劉立斌

摘 要：現(xiàn)階段的中國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中還存在著諸多問題，亟需加深對其的理論研究以提升安全監(jiān)測監(jiān)控質(zhì)量。本項(xiàng)研究旨在通過對礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級的方式來全面提升新時(shí)代的礦井安全監(jiān)測水平，使智能化、信息化貫穿礦井安全監(jiān)測的全過程，以便為礦山安全生產(chǎn)提供更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤礦;新型設(shè)備;礦井安全監(jiān)測;監(jiān)控系統(tǒng);改造升級

引言

隨著中國對煤炭資源的采掘利用率提升，煤炭行業(yè)在發(fā)展過程中所要面臨的壓力愈來愈大，加深對煤礦安全監(jiān)控的研究刻不容緩。近年來，信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)都呈現(xiàn)出了全球一體化的應(yīng)用趨勢，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)成為了全球通用的煤礦安全把控系統(tǒng)，該種系統(tǒng)能夠直接監(jiān)控井下工作場所的人、物、環(huán)境等情況，進(jìn)而為各級生產(chǎn)礦井提供環(huán)境安全參數(shù)等動(dòng)態(tài)信息，使煤礦管理層直接掌握礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，提升礦井作業(yè)的安全性[1]。在礦井安全事故發(fā)生的情況下，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也可為井下工作人員提供逃生路線，幫助工作人員更快的尋找到逃生器材，所以該種監(jiān)控系統(tǒng)能夠全面降低礦井安全事故所帶來的損害，其應(yīng)用前景良好。本文基于此將深入闡述煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的改造方向，旨在起到為實(shí)踐提供理論支撐的目的。

一、我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

中國的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)還存在著諸多漏洞，具體表現(xiàn)在監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置不能滿足實(shí)際需求方面，其中所包含的問題又可以具體細(xì)分為以下幾點(diǎn)：首先，中國的傳感器研發(fā)步伐嚴(yán)重落后于世界上的其他國家，目前中國所使用的傳感器可信賴度較低，不能抵御強(qiáng)信號干擾，經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)假警的現(xiàn)象，無法引起井下工作人員的重視;其次，中國的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在IP等級不夠的情況，容易受到自然環(huán)境的影響，無法實(shí)現(xiàn)良好的信息融合;第三，中國未充分利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，在智能化技術(shù)應(yīng)用方面尚顯欠缺，系統(tǒng)之間的物聯(lián)性不足;最后，中國的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)需要經(jīng)常維修，傳感器必須定期調(diào)校，不然無法正常使用，所以在實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)管理不到位的情況，嚴(yán)重阻礙了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮職能[2]。

二、煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級研究方向及升級改造

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷優(yōu)化，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域之中，不管是商場、銀行的監(jiān)控系統(tǒng)，還是生產(chǎn)車間的監(jiān)控系統(tǒng)，每個(gè)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)都發(fā)揮著自己獨(dú)特的作用。智能安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)信息化普及的體現(xiàn)，應(yīng)用技術(shù)更為先進(jìn)的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是各行各業(yè)的大勢所趨。作為煤炭行業(yè)而言，進(jìn)行符合時(shí)代潮流的信息化變革是提升煤礦生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，而安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的升級則是煤礦變革的重要一環(huán)，學(xué)術(shù)界對其的關(guān)注力度也在不斷提升。

