高天元

（同煤集團(tuán)朔州朔煤王坪煤電公司，山西 朔州 038300）

在煤礦的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)不僅需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦的運(yùn)行狀況，更需要對(duì)頂板、水災(zāi)、瓦斯等事故進(jìn)行預(yù)測(cè)，有效地避免事故的發(fā)生或者降低事故的損失。但是當(dāng)前王坪煤礦現(xiàn)行的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)卻無(wú)法準(zhǔn)確地獲悉這些關(guān)鍵信息，存在大量的問(wèn)題。在新時(shí)代的背景之下，為了從根本上為企業(yè)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，傳統(tǒng)煤炭能源企業(yè)的安全監(jiān)控系統(tǒng)急需進(jìn)行新的應(yīng)用轉(zhuǎn)型升級(jí)，設(shè)計(jì)新型的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。

1 王坪煤礦監(jiān)控系統(tǒng)存在問(wèn)題

同煤集團(tuán)朔州煤電王坪煤電公司井田位于山西省朔州市懷仁縣西南30km 處，行政隸屬懷仁縣新家園鎮(zhèn)管轄。該礦公路交通四通八達(dá)，生產(chǎn)規(guī)模180 萬(wàn)t/a。安全生產(chǎn)為該礦一致認(rèn)同的目標(biāo)，為了盡可能地避免安全問(wèn)題的出現(xiàn)，煤礦采用了安全監(jiān)控系統(tǒng)。該礦所采用的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)雖然可以對(duì)地下礦井中種種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、上傳以及分析，有效地降低了災(zāi)害以及毒氣對(duì)井下工作產(chǎn)生威脅的可能性，但目前仍存在一些問(wèn)題：

（1）存在的干擾強(qiáng)。井下工作，空間有限，電場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)傳感器影響較大。監(jiān)控設(shè)備抗干擾能力不強(qiáng)，傳輸信號(hào)較弱，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能及時(shí)上傳至系統(tǒng)。

（2）效率低。監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用傳感器收集參數(shù)，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)井下分站傳輸至地上主機(jī)，如此一來(lái)有效數(shù)據(jù)不足20%，這將會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性造成影響。

（3）利用率低。采集的大多數(shù)數(shù)據(jù)沒(méi)有得到很好的利用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效分析。

（4）系統(tǒng)硬件老舊。管理工作開(kāi)展較慢，設(shè)備升級(jí)慢，這種問(wèn)題存在于我國(guó)目前大多數(shù)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中。

（5）人員的專(zhuān)業(yè)化程度不高。煤礦信息監(jiān)控系統(tǒng)是一種專(zhuān)業(yè)的管理操作，需要一定的知識(shí)水平才能發(fā)揮其最大價(jià)值。但是，在各種因素的影響下，員工的業(yè)務(wù)水平很不平衡。

綜上所述，造成系統(tǒng)工作效率不高的最主要因素可以歸結(jié)為：采集數(shù)據(jù)不及時(shí)，對(duì)關(guān)鍵影響因子的分析不到位，造成采集數(shù)據(jù)體量龐大但分析效果不佳，分析完問(wèn)題后指令下達(dá)過(guò)程繁瑣。因此，針對(duì)于該礦的現(xiàn)狀，提出了一套新型安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

2 新型安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

2.1 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

新的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)首先應(yīng)該分析國(guó)內(nèi)外已發(fā)生的煤礦事故的原因，找出造成事故的關(guān)鍵因素，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)檢測(cè)。如造成瓦斯事故的主要因素是井下一氧化碳、甲烷等含量的超標(biāo)，所以需要將已有的設(shè)備進(jìn)行更新，選擇新型的傳感器來(lái)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)不僅需要大數(shù)據(jù)的加持，其對(duì)設(shè)備以及信息傳輸?shù)姆绞降确矫嬉蔡岢隽烁叩囊螅撓到y(tǒng)的搭建是一個(gè)行業(yè)綜合實(shí)力的體現(xiàn)。該礦設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件組成如圖1 所示。

