梁波

【摘 要】近些年來，國家提出建設(shè)智能化礦山概念，大力發(fā)展和建設(shè)現(xiàn)代新型礦山企業(yè)，搭建智能化煤炭生產(chǎn)礦井已成為今后煤礦企業(yè)的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的低生產(chǎn)力老舊礦山向新型智能化礦山轉(zhuǎn)型，成為現(xiàn)代煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、安全化、高效化生產(chǎn)的關(guān)鍵，是安全立礦、科技興礦的必由之路。因此，煤礦管理者和技術(shù)工作者必須深刻認(rèn)識到智能化礦山建設(shè)對煤礦企業(yè)生存發(fā)展的重要性，加強(qiáng)對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的認(rèn)識和應(yīng)用，用智能化、信息化技術(shù)助力煤礦安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】煤礦安全監(jiān)控;智能化;煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

引言

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在礦井煤礦開采過程中發(fā)揮著非常重要的作用，可對礦井的復(fù)雜工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警，有效預(yù)防礦井下的煤塵、瓦斯、火災(zāi)等重要事故，國家各級政府部門要求所有瓦斯礦井必須裝備安全監(jiān)控系統(tǒng)。然而，原有安全監(jiān)控系統(tǒng)在使用過程中存在一些缺陷，影響了系統(tǒng)的使用效果，例如：①傳輸模式缺陷：原有安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器采用頻率/電流模擬信號傳輸，隨著井下大型機(jī)械設(shè)備的增多，在傳輸過程中容易受到電磁干擾產(chǎn)生誤報(bào)警;②各系統(tǒng)之間聯(lián)動(dòng)性差：原有的安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、語音擴(kuò)播系統(tǒng)等來自于不同的供應(yīng)商，導(dǎo)致各自的中心站軟件不同，系統(tǒng)之間沒有信息交互，聯(lián)動(dòng)性差;③設(shè)備智能化程度低：設(shè)備無法根據(jù)自身工作狀態(tài)的識別及時(shí)提醒井上人員進(jìn)行標(biāo)校、維修、更換等操作[2]。綜上分析可看出非常有必要對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級改造。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

煤礦井下作業(yè)中存在瓦斯、煤塵、水災(zāi)、火災(zāi)和頂板事故等隱患，特別是瓦斯、火災(zāi)事故，一旦發(fā)生，會(huì)給礦井造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。為貫徹落實(shí)“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控”的瓦斯治理方針，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方法規(guī)明確要求煤礦井下都必須安裝、使用安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要用來監(jiān)測井下CH4，CO等的濃度，溫度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)及風(fēng)門、饋電、風(fēng)機(jī)開停等設(shè)備狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖控制等功能。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對井下瓦斯、CO等有害氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警以及對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，大大減少了煤礦瓦斯、火災(zāi)事故的發(fā)生，在煤礦“一通三防”、機(jī)電設(shè)備等安全生產(chǎn)管理中具有不可替代的作用。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

2.1技術(shù)管理人員素質(zhì)提升方面

部分領(lǐng)導(dǎo)思想麻痹，工作上不夠重視，認(rèn)為安全監(jiān)控系統(tǒng)即使正常，照樣需瓦檢員下井檢查;擔(dān)心甲烷傳感器爆破崩壞，在工作地點(diǎn)不放或滯后;安全監(jiān)控系統(tǒng)專職值班人員配備少;安全監(jiān)控技術(shù)人員業(yè)務(wù)水平低、責(zé)任心差，對安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)未加以認(rèn)真分析，并不利用其中數(shù)據(jù)的價(jià)值。

2.2通信協(xié)議不規(guī)范系統(tǒng)融合難度大

由于現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)的通信協(xié)議均互不兼容，雖然有統(tǒng)一的《煤礦感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范（試行）》，但是從目前情況來看，執(zhí)行力不夠，從而造成不同廠家的設(shè)備采集數(shù)據(jù)無法直接兼容、共享，必須由相關(guān)廠家進(jìn)行協(xié)議對接、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，造成轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)穩(wěn)定性不高、增加額外對接費(fèi)用、受制于人的問題，而且增加了礦井單位的使用運(yùn)營成本。

