導語：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，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)安全風險的可控性。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)展勢在必行。經(jīng)過安全監(jiān)控系統(tǒng)應用實踐總結，發(fā)現(xiàn)當前系統(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，需要對其現(xiàn)狀及未來發(fā)展對策進行分析。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術的引入。1.1.1系統(tǒng)框架設計?；谖锫?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、持久層和應用層四部分。（1）采集層負責對礦下環(huán)境、設備的實時狀態(tài)信息進行采集。結合礦用無線傳感器，實現(xiàn)對異常信號位置的自動化識別。采集層中融入自我調(diào)節(jié)、自我校正技術，可有效保證傳感器在井下運行的可靠性，同時還可對自身故障、異常展開自動診斷。（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)則服務于礦下，通過ZigBee技術，實現(xiàn)礦下信息的精準傳遞。（3）持久層引入云計算技術，可對采集到的各類煤礦信息進行整理、分類和分析，實現(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)準確劃分到相應的模塊，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)中各個模塊之間的聯(lián)動反應，提高業(yè)務部署時效性，同時節(jié)約安全監(jiān)控系統(tǒng)的運行成本。（4）應用層主要負責大數(shù)據(jù)分析、信息檢測、協(xié)調(diào)控制、遠程監(jiān)控、專家分析、安全預警等。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)軟件設計。基于物聯(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，可實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)對煤礦生產(chǎn)的全過程監(jiān)管，并進行風險預警、報表輸出、在線監(jiān)控等。無線傳感器采集礦下作業(yè)信息，在監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進行篩選、整理和分析，評估生產(chǎn)環(huán)境安全性，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、共享和安全存儲。將高清攝像與視頻監(jiān)控軟件相結合，對采集到的視頻信息進行編碼、壓縮和傳輸。視頻信號被傳輸至監(jiān)控中心后，結合安全監(jiān)控需求對其進行處理、提取和分析，并結根據(jù)分析結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，并清晰顯示各項監(jiān)測參數(shù)的實時數(shù)據(jù)。界面中涵蓋報表輸出、曲線生成、預警信息查詢等功能按鍵，為人機交互提供便利。（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)庫升級為SQLServer數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫可通過ODBC接口，實現(xiàn)與原數(shù)據(jù)庫的高速數(shù)據(jù)傳輸，將多個數(shù)據(jù)庫聯(lián)合使用。（3）實時動態(tài)監(jiān)控。通過視頻嵌入技術，在礦下安裝多臺云攝像設備，全面采集礦下動態(tài)畫面，并通過無線網(wǎng)絡將信號傳輸至地面。（4）瓦斯泄漏報警。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)中提前設置礦下瓦斯安全警示值，當無線傳感器檢測到的瓦斯?jié)舛冗_到這一警示值后，系統(tǒng)自動進行報警，并對井下環(huán)境的安全系數(shù)進行評估，迅速做出處理反饋，提示井下人員進行檢查或選擇疏散。（5）遠程控制功能。遠程控制功能能夠在智能化安全監(jiān)控中心，直接對平臺接收到的數(shù)據(jù)進行遠程分析和處理。對比實時環(huán)境數(shù)據(jù)及系統(tǒng)中存儲的歷史數(shù)據(jù)，判斷是否存在安全異常，進而準確下達安全指令，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、風壓、巷道壓力的實時數(shù)據(jù)，將采集到的信息安全、迅速傳輸回地面監(jiān)控中心，通過對礦下各類環(huán)境參數(shù)變動趨勢的分析及異常參數(shù)的挖掘，評價煤礦生產(chǎn)安全系數(shù)，并對安全風險進行監(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，主要對瓦斯、溫度、風速等參數(shù)數(shù)值進行檢測，可適應多種礦下運行環(huán)境，且通過無線網(wǎng)絡進行數(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，幾乎可實現(xiàn)對礦下情況的時時在線監(jiān)控。1.2.1網(wǎng)絡選型。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設礦下網(wǎng)絡選用物聯(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)傳輸達到足夠的安全性和高效性，建議使用ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術，該技術的穩(wěn)定性極高，可適應多種復雜、惡劣的運行條件，且其可擴展空間大、布施簡便、應用成本較低，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)可充分滿足其對網(wǎng)絡傳輸、通信的要求。地面數(shù)據(jù)傳輸以有線方式進行，數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)被發(fā)送至具備存儲功能的任務管理器，準備開展數(shù)據(jù)分析、檢測等工作。1.2.2硬件設計。以ZigBee技術為依托的礦用無線傳感器網(wǎng)絡硬件系統(tǒng)包括任務管理器、網(wǎng)關、數(shù)據(jù)匯集模塊和采集終端四個部分。其中，采集終端涵蓋負責檢測各類環(huán)境安全信號的無線傳感器，可對井下數(shù)據(jù)進行實時采集和傳輸。終端傳感器的布置分為移動監(jiān)測和固定監(jiān)測兩部分，移動監(jiān)測由井下作業(yè)人員隨身攜帶，用于采集其活動范圍內(nèi)的環(huán)境信號；固定監(jiān)測則被分別布置在井下各個監(jiān)測點位置。選用CC2530片上系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運行溫度要求、外觀尺寸、兼容性、FLASH大小等方面均得到明顯的優(yōu)化。CC2530與單片機相結合，可編程閃存達到256B，并提供21個GPIO接口，形成完整的井下網(wǎng)絡系統(tǒng)。數(shù)據(jù)匯集模塊能夠進行數(shù)據(jù)的匯總和轉(zhuǎn)發(fā)，其通信模式為有線與無線相結合的方式，作為整個系統(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行通風。該煤礦原用安全監(jiān)控系統(tǒng)型號為KJ73N，配合專門的安全監(jiān)管部門負責礦下生產(chǎn)安全監(jiān)管。原安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸形式為環(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)失真而導致的誤報問題。此外，傳感器的功能相對單一，有效傳輸距離有限，且無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，礦下安全監(jiān)控數(shù)據(jù)易丟失。2.2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化改進方案。潞安郭莊煤礦響應國家安全生產(chǎn)號召，歷時6個多月于2018年3月完成了對原本的安全監(jiān)控系統(tǒng)進行智能化改造?？紤]到不同安全監(jiān)測參數(shù)的特點，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，實時獲取礦下高清動態(tài)畫面。升級改造后的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，提升傳感器的防護等級，完善報警、斷電等控制功能，支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合等13個方面。系統(tǒng)升級改造增強了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的準確性、靈敏性、可靠性、穩(wěn)定性和易維護性，確保了安全監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。

3結論

現(xiàn)代信息技術的涌現(xiàn)給煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設帶來更多優(yōu)秀的方案，促使安全監(jiān)控系統(tǒng)功能不斷完善，礦下安全風險預防及控制能力顯著提升。隨著煤礦行業(yè)的進一步發(fā)展，其安全監(jiān)控系統(tǒng)將面臨更多挑戰(zhàn)。行業(yè)應全面樹立智能化安全管理意識，重視高新技術的引入，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

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作者:張軍勝 李長營 單位:山西潞安郭莊煤業(yè)有限責任公司