烷检测仪配备的甲烷检测管理系统制定的工作方案，在指定的时间到达指定的地点进行检测工作。在每次检测甲烷时，用输入／输出接口电路接触地址信息钮，与此同时，在控制电路控制下，矿井气体经过甲烷检测电路测定后，将甲烷浓度值存人存储电路，并存储检测时间和地址信息。如果甲烷浓度超限，则通过声光提示电路发出声光报警。所有检测任务完成后，通过仪器输入／输出接口电路传递信息到甲烷检测管理系统。甲烷检测管理系统可根据实际需要对界面进行设置，方便地设定检测地点、时间、检测人员，实现多个检测仪、多人员、多地点管理。

检测仪收集的数据通过系统生成不可更改、删除的数据库，通过判断这些数据，自动判定安全检测人员的任务完成情况。如果有任何漏检、错检及有关检测参数异常时系统会发出预警信号。能够自动生成用户所需的有关统计报表和曲线，并提供处理参考意见，供安全管理人员参考以便决策。可以记录管理人员对报表的处理意见。可以分析、处理、显示、查询、打印、记录全部检测数据及过程参数。

    该设备的工作参数(检测地点、时间、检测人员识别码等)不可以任意调整，由掌握设定口令的专人通过甲烷检测管理系统设定。设定好后如再更改系统便会记录全部操作步骤，并保留原设置，从而在技术上保证了设备多参数特性的可靠性。

    每次检测前由管理人员通过甲烷检测管理系统设定、下达检测任务，管理系统自动生成每次检测任务派工单(包括检测路线、地点、时间、人员)，任务执行完后管理系统自动核对任务执行情况，以确保检测任务计划的严密性、准确性，避免随意性、模糊性。

安全检测人员根据管理系统制定的工作方案进行安全检查工作，系统要求在指定的时间到达指定的地点进行检测工作，该点采集的数据将自动存储在检测仪器内。完成该点任务后进行下一点的检测工作，全部任务完成后返回到地面，通过仪器数据输出接口传递信息到矿井管理计算机。

    与现有各种甲烷检测仪器相比其突出特点是：

    (1)从组成结构看增加了存储介质、通信接口、时钟电路、地址信息钮和甲烷检测管理软件。

    (2)从检测内容看采集的信息具有多参数性。

    (3)从信息的记录、传输和处理方式看，具有客观、自动、只读和智能性。

(4)从管理方式看变主观管理为客观管理。

    (1)对检验仪的结构、技术性能进行试验，并检验在现场实际使用过程中的整机稳定性和可操作性，特别是检验检测甲烷的热敏催化元件在现场环境中的灵敏度及稳定性。

    (2)检验甲烷浓度测定的可靠性及准确性。

    (3)检验甲烷检测管理系统的可操作性，以及程序的功能能否满足煤矿安全管理的要求，是否符合有关煤矿安全管理的法律、法规和要求^[2]。

(4)试验地址信息钮的固定方式。

在1240水平106工作面上隅角及其回风巷以及1180水平东103甲烷排放巷各布置测点，地址信息钮固定在工作面支架或巷道棚架上。用矿井使用的AQO-1光干涉甲烷检测仪及KGJl6固定检测探头分别作为甲烷浓度测定的对比仪器。其中，光干涉甲烷检测仪由于性能稳定、准确性较高而作为主对比仪器，固定检测探头作为辅助对比仪器。按照矿井正常的检测制度，分3班进行实测试验。 JCB-A120A甲烷检测仪及AQD-1光干涉甲烷检测仪各准备了4台，其中3台试验，l台备用。试验开始前按规定用同一气样对JCB-A120A甲烷检测仪、AQD-1光干涉甲烷检测仪及KGJl6固定监测探头进行了标校。试验开始后，按规定对JCB- A120A检测仪及KGJl6固定检测探头每周标校1次，光干涉甲烷检测仪半年标校1次。每组实测数据由JCB-A120A甲烷检测仪、AQD-1光干涉甲烷检测仪及KGJl6固定检测探头在同一测点、同一时间段分别测得。

    工业性试验可划分为2个阶段：第一阶段从2002年9月3～18日，实验结果见表1；

第二阶段从2002年9月28日～2003年4月16日。分析第一阶段试验所测的数据，JCB-A120A甲烷检测仪在井下实测中整机性能、浓度显示及声光报警正常。实测甲烷浓度与对比仪器所测数据相比具有如下一些特点：

    (1)JCB-A120A甲烷检测仪、光干涉甲烷检测仪及固定检测探头的实测数据随时间变化趋势一致性较好(图2)，JCB-A120A甲烷检测仪与光干涉甲烷检测仪实测甲烷浓度数据回归线趋势也基本一致(图3)，这说明JCB-A120A甲烷检测仪整体设计及电路系统是可靠的。

    (2)JCB-A120A甲烷检测仪实测数据、光干涉甲烷检测仪及固定检测探头实测数据均不相同：JCB-A120A甲烷检测仪<光干涉甲烷检测仪<固定检测探头。即JCB-A120A甲烷检测仪所测甲烷浓度数值偏小。JCB-A120A甲烷检测仪与光干涉甲烷检测仪的平均误差值为-0.16，而固定检测探头与光干涉甲烷检测仪的平均误差值为+0.01。可见对比仪器光干涉甲烷检测仪与固定检测探头检测数据可信，而试验仪器JCB-A120A甲烷检测仪实测误差太大。分析JCB-A120A甲烷检测仪所测甲烷浓度数值偏小的主要原因：一是由于试验仪器甲烷浓度计算所依据的回归线是在嘉兴实验室所做，与矿井实际空气物理环境(湿度、温度、气压)差异较大；二是检测甲烷的热敏催化元件检测前按设计要求需要开机预热15min以上，但检测人员往往开机后直接测定；三是由于该仪器在设计上规定，如要存储信息，仪器通信接口必须与地址信息钮相接触，但由于将地址信息钮固定在工作面或巷道支架上，因此，实验仪器所测数据为巷道(或工作面)周边甲烷浓度。

根据对实测数据的分析，考虑到井下空气物理环境，修订了计算参数，并在现场对仪器进行了标校。同时，改变直接固定地址信息钮在支架(棚架)上的方式，用长1.6m的铁链(8号钢丝制作)将地址信息钮固定在支架上，平时将地址信息钮挂起。经过改进与2002年9月28日再次进行试验，在第二阶段的实验中，整个过程正常，试验结果令人满意，两种仪器所测数据吻合较好，平均误差为-0.01。同时，在这一阶段，对甲烷检测管理系统按照现场的要求和实际进行了修改。

    经过6个月的工业性试验表明，JCB-A120A可记忆智能甲烷检测仪在现场实际使用过程中，测量范围及基本误差、报警、工作时间、数据保存、电池组性能等主要技术指标和功能符合设计要求；整机稳定性较好，操作简便，适应煤矿井下安全检测的环境和技术要求；所选甲烷热敏催化元件的灵敏度及稳定性符合国家有关要求；甲烷检测管理软件系统操作方便，系统稳定。

参考文献：[1]  钱德群．矿井通风安全仪器及监测系统[M]．北京：煤炭工业出版社，1991．

[2]  国家煤矿安全监察局．煤矿安全规程[M]．北京：煤炭工业出版社，2004．