鄭迎春 宋聰聰

摘 要：在分析信息技術(shù)在煤礦瓦斯監(jiān)控工作中的應(yīng)用動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)上，探討了當(dāng)前信息技術(shù)在煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警應(yīng)用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，構(gòu)建了基于C/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦工作面瓦斯含量的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)；預(yù)警

中圖分類(lèi)號(hào)：P208；TP389.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）15-0167-02

雖然當(dāng)前煤礦企業(yè)通過(guò)對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的整頓與改革，使得煤礦的生產(chǎn)作業(yè)安全性得到了明顯提高，但是依然存在一定的問(wèn)題。在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，在瓦斯監(jiān)控和管理工作中合理利用信息技術(shù)，已經(jīng)成為了大部分煤礦保證生產(chǎn)安全、提高生產(chǎn)作業(yè)效率的重要途徑。

1 信息技術(shù)在煤礦瓦斯監(jiān)控工作中的應(yīng)用動(dòng)態(tài)

從上世紀(jì)的八十年代開(kāi)始，我國(guó)已經(jīng)從西方國(guó)家首次引入礦井監(jiān)控系統(tǒng)，并在部分大型煤礦中進(jìn)行了使用。之后，根據(jù)引進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)的技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)，相繼自主開(kāi)發(fā)了KJ2、KJ4 等型號(hào)的監(jiān)控系統(tǒng)，并利用WebGIS等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦瓦斯信息的監(jiān)測(cè)管理，極大的提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，為煤礦的安全生產(chǎn)提供了有效保障。但是，在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用、操作和系統(tǒng)管理工作中，依然存在著一些問(wèn)題，主要包括這樣幾個(gè)方面：

①在應(yīng)用信息技術(shù)開(kāi)展瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中缺乏一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系，因此在不同系統(tǒng)之間難以進(jìn)行有效的信息融合，使得系統(tǒng)功能擴(kuò)充難以持續(xù)進(jìn)行；②在監(jiān)測(cè)過(guò)程中系統(tǒng)、線路、傳感器和電源故障等容易引發(fā)預(yù)警系統(tǒng)錯(cuò)誤響應(yīng)的情況；③大部分煤礦使用的監(jiān)控系統(tǒng)多為綜合型，主要是通過(guò)安全參數(shù)對(duì)瓦斯進(jìn)行監(jiān)控，不能掌握其中的主要細(xì)節(jié)，難以進(jìn)行精確的預(yù)警與決策；④系統(tǒng)的傳感器靈敏度不足，雖然當(dāng)前瓦斯傳感器的類(lèi)型較多，但是依然以催化燃燒式傳感器為主，壽命較短、穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)信息監(jiān)控不全面的情況。

2 存在的主要問(wèn)題

2.1 信息技術(shù)應(yīng)用管理制度不夠完善

雖然我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，但是煤礦企業(yè)在利用信息技術(shù)構(gòu)建瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程中依然存在著管理制度不夠健全，管理措施不夠完善的問(wèn)題。尤其是在一些國(guó)有大型煤炭企業(yè)快速發(fā)展的背景下，眾多的中小型煤礦經(jīng)營(yíng)發(fā)展空間縮小，受到自身利潤(rùn)空間的限制，通常不會(huì)使用先進(jìn)的信息技術(shù)構(gòu)建對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，這些都使得信息技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量受到限制。因此，在利用信息技術(shù)對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)企業(yè)自身使用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，制定出相應(yīng)的管理制度和規(guī)范，從而保證煤礦監(jiān)測(cè)、預(yù)警的目的得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 企業(yè)內(nèi)部對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用管理不盡合理

信息技術(shù)及以之為基礎(chǔ)構(gòu)建的內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了現(xiàn)代煤礦企業(yè)開(kāi)展瓦斯監(jiān)測(cè)及管理工作的有效方法。信息技術(shù)、系統(tǒng)管理制度措施等都會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果和預(yù)警效果產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的影響。但是，煤礦企業(yè)內(nèi)部的管理機(jī)制才是影響信息技術(shù)應(yīng)用水平的最根本因素。就目前情況來(lái)看，我國(guó)大部分的煤礦企業(yè)內(nèi)部管理機(jī)制及管理理念依然存在著較為落后的情況，并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化的經(jīng)營(yíng)，由于受到諸多行政因素的干預(yù)和影響，也沒(méi)有形成獨(dú)立的管理體系，導(dǎo)致瓦斯監(jiān)測(cè)及預(yù)警應(yīng)用技術(shù)的管理工作不到位，相應(yīng)的信息技術(shù)不能得到有效的應(yīng)用。