2.3傳感器穩(wěn)定性弱

在礦井開采中，一些監(jiān)控設(shè)備會(huì)暴露在十分惡劣的開采環(huán)境中，不僅面臨著大量的粉塵與腐蝕性氣體，而且井下空間大多相對潮濕，這會(huì)加速傳感器元件被腐蝕的速度，同時(shí)也更容易被氧化，造成感應(yīng)元件接觸不良，進(jìn)而導(dǎo)致傳感器在使用過程中穩(wěn)定性降低，數(shù)據(jù)的傳輸精度也會(huì)相應(yīng)下降?，F(xiàn)如今，在檢測甲烷與一氧化碳時(shí)，仍會(huì)利用傳統(tǒng)的電化學(xué)與催化技術(shù)，在一定程度上降低了傳感器的穩(wěn)定性，縮短了傳感器的使用壽命。與此同時(shí)，由于開采空間大多相對狹小，而且存在著十分復(fù)雜的磁場，一些傳感器在強(qiáng)電場環(huán)境中會(huì)頻繁出現(xiàn)失誤甚至失靈的情況。例如，在井下的綜采面，動(dòng)力電纜與傳感器的弱電信號線大多平行鋪設(shè)，就會(huì)形成耦合回路;很多開采所用到的電氣設(shè)備在啟停時(shí)都會(huì)產(chǎn)生浪涌，也會(huì)對傳感器造成一定干擾。

3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

3.1提升系統(tǒng)功能

要對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造用，來實(shí)現(xiàn)分級報(bào)警，將報(bào)警信息分為四個(gè)等級，并利用邏輯報(bào)警模式，為應(yīng)急聯(lián)動(dòng)提供幫助，同時(shí)做到區(qū)域斷電。也就是將原有監(jiān)控系統(tǒng)中的異地?cái)嚯娔K進(jìn)行升級，一旦出現(xiàn)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的邏輯因素判斷斷電區(qū)域，進(jìn)而自主斷電，對于已斷電區(qū)域相鄰的工作區(qū)，同時(shí)控制相應(yīng)工作。安全監(jiān)控系統(tǒng)也要做到有線與無線傳輸?shù)母叨热诤希鏕IS與安全監(jiān)控系統(tǒng)的融合，同時(shí)也可以人員定位、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等建立對接關(guān)系，一旦出現(xiàn)緊急斷電、瓦斯超限、火災(zāi)預(yù)警時(shí)，安全監(jiān)控系統(tǒng)就可充分利用上述兼容系統(tǒng)進(jìn)行人員定位、應(yīng)急廣播通知等開展聯(lián)動(dòng)作業(yè)，從而最大程度的保證開采安全。

3.2不斷完善行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

與產(chǎn)品有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是廠家進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)的主要參考依據(jù)。隨著煤礦安全生產(chǎn)的不斷完善和煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的不斷升級，相關(guān)的安全監(jiān)控管理規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)不斷進(jìn)行完善，如此才能適應(yīng)智能化礦山建設(shè)和煤礦安全生產(chǎn)工作的新要求。在系統(tǒng)主機(jī)與監(jiān)控分站通信中斷后，監(jiān)控分站還可利用其自身存儲(chǔ)空間，對通信中斷期間的傳感器、執(zhí)行器數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。在主機(jī)與監(jiān)控分站恢復(fù)通信后，斷線期間分站存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)以主動(dòng)發(fā)送和讀取等方式上傳至主機(jī)，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性。

3.3利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行信息傳輸

為了進(jìn)一步提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，就一定要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)傳輸、分析、整理、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)字化，不斷提高數(shù)據(jù)信息在各個(gè)環(huán)節(jié)的傳播精度，進(jìn)而提高信息的時(shí)效性。在安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)信息很容易受到外界因素干擾，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)操作失誤，發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)。但是在數(shù)字化技術(shù)支持下，所有的信息將會(huì)以數(shù)字的形式進(jìn)行傳輸，這會(huì)極大的提高信號的傳輸精度，進(jìn)而提高安全監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

結(jié)語

本文對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成、發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)的優(yōu)化建議措施。煤礦企業(yè)應(yīng)圍繞煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，成立專門的管理部門，制定專門的管理制度，保證人員培訓(xùn)合格持證上崗;按照設(shè)備工藝要求和制度措施，定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和對采集設(shè)備進(jìn)行調(diào)校，以確保儀器設(shè)備的良好運(yùn)行。在建設(shè)智能礦山的未來，將進(jìn)一步建設(shè)完善礦山生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)庫，對礦山安全和事故災(zāi)害預(yù)防實(shí)施數(shù)字化、精確化管理。并根據(jù)數(shù)據(jù)庫完善預(yù)警模型，利用監(jiān)控系統(tǒng)的GIS功能，為事故災(zāi)害預(yù)防、事故應(yīng)急處置、人員逃生施救等提供技術(shù)幫助，以此來創(chuàng)建科學(xué)合理的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)管理模式，確保礦井安全生產(chǎn)和職工生命健康，促進(jìn)我國煤炭行業(yè)健康、長遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展。

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（作者單位：河北工程大學(xué)礦業(yè)與測繪工程學(xué)院）