隨著人們對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的認(rèn)知程度不斷加深，煤礦行業(yè)的從業(yè)者逐漸認(rèn)識(shí)到煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)字化發(fā)展的必要性，在升級煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循實(shí)踐要求，將煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)所應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行全面升級，確保煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾能力得到全面的提升。在升級煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)層面入手，充分實(shí)現(xiàn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)代性改造：首先，數(shù)字化是煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級中不可避免的一環(huán)，也是煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級中的關(guān)鍵一環(huán)。數(shù)字化意味著煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)管理更為便捷，其技術(shù)水平也隨之升高，全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化有利于提升煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)性能，實(shí)現(xiàn)分站數(shù)量的降低及設(shè)備儀器數(shù)量的降低，有利于煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)向現(xiàn)代化方向發(fā)展。其次，除了數(shù)字化之外，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)具備較為理想的兼容性，確保其可互換性。為滿足該種要求，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)規(guī)范網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分把握物聯(lián)網(wǎng)的意義，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、設(shè)備與系統(tǒng)之間的萬物互相連通，確保煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)同性效率。在萬物互通的過程中，提出統(tǒng)一的連通標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，所以煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)兼容性的升級也意味著系統(tǒng)的規(guī)范化、組合化性能得到了充分的提升。第三，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)向智能化升級。智能化是當(dāng)今世界發(fā)展的大勢所趨，所有行業(yè)都離不開智能化升級，智能化升級是應(yīng)對新時(shí)代競爭的必然選擇。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的智能化升級意味著該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備智能傳感設(shè)備，確保煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可以完全獨(dú)立自主的進(jìn)行煤礦井下作業(yè)的診斷工作，并識(shí)別其中的風(fēng)險(xiǎn)因素，做出相應(yīng)的評估。除此之外，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)具備智能傳輸功能，在風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的時(shí)候，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)必須自動(dòng)定位事故地點(diǎn)，及早發(fā)出警報(bào)。為滿足及時(shí)警報(bào)需求，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還需要具有智能控制功能，可以自主的控制煤礦井下相關(guān)設(shè)備，并搜尋煤礦井下作業(yè)的相關(guān)邏輯，提升報(bào)警的準(zhǔn)確性及及時(shí)性。通過宏觀分析，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)煤礦井下各項(xiàng)作業(yè)的有機(jī)結(jié)合，使各級作業(yè)成為有機(jī)、有序的整體，在升級后的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的幫助下，工作人員的工作大幅度減輕，具體監(jiān)控工作向傻瓜化轉(zhuǎn)變，其使用效能更高，維護(hù)支出更低，維修人員需要進(jìn)行維護(hù)工作的次數(shù)更少，有利于煤礦行業(yè)減少成本。

目前安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)硬件、軟件、行業(yè)管理不統(tǒng)一、信息無法共享、產(chǎn)品兼容性差、傳輸速率較低、設(shè)備功耗大、傳輸距離達(dá)不到要求、傳感器種類不全等問題。針對當(dāng)下煤礦監(jiān)控系統(tǒng)具體情況，煤礦行業(yè)從業(yè)者應(yīng)當(dāng)及時(shí)對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)做出相應(yīng)的改造，使其安全性得到提升。

增強(qiáng)抗電磁干擾能力目的是為了提高系統(tǒng)抗外界環(huán)境干擾能力，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，為滿足實(shí)踐需求，在對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級時(shí)應(yīng)當(dāng)做出相應(yīng)的抗靜電、抗輻射試驗(yàn)等。提升傳感器的防護(hù)等級目的是傳感器適應(yīng)煤礦井下工作面惡劣場所，低耗能、高可靠性的傳感器可以極大的提升煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際功效，確保煤礦井下作業(yè)的安全性。多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合目的是消除系統(tǒng)獨(dú)立孤島，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)增值利用。格式規(guī)范化目的是提高設(shè)備互聯(lián)互通能力。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)全面應(yīng)用自診斷功能，確保煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可以在后續(xù)使用的過程中自動(dòng)進(jìn)行安裝與優(yōu)化，自主的分析系統(tǒng)運(yùn)營中出現(xiàn)的問題。在發(fā)現(xiàn)不良數(shù)據(jù)之后，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)及時(shí)對其作出識(shí)別，做出相應(yīng)的瓦斯涌出預(yù)警等，使煤礦井下工作人員更快地意識(shí)到事故的發(fā)生，令其快速進(jìn)行事故應(yīng)急處理工作，實(shí)現(xiàn)區(qū)域斷電等，為此煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)與廣播系統(tǒng)相連接，同時(shí)還要具備先進(jìn)的定位功能，明確不同工作人員的位置所在，全面增強(qiáng)系統(tǒng)性能。

