潘亞偉

摘要：隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)的不斷提高和科技水平的快速發(fā)展，我國(guó)煤礦安全檢測(cè)工作任重而道遠(yuǎn)。安全檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)發(fā)生緊急情況時(shí)提供了很大的幫助，使有關(guān)人員能夠快速獲取有關(guān)信息，解決災(zāi)情。另外，它還能夠自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，在發(fā)生火災(zāi)等事故時(shí)為工作人員提供安全的逃生路線，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失?；诖?，本文主要探討了煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦;安全檢查監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用;發(fā)展

一、煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造

煤礦開(kāi)采過(guò)程中一般處于井下開(kāi)采，其生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，為保證井下工作人員安全和設(shè)備穩(wěn)定性運(yùn)行，需對(duì)礦井采取安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備對(duì)井下的工作情況進(jìn)行勘測(cè)，并將工作內(nèi)容實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控設(shè)備中，為井下工作人員提供安全保障。當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展下，針對(duì)同一工作目標(biāo)將衍生出不同類型的設(shè)備，以滿足設(shè)備的多元化發(fā)展，同時(shí)也對(duì)設(shè)備和技術(shù)的更新提供有效助力。作為煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)一般總體架構(gòu)屬于固定值，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的兼容性，監(jiān)控系統(tǒng)一般是對(duì)井下的靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)、設(shè)備性能、環(huán)境等進(jìn)行立體化監(jiān)測(cè)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)電子設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)信息就進(jìn)行提取，以保證礦井下的瓦斯、空氣流通速率、負(fù)壓等參數(shù)的精準(zhǔn)查詢。監(jiān)控系統(tǒng)包括地面監(jiān)控站點(diǎn)、電力傳輸控制器、外部傳感器、傳輸端口、監(jiān)控設(shè)備主機(jī)、智能檢測(cè)軟件、電源等，通過(guò)技術(shù)、接口設(shè)備、軟件、控制器等協(xié)同工作下，可構(gòu)建完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

二、應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前煤礦資源在開(kāi)采過(guò)程中，為保證工作人員的安全和開(kāi)采最大效益，煤炭開(kāi)采企業(yè)都會(huì)安裝監(jiān)控系統(tǒng)，以保證企業(yè)在社會(huì)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。在對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，由于商品的多樣性，在性能一致的情況下，商品存在品質(zhì)差異，當(dāng)企業(yè)采用部分不合格設(shè)備時(shí)，將造成系統(tǒng)的監(jiān)控性能減低，使用壽命縮短等問(wèn)題。例如空氣測(cè)量傳感器，品質(zhì)較差的傳感器對(duì)毒性氣體將產(chǎn)生抗性檢測(cè)，使監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生移位現(xiàn)象，進(jìn)而使氣體實(shí)際測(cè)量值降低，將導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生偏差，造成系統(tǒng)性損失。煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，需專業(yè)的工作人員對(duì)其進(jìn)行操作，但部分煤炭企業(yè)只是針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行引進(jìn)，在實(shí)際使用過(guò)程中并為配套專業(yè)的操作人員，其監(jiān)控系統(tǒng)一般為24小時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，如未能進(jìn)行專人審驗(yàn)，將導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差，致使檢測(cè)人員無(wú)法對(duì)井下環(huán)境進(jìn)行時(shí)間維度的檢測(cè)，進(jìn)而使監(jiān)測(cè)效果不明顯。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的大部分監(jiān)測(cè)設(shè)備為精密儀器，如未能針對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)科學(xué)性檢修，將導(dǎo)致設(shè)備的使用壽命和監(jiān)測(cè)精度降低。

三、我國(guó)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入

1.監(jiān)控界面優(yōu)化?？紤]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(kù)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(kù)升級(jí)為SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)可通過(guò)ODBC接口，實(shí)現(xiàn)與原數(shù)據(jù)庫(kù)的高速數(shù)據(jù)傳輸，將多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合使用。

3.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過(guò)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(guò)無(wú)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(guò)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(wú)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。

（二）礦用無(wú)線傳感器的引入

礦用無(wú)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(guò)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(wú)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(guò)無(wú)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(wèn)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.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(wú)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(guò)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(kāi)展數(shù)據(jù)分析、檢測(cè)等工作。

2.硬件設(shè)計(jì)

以ZigBee技術(shù)為依托的礦用無(wú)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(wú)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(wú)線相結(jié)合的方式，作為整個(gè)系統(tǒng)中的連接、叻、調(diào)環(huán)節(jié)。

四、結(jié)束語(yǔ)

近幾年來(lái)，不斷會(huì)有某煤礦發(fā)生事故，大量人員傷亡的信息傳出。為了進(jìn)一步鞏固礦區(qū)安全，不僅要加強(qiáng)煤炭開(kāi)采管理意識(shí)，而且要重視煤礦處的安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。利用安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)礦區(qū)情況，并做好礦區(qū)安全監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)工作，及時(shí)掌握有效信息，做好預(yù)警防護(hù)措施，確保礦區(qū)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]李德軍，程禹熙.關(guān)于煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的探討[J]科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（02）：63-66

[2]魏成林.關(guān)于煤石廠安全監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)研究[J]建材與裝飾，2019 （9）.

[3]尹盛.煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的維修及保養(yǎng)[J]數(shù)碼設(shè)計(jì)，2017 （9）：43-43