田有志

摘 要：為了能夠提高煤礦井下瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控的可靠性和準(zhǔn)確性，深入地研究了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在其中的應(yīng)用。首先介紹煤礦井下瓦斯遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能作用；討論煤礦井下瓦斯監(jiān)控傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)置；分析現(xiàn)代化瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的重難點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方面的重點(diǎn)等進(jìn)行綜合性的探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控；應(yīng)用

隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和煤礦安全形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，給煤礦信息化建設(shè)提出了新要求。如何更好地利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的信息資源，實(shí)現(xiàn)信息集成和共享，為煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警系統(tǒng)提供決策與支持，已成為煤礦安全領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦的生產(chǎn)工作中有著重要且廣泛的應(yīng)用，采用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)瓦斯生產(chǎn)狀況的調(diào)控和監(jiān)督，同時(shí)還可以確保在最佳狀態(tài)之下進(jìn)行煤礦井下作業(yè)。

計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括3個(gè)部分，即煤礦井下設(shè)施煤礦地上設(shè)施及連接井下和井上設(shè)施的網(wǎng)絡(luò).目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息傳輸技術(shù)以及電工電子技術(shù)正在飛速地發(fā)展，煤礦井下檢測(cè)系統(tǒng)也有了較大的進(jìn)步，從過(guò)去的單一數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳暗亩鄥?shù)監(jiān)測(cè)，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、可靠、持續(xù)地監(jiān)控煤礦井下的有害氣體，同時(shí)也能夠測(cè)試煤礦井下溫度，對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)具有重要作用。

一、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)作用

1.具有較高的安全性

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦井下瓦斯數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，建立?jì)算機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此，能監(jiān)控系統(tǒng)的瓦斯數(shù)據(jù)傳輸必須具有較強(qiáng)的安全性，為了能夠節(jié)約建網(wǎng)成本，可以利用專(zhuān)線(xiàn)接入，利用SHD傳輸平臺(tái)能夠有效地監(jiān)控各類(lèi)信息。通過(guò)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控可以對(duì)井下采掘工作面的位置進(jìn)行跟蹤。

2.具有較好的穩(wěn)定性

利用具有較高可靠性的專(zhuān)用線(xiàn)路使各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠穩(wěn)定地互聯(lián)。由于該傳輸線(xiàn)路具有誤碼率小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，因此能夠有效地保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃岳帽镜氐腟DH資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以使系統(tǒng)傳輸過(guò)程中的延時(shí)降低，同時(shí)使系統(tǒng)的可用性得到極大的提升，一旦在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)身故障，可以利用自愈保護(hù)來(lái)保障傳輸不會(huì)發(fā)生中斷?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的電源可以利用雙電源模塊設(shè)計(jì)，能夠保證混插。當(dāng)某個(gè)模塊產(chǎn)生故障時(shí)，整個(gè)體系不會(huì)陷入癱瘓。

3.具有可擴(kuò)展性

煤礦井下瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該采用模塊化設(shè)計(jì)，按照瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn)，可以靈活地配置接口模塊，因此瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能夠靈活地和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接?；谟?jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，擁有統(tǒng)一網(wǎng)管，能夠提出遠(yuǎn)端設(shè)施的帶內(nèi)網(wǎng)管，有利于對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。

除此，聯(lián)網(wǎng)除了要提供對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)功能外，還為礦井調(diào)度部門(mén)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析報(bào)警功能，使礦井有能力在第一時(shí)間內(nèi)監(jiān)管到煤礦冒險(xiǎn)作業(yè)或重大隱患生產(chǎn)行為，督促煤礦立即改正。

二、計(jì)算機(jī)在煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控中的應(yīng)用

煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是防止煤礦瓦斯事故的重要科技手段，是煤礦安全生產(chǎn)的“電子警察”，它改變了傳統(tǒng)的管理方式，提高了安全監(jiān)管的技術(shù)水平，在預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生中起到了積極的作用。

1.獲取煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)的瓦斯數(shù)據(jù)