（一）全面提升數(shù)字信息技術(shù)的應(yīng)用率

想要對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)作出符合時(shí)代要求的升級改造，提升對數(shù)字信息技術(shù)的應(yīng)用率必不可少。全面應(yīng)用數(shù)字信息技術(shù)可以提升煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)處理與分析數(shù)據(jù)的能力，增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，進(jìn)而全面避免此前井下數(shù)據(jù)易受到人為因素干擾的固有弊端，增加煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)運(yùn)行的可靠性。不僅如此，采用數(shù)字信息技術(shù)還能夠幫助煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使其在大數(shù)據(jù)力量的幫助下對煤礦安全情況作出預(yù)測性分析，進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)的利用率，降低意外事故的出現(xiàn)可能性[3]。

（二）加深對5G技術(shù)的應(yīng)用研究

5G技術(shù)為各行各業(yè)帶來了變革條件，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)也可借助5G技術(shù)的力量實(shí)現(xiàn)自身的優(yōu)化升級。與以往的4G技術(shù)相比，5G技術(shù)傳輸速率更快，且傳輸限制更少，所以煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)全面采用5G技術(shù)，利用無線傳輸設(shè)備減少煤礦井下通訊電纜的使用數(shù)量，這樣不僅可以避免電纜過多所造成的安全隱患，還可以降低因礦井監(jiān)測人員操作失誤所導(dǎo)致的通訊電纜故障次數(shù)。

（三）使用先進(jìn)的傳感技術(shù)

一般來說先進(jìn)傳感器的功能消耗更低，諸如激光、紅外之類的傳感器可以有效降低井下耗能，延長標(biāo)校周期，進(jìn)而減少煤礦井下傳感設(shè)備的數(shù)量，避免設(shè)備安全隱患出現(xiàn)。目前實(shí)踐中最常用的傳感器為自診斷型傳感器，該種傳感器架構(gòu)較為簡單，能夠提高煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的可維護(hù)性，降低井下作業(yè)的成本支出。除自診斷型傳感器外，激光傳感器也存在良好的應(yīng)用前景，該種傳感器的優(yōu)勢在于其精準(zhǔn)性比較強(qiáng)，可以保證監(jiān)測工作的精確性、科學(xué)性，但美中不足的是激光傳感器需要花費(fèi)大量時(shí)間調(diào)校，所以井下工作人員對激光傳感器的評價(jià)褒貶不一。為提升傳感器的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、可信賴性[4]，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)選用低能耗的儀器，減少傳感器的維護(hù)次數(shù)，增加傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，進(jìn)而全面提升傳感器的利用效果。

（四）優(yōu)化分站設(shè)置

分站設(shè)置不合理是導(dǎo)致中國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效果不佳的重要因素，因此優(yōu)化分站設(shè)置是增強(qiáng)井下安全監(jiān)管水平的必要措施。煤礦井應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的實(shí)際情況，充分地利用分站功能，做好分站報(bào)警、斷電管理工作，全面增強(qiáng)井下工作安全性。分站報(bào)警、斷電管理應(yīng)當(dāng)包含四個(gè)層級，可以在安全事故出現(xiàn)時(shí)實(shí)現(xiàn)區(qū)域斷電，同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的邏輯報(bào)警模式，實(shí)現(xiàn)事故掌控、預(yù)后處理一條龍式監(jiān)管，增強(qiáng)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際作用效果[5]。

三、煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造實(shí)施方案

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的改造升級不僅要符合國家的規(guī)定，還要符合實(shí)際井下作業(yè)需求，確保其具備可運(yùn)行性。目前實(shí)踐中已經(jīng)出現(xiàn)了多種煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案，均缺乏相應(yīng)的改造價(jià)值，本文特此針對本礦井提出了全新的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案，具體改造方式如下述所示：（1）煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)升級時(shí)應(yīng)當(dāng)保證物聯(lián)性，確保設(shè)備之間互相關(guān)聯(lián)，為此工作人員可添加數(shù)字轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化升級。（2）煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在升級過程中應(yīng)當(dāng)遵循本安規(guī)定，滿足本安相關(guān)評估，在改造過程中的設(shè)備性能則需要生產(chǎn)廠家來進(jìn)行確認(rèn)。（3）煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在升級后若存在軟件更新，則應(yīng)當(dāng)由生產(chǎn)單位進(jìn)行試驗(yàn)。若涉及到防爆內(nèi)容，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行防爆檢驗(yàn)。

