導(dǎo)語：煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

安全監(jiān)控系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)工作中人工監(jiān)管的方式，大大提高了煤礦生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)的可控性。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及煤礦安全生產(chǎn)需求的提高，安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化、創(chuàng)新化發(fā)展勢(shì)在必行。經(jīng)過安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)還存在一定的缺陷，智能化水平有待提升。為不斷提高我國煤礦安全生產(chǎn)水平，融入更多高新技術(shù)，需要對(duì)其現(xiàn)狀及未來發(fā)展對(duì)策進(jìn)行分析。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入。1.1.1系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)框架分為采集層、傳輸層、持久層和應(yīng)用層四部分。（1）采集層負(fù)責(zé)對(duì)礦下環(huán)境、設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行采集。結(jié)合礦用無線傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常信號(hào)位置的自動(dòng)化識(shí)別。采集層中融入自我調(diào)節(jié)、自我校正技術(shù)，可有效保證傳感器在井下運(yùn)行的可靠性，同時(shí)還可對(duì)自身故障、異常展開自動(dòng)診斷。（2）傳輸層包括有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸依靠以太網(wǎng)，主要用于地上數(shù)據(jù)信息的傳遞和通信。無線網(wǎng)則服務(wù)于礦下，通過ZigBee技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦下信息的精準(zhǔn)傳遞。（3）持久層引入云計(jì)算技術(shù)，可對(duì)采集到的各類煤礦信息進(jìn)行整理、分類和分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的合理化利用。持久層通過邏輯判斷，將不同數(shù)據(jù)準(zhǔn)確劃分到相應(yīng)的模塊，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間的聯(lián)動(dòng)反應(yīng)，提高業(yè)務(wù)部署時(shí)效性，同時(shí)節(jié)約安全監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行成本。（4）應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)分析、信息檢測(cè)、協(xié)調(diào)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、專家分析、安全預(yù)警等。如圖1所示，為基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦安全智能監(jiān)控系統(tǒng)框架。1.1.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要包括WebAccess、視頻監(jiān)控軟件和SQLServer數(shù)據(jù)庫。依托以上軟件，可實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)煤礦生產(chǎn)的全過程監(jiān)管，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、報(bào)表輸出、在線監(jiān)控等。無線傳感器采集礦下作業(yè)信息，在監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、整理和分析，評(píng)估生產(chǎn)環(huán)境安全性，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、共享和安全存儲(chǔ)。將高清攝像與視頻監(jiān)控軟件相結(jié)合，對(duì)采集到的視頻信息進(jìn)行編碼、壓縮和傳輸。視頻信號(hào)被傳輸至監(jiān)控中心后，結(jié)合安全監(jiān)控需求對(duì)其進(jìn)行處理、提取和分析，并結(jié)根據(jù)分析結(jié)果做出安全管理決策。1.1.3系統(tǒng)功能創(chuàng)新。（1）監(jiān)控界面優(yōu)化。考慮到安全管理人員在使用智能化安全監(jiān)管系統(tǒng)時(shí)的便捷性，監(jiān)控界面利用組態(tài)軟件，呈現(xiàn)由傳感器傳輸回的礦下監(jiān)控畫面，并清晰顯示各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。界面中涵蓋報(bào)表輸出、曲線生成、預(yù)警信息查詢等功能按鍵，為人機(jī)交互提供便利。（2）數(shù)據(jù)庫優(yōu)化。為使智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)不斷適應(yīng)煤礦生產(chǎn)安全管理需求，將系統(tǒng)原本的數(shù)據(jù)庫升級(jí)為SQLServer數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫可通過ODBC接口，實(shí)現(xiàn)與原數(shù)據(jù)庫的高速數(shù)據(jù)傳輸，將多個(gè)數(shù)據(jù)庫聯(lián)合使用。（3）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過視頻嵌入技術(shù)，在礦下安裝多臺(tái)云攝像設(shè)備，全面采集礦下動(dòng)態(tài)畫面，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)傳輸至地面。（4）瓦斯泄漏報(bào)警。在煤礦生產(chǎn)過程中，瓦斯泄漏、瓦斯爆炸是引發(fā)安全事故的主要原因。在智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)中提前設(shè)置礦下瓦斯安全警示值，當(dāng)無線傳感器檢測(cè)到的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到這一警示值后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，并對(duì)井下環(huán)境的安全系數(shù)進(jìn)行評(píng)估，迅速做出處理反饋，提示井下人員進(jìn)行檢查或選擇疏散。（5）遠(yuǎn)程控制功能。遠(yuǎn)程控制功能能夠在智能化安全監(jiān)控中心，直接對(duì)平臺(tái)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程分析和處理。對(duì)比實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)及系統(tǒng)中存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，判斷是否存在安全異常，進(jìn)而準(zhǔn)確下達(dá)安全指令，確保井下作業(yè)安全。1.2礦用無線傳感器的引入。礦用無線傳感器存在多種類型，以采集礦井內(nèi)甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水位、溫度、濕度、風(fēng)壓、巷道壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將采集到的信息安全、迅速傳輸回地面監(jiān)控中心，通過對(duì)礦下各類環(huán)境參數(shù)變動(dòng)趨勢(shì)的分析及異常參數(shù)的挖掘，評(píng)價(jià)煤礦生產(chǎn)安全系數(shù)，并對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)控。煤礦智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入的礦用無線傳感器，主要對(duì)瓦斯、溫度、風(fēng)速等參數(shù)數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)，可適應(yīng)多種礦下運(yùn)行環(huán)境，且通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得以往數(shù)據(jù)傳輸緩慢的問題得到極大改善，幾乎可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦下情況的時(shí)時(shí)在線監(jiān)控。1.2.1網(wǎng)絡(luò)選型。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)礦下網(wǎng)絡(luò)選用物聯(lián)網(wǎng)，地上部分則依托因特網(wǎng)。為使無線傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸達(dá)到足夠的安全性和高效性，建議使用ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該技術(shù)的穩(wěn)定性極高，可適應(yīng)多種復(fù)雜、惡劣的運(yùn)行條件，且其可擴(kuò)展空間大、布施簡(jiǎn)便、應(yīng)用成本較低，因此非常適合將其引入到煤礦生產(chǎn)的安全控制工作當(dāng)中。而地上監(jiān)控中心的環(huán)境條件要明顯優(yōu)于礦下，因特網(wǎng)已經(jīng)可充分滿足其對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸、通信的要求。地面數(shù)據(jù)傳輸以有線方式進(jìn)行，數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)被發(fā)送至具備存儲(chǔ)功能的任務(wù)管理器，準(zhǔn)備開展數(shù)據(jù)分析、檢測(cè)等工作。1.2.2硬件設(shè)計(jì)。以ZigBee技術(shù)為依托的礦用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)包括任務(wù)管理器、網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)匯集模塊和采集終端四個(gè)部分。其中，采集終端涵蓋負(fù)責(zé)檢測(cè)各類環(huán)境安全信號(hào)的無線傳感器，可對(duì)井下數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和傳輸。終端傳感器的布置分為移動(dòng)監(jiān)測(cè)和固定監(jiān)測(cè)兩部分，移動(dòng)監(jiān)測(cè)由井下作業(yè)人員隨身攜帶，用于采集其活動(dòng)范圍內(nèi)的環(huán)境信號(hào)；固定監(jiān)測(cè)則被分別布置在井下各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置。選用CC2530片上系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)行溫度要求、外觀尺寸、兼容性、FLASH大小等方面均得到明顯的優(yōu)化。CC2530與單片機(jī)相結(jié)合，可編程閃存達(dá)到256B，并提供21個(gè)GPIO接口，形成完整的井下網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)匯集模塊能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總和轉(zhuǎn)發(fā)，其通信模式為有線與無線相結(jié)合的方式，作為整個(gè)系統(tǒng)中的連接、協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展案例