煤礦井下瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)要求計(jì)算可以分類(lèi)識(shí)別出不同的現(xiàn)象，應(yīng)該把收集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為能夠被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)方式，系統(tǒng)可以利用瓦斯傳感器獲得相應(yīng)的瓦斯數(shù)據(jù)作為輸入，是一種物理參量，根據(jù)煤礦井下實(shí)際的工作特點(diǎn)選擇合適的瓦斯傳感器數(shù)量。

2.瓦斯數(shù)據(jù)的云計(jì)算模式處理

煤礦井下瓦斯數(shù)據(jù)的預(yù)處理主要是為了能夠消除數(shù)據(jù)的噪聲，獲得更有用的信息.當(dāng)發(fā)生瓦斯涌出的故障時(shí)，會(huì)有許多干擾因素，各因素的數(shù)據(jù)通常情況在單位上各有不同，所以，當(dāng)確定影響因素后，采取模式識(shí)別以前，進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理。

礦井瓦斯預(yù)測(cè)預(yù)警所涉及的計(jì)算源數(shù)據(jù)來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)的檢/監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，共同形成海量數(shù)據(jù)集，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份管理是進(jìn)行計(jì)算分析的基礎(chǔ)。

在數(shù)據(jù)計(jì)算上，瓦斯預(yù)測(cè)預(yù)警所涉及的計(jì)算方法主要包括大量數(shù)據(jù)的預(yù)處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)修正預(yù)測(cè)、檢/監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合處理、大量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)及調(diào)度等，在此過(guò)程中，對(duì)于計(jì)算方法的封裝與集成、對(duì)于計(jì)算性能的要求很高；從礦井瓦斯預(yù)測(cè)預(yù)警應(yīng)用的角度，礦井安全數(shù)據(jù)的集中管控已成為目前煤炭企業(yè)信息化管理的發(fā)展趨勢(shì)，以礦井的安全分析模式已成為煤礦安全管理集中控管的主流模式。因此，引入云計(jì)算模式是實(shí)現(xiàn)高效支持瓦斯預(yù)測(cè)預(yù)警應(yīng)用的有效手段。

3.確定閾值并提取數(shù)字量

可以依據(jù)產(chǎn)生瓦斯爆炸時(shí)在空氣中含有瓦斯量的多少來(lái)選取閾值，通常情況下，如果空氣中瓦斯的含量達(dá)到5%-12%時(shí)，將產(chǎn)生爆炸。所以在閾值的選擇時(shí)應(yīng)該小于5%?；谟?jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該把不同瓦斯傳感器所獲得的瓦斯數(shù)據(jù)信息和閾值對(duì)比分析，從而能夠?qū)?shù)字量信號(hào)提取出來(lái)，進(jìn)而能夠識(shí)別對(duì)象的類(lèi)別。

4.分類(lèi)決策判斷

利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將被識(shí)別對(duì)象歸為某一類(lèi)，經(jīng)過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元進(jìn)行訓(xùn)練可以獲得決策規(guī)則，然后根據(jù)該決策規(guī)則對(duì)被識(shí)別對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)，將閾值和數(shù)字量信號(hào)輸入訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)處理以后，通過(guò)輸出結(jié)果可以獲得煤礦井下瓦斯的比例是否超標(biāo)，如果發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，立即采取安全防護(hù)措施。

5.實(shí)施煤礦網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

煤礦企業(yè)一般采用大眾寬帶網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)通公司提供的電話(huà)網(wǎng)絡(luò)，傳輸監(jiān)控監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)構(gòu)建以為基礎(chǔ)的模式，建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架。該系統(tǒng)具備性能穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，用戶(hù)不僅能夠做到簡(jiǎn)便操作，還能學(xué)會(huì)如何維護(hù)和升級(jí)該系統(tǒng)軟件、煤礦數(shù)字化互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等。

煤礦安裝的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效的監(jiān)測(cè)到時(shí)刻變化的環(huán)境情況該系統(tǒng)規(guī)定：采用完全統(tǒng)一的數(shù)據(jù)值來(lái)規(guī)范、定義礦井監(jiān)控情況。

基于計(jì)算技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用，提高了工作效率，高效的改進(jìn)煤礦產(chǎn)業(yè)的安全管理體制，降低煤礦安全事故的發(fā)生概率，提高煤炭業(yè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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