2.3 信息技術(shù)的應(yīng)用水平參差不齊

在應(yīng)用信息技術(shù)開(kāi)展煤礦的瓦斯監(jiān)測(cè)及預(yù)警工作中，煤礦企業(yè)自身是信息技術(shù)的使用及管理機(jī)構(gòu)。為了保證煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的功能得以充分發(fā)揮，必須在煤炭企業(yè)的內(nèi)部構(gòu)建一個(gè)成員團(tuán)結(jié)、技術(shù)力量雄厚的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍。但是，由于此前煤礦企業(yè)每年都有很大的生產(chǎn)任務(wù)，大多數(shù)的企業(yè)在任務(wù)量的壓力下以追求自身利益的最大化為目的，往往會(huì)以較低成本安排一些不具備專(zhuān)業(yè)信息技術(shù)能力、綜合素質(zhì)整體能力不高的人對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的進(jìn)行操作，這些人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能達(dá)不到正常的要求，影響了煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)工作效能地充分發(fā)揮。

3 基于信息技術(shù)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)

本文在構(gòu)建煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息系統(tǒng)的過(guò)程中，使用WebGIS、WSN 等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦井下工作面瓦斯?jié)舛鹊认嚓P(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并通過(guò)設(shè)置對(duì)應(yīng)的閾值對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行預(yù)警。利用信息技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展，通過(guò)加強(qiáng)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)分析功能，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)綜合功能的提升。

同時(shí)，在系統(tǒng)的具體構(gòu)建過(guò)程中還重點(diǎn)關(guān)注了設(shè)備安裝的便捷性和入手的簡(jiǎn)單性需求。在構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，首先應(yīng)用WSN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員不能到達(dá)的危險(xiǎn)區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦工作面瓦斯?jié)舛鹊娜姹O(jiān)控，可以在盡量減少節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作面的覆蓋；然后再將各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)獲得的信息利用WSN網(wǎng)絡(luò)傳送到地面，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦工作面瓦斯的監(jiān)控與預(yù)警處理。在這個(gè)監(jiān)控過(guò)程中，瓦斯傳感器通過(guò)自由組合構(gòu)建成為相應(yīng)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，并將數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)的中心節(jié)點(diǎn)，然后由中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送到各個(gè)計(jì)算機(jī)終端，借助WebGIS技術(shù)對(duì)采掘現(xiàn)場(chǎng)的瓦斯分布情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)警。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以信息技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)和設(shè)備的支持下，在煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要使用了監(jiān)控主機(jī)設(shè)備、傳感器和WSN網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)施監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，如果需要監(jiān)測(cè)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程對(duì)接，那么只需接入Internet網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)。

監(jiān)控主機(jī)設(shè)備：煤礦井下瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)使用的是C/S的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，終端服務(wù)設(shè)備使用SuperMapIS.net 6，即地理信息發(fā)布與開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)設(shè)備的GIS接口將二次開(kāi)發(fā)獲得的相關(guān)功能模塊嵌入系統(tǒng)中，豐富該系統(tǒng)的功能。同時(shí)，將監(jiān)控主機(jī)設(shè)備與VisualStudio 2008結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端的開(kāi)發(fā)，在服務(wù)器配置工作之前及時(shí)啟用，并借助SuperMap Desk pro 6對(duì)采掘區(qū)域地圖進(jìn)行制作，為需要監(jiān)控的采礦區(qū)域提供地圖目錄。

WSN網(wǎng)絡(luò)：WSN網(wǎng)絡(luò)中包含無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等，構(gòu)建成WSN網(wǎng)絡(luò)的主要部分。在實(shí)際的煤礦開(kāi)采工作中，由于受到地質(zhì)條件的限制，井下的采掘通道通常是非常復(fù)雜的，因此要保障瓦斯監(jiān)控與預(yù)警工作的安全性和可靠性并不是一件容易的事情，所以很有必要在采掘通道里根據(jù)地形情況和距離的遠(yuǎn)近分別安裝一定數(shù)量的報(bào)警器，并利用傳感器把他們連接起來(lái)，從而形成了一個(gè)局域性的信息流通網(wǎng)絡(luò)，之后才能將該網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)到的瓦斯含量信息及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)送到地面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警功能。

3.3 監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行流程

瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)警流程，如圖1所示。

傳感器網(wǎng)絡(luò)利用分布在采掘工作面的節(jié)點(diǎn)收集各個(gè)具體位置的信息，然后將獲得的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到附近的中心節(jié)點(diǎn)，最終將數(shù)據(jù)和具體的位置識(shí)別號(hào)發(fā)送到主機(jī)中，并在可視化的界面中實(shí)時(shí)顯示采集獲得的信息。之后，在地圖中采取分布式的方式將井下實(shí)時(shí)情況體現(xiàn)出來(lái)，最后在WebGIS 服務(wù)器中對(duì)數(shù)據(jù)和設(shè)備的識(shí)別號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)。一旦發(fā)現(xiàn)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的瓦斯含量超出了預(yù)先設(shè)置的閾值，主機(jī)將立即發(fā)出報(bào)警，并在系統(tǒng)的顯示界面上顯示具體的報(bào)警位置，將該信號(hào)傳送到對(duì)應(yīng)區(qū)域，驅(qū)動(dòng)報(bào)警設(shè)備，提醒在該區(qū)域中的人員立即撤離。當(dāng)主機(jī)接入Internet之后，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的共享與遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而將煤礦各個(gè)采掘工作面的數(shù)據(jù)融合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)預(yù)警功能。

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