2.1案例背景簡(jiǎn)介。潞安郭莊煤礦核定生產(chǎn)能力為180萬t/a，礦井類型為高瓦斯礦，礦下采取抽出方式進(jìn)行通風(fēng)。該煤礦原用安全監(jiān)控系統(tǒng)型號(hào)為KJ73N，配合專門的安全監(jiān)管部門負(fù)責(zé)礦下生產(chǎn)安全監(jiān)管。原安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸形式為環(huán)網(wǎng)，終端傳感裝置與監(jiān)控分站采用單頻傳輸。信息傳遞過程極易受到復(fù)雜礦下作業(yè)環(huán)境的影響，曾出現(xiàn)多次因數(shù)據(jù)失真而導(dǎo)致的誤報(bào)問題。此外，傳感器的功能相對(duì)單一，有效傳輸距離有限，且無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，礦下安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)易丟失。2.2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化改進(jìn)方案。潞安郭莊煤礦響應(yīng)國家安全生產(chǎn)號(hào)召，歷時(shí)6個(gè)多月于2018年3月完成了對(duì)原本的安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造?？紤]到不同安全監(jiān)測(cè)參數(shù)的特點(diǎn)，傳感器選型方面將激光傳感器、多參數(shù)傳感器、自診斷傳感器等設(shè)備交叉使用，以保證數(shù)據(jù)獲取的靈敏度。并在礦下安全高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，配合ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取礦下高清動(dòng)態(tài)畫面。升級(jí)改造后的KJ73X安全監(jiān)控系統(tǒng)，使用了傳輸數(shù)字化，提高抗電磁干擾能力，提升傳感器的防護(hù)等級(jí)，完善報(bào)警、斷電等控制功能，支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合等13個(gè)方面。系統(tǒng)升級(jí)改造增強(qiáng)了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、靈敏性、可靠性、穩(wěn)定性和易維護(hù)性，確保了安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

3結(jié)論

現(xiàn)代信息技術(shù)的涌現(xiàn)給煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)帶來更多優(yōu)秀的方案，促使安全監(jiān)控系統(tǒng)功能不斷完善，礦下安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防及控制能力顯著提升。隨著煤礦行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其安全監(jiān)控系統(tǒng)將面臨更多挑戰(zhàn)。行業(yè)應(yīng)全面樹立智能化安全管理意識(shí)，重視高新技術(shù)的引入，以打造符合煤礦安全生產(chǎn)要求的智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)，促使煤礦生產(chǎn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]黃祥祥,李鵬,王桂婷.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)及未來展望[J].山東煤炭科技,2018(11):86-87.

[2]徐江陵.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].煤炭技術(shù),2018,37(08):229-231.

[3]汪叢笑.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].工礦自動(dòng)化,2017,43(11):5-10.

作者:張軍勝 李長(zhǎng)營(yíng) 單位:山西潞安郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司