圖1 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成圖

將收集的各煤礦安全參數(shù)，集中至該礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)庫(kù)中，并將大數(shù)據(jù)庫(kù)備份至各個(gè)分系統(tǒng)的監(jiān)控分站中。為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)性，將圖1 中各環(huán)節(jié)通過(guò)光纖進(jìn)行聯(lián)接。其系統(tǒng)的具體工作過(guò)程是：井下傳感器可以全天不間歇的工作，根據(jù)各分系統(tǒng)的具體設(shè)置，監(jiān)測(cè)井下的各個(gè)重要參數(shù)，把監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳遞給上級(jí)的安全監(jiān)控分站，分站將采集的數(shù)據(jù)中大部分無(wú)用數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，將部分重要數(shù)據(jù)進(jìn)行保留，同時(shí)與已備份的安全大數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比的結(jié)果以及采集的重要數(shù)據(jù)包，會(huì)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)上傳至地面，到達(dá)監(jiān)控主機(jī)。主機(jī)接收信號(hào)，在更完善的計(jì)算機(jī)算法之下，對(duì)其進(jìn)行核實(shí)。如果數(shù)據(jù)確實(shí)超出了安全范圍，立即啟動(dòng)備用信號(hào)線，即主機(jī)直接將命令下達(dá)至監(jiān)控分站，分站采取停機(jī)、報(bào)警等方法，同時(shí)將故障或者報(bào)警說(shuō)明，以文檔的形式傳至安全礦長(zhǎng)。主機(jī)還會(huì)將故障、事故的原因、位置等信息以及必要的處理方式傳給該負(fù)責(zé)部分的工作人員，指導(dǎo)撤離或者解決問(wèn)題。

該礦設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)先進(jìn)設(shè)備（如傳感器等）的加持，可將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，分站進(jìn)行處理，并且將有效信息以及預(yù)測(cè)上傳，地方對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)分析。一旦出現(xiàn)問(wèn)題由主機(jī)直接下達(dá)指令，設(shè)備快速做出反應(yīng)，并且將數(shù)據(jù)傳給工作人員和安全領(lǐng)導(dǎo)，方便各方人員及時(shí)作出反應(yīng)。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)提供的解決方案或者撤退路線，可以有效地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理，大大節(jié)約了信息傳達(dá)以及分析問(wèn)題的時(shí)間，為井下人員、設(shè)備的安全提供了可靠的保障。該礦設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地解決目前煤礦安全系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題，真正意義上發(fā)揮了煤礦安全監(jiān)控的作用。

2.2 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

新的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)、信息傳輸?shù)燃夹g(shù)，建立關(guān)于整個(gè)礦井包括井上井下的環(huán)境、人員以及設(shè)備安全的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)測(cè)事故災(zāi)害、增強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)能力、提高企業(yè)處理應(yīng)急事件能力等作用。為了更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，該礦將安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)分為9 個(gè)分系統(tǒng)，系統(tǒng)的具體組成如圖2 所示。

圖2 安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的分系統(tǒng)圖

結(jié)合王坪礦的實(shí)際情況，將安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)分為：井下防水監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、礦壓安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、井下工人位置狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸送監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（年降水量等，影響井下防水工作開(kāi)展）以及煤礦自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。每個(gè)分系統(tǒng)會(huì)按照?qǐng)D1 中的系統(tǒng)流程進(jìn)行工作，有一套圍繞實(shí)際以及參數(shù)采集的裝備，每個(gè)系統(tǒng)將處理后的數(shù)據(jù)資料都匯總到煤礦的大數(shù)據(jù)庫(kù)中，為煤礦的安全工作提供數(shù)據(jù)資料，為今后的工作開(kāi)展提供可參照的依據(jù)。

3 結(jié)論

煤企在新時(shí)期下面臨著新的挑戰(zhàn)，為了保持快速穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢(shì)必須將現(xiàn)有的煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作進(jìn)行升級(jí)，解決現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，結(jié)合時(shí)代的產(chǎn)物如大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等，將全國(guó)煤企進(jìn)行串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的互通，將煤礦生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題事故等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為今后煤礦的安全生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)的支持。王坪礦設(shè)計(jì)的新型安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)就是要充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，分析各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)，作為本礦監(jiān)測(cè)的中心，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)本礦的安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，做到即時(shí)的動(dòng)作，保證礦井的安全生產(chǎn)，同時(shí)也可以為其他礦在監(jiān)控系統(tǒng)改革方面提供依據(jù)。