四、智能化煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)全面提升

系統(tǒng)通過升級改造后，監(jiān)控系統(tǒng)采用雙向數(shù)據(jù)交換，也就意味著煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)涵蓋有下述功能：首先，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)對數(shù)據(jù)具備高敏感性，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可以馬上定位數(shù)據(jù)異常出現(xiàn)的位置，全面增強(qiáng)煤礦井下作業(yè)的應(yīng)急處理能力，且煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)定期對煤礦井下的儀器、設(shè)備進(jìn)行運(yùn)營監(jiān)控，確保相關(guān)設(shè)備運(yùn)營正常。其次，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)全面利用數(shù)字化的力量，實(shí)現(xiàn)自身的優(yōu)化與審計(jì)，提升自身的傳輸數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力，充分避免此前煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)容易受到人為因素干擾的可能性，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可信賴性。最后，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)與定位技術(shù)應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合，確保煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)給出的信息安全可信，同時(shí)煤礦井下作業(yè)的工作人員安全也得以保障。

據(jù)此， 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)要做到硬件通用、軟件兼容、監(jiān)測與監(jiān)控全方位發(fā)展。做到了覆蓋面廣、免疫力強(qiáng)、對現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度等干擾的能力大大提高，不受井下運(yùn)行中的變頻器等相關(guān)設(shè)備的影響，其數(shù)據(jù)失真問題也得以避免。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還可以同時(shí)向應(yīng)急廣播系統(tǒng)、通信系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警通知，提示需要做出的應(yīng)急處置聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)煤礦井下信息的遠(yuǎn)程采集和設(shè)備的自動(dòng)化管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的有效集成，提高煤礦生產(chǎn)的監(jiān)測監(jiān)控水平[6]。

五、升級改造初步效果

1、抵抗力全面提升，抵抗大功率變頻器等的電磁干擾能力電磁兼抵抗水、塵等環(huán)境因素干擾能力IP 65抵抗噴水、封堵等人為因素干擾能力。l

2、功能性能架構(gòu)呈現(xiàn)換代效應(yīng)，就地或遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控、預(yù)測預(yù)警與聯(lián)動(dòng)聯(lián)控一體化巡檢周期30S下降為小于10S，異地?cái)嚯?0S下降為小于5S，架構(gòu)明顯簡化優(yōu)化層級少、站少線少。

3、多網(wǎng)融合、信息共享有了突破性開端，專網(wǎng)運(yùn)行升級為多網(wǎng)融合，支持一礦一圖，井下信息高速公路、綜合分站，支持一網(wǎng)一站，數(shù)據(jù)共享、調(diào)度同臺(tái)，支持預(yù)測預(yù)警、聯(lián)動(dòng)聯(lián)控，安全監(jiān)控系統(tǒng)作為煤礦安全信息化基礎(chǔ)獲得廣泛共識(shí)。

4、智能化水平全面提升，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成、自動(dòng)預(yù)測預(yù)警與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。

5、著重使用效能、方便維護(hù)管理邁出新步伐，即插即用，大大縮短安裝時(shí)間;自診斷，方便管理，信息直觀顯示、關(guān)聯(lián)顯示。

六、結(jié)語

中國應(yīng)當(dāng)從自身安全管理的實(shí)際需求出發(fā)，對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化，以充分提升煤礦安全監(jiān)測監(jiān)管技術(shù)水平，保障井下人力、物資安全，降低風(fēng)險(xiǎn)事件的出現(xiàn)可能性。改造升級后的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可以成為煤炭行業(yè)今后安全監(jiān)管的主要平臺(tái)，該平臺(tái)上提供的各級礦井?dāng)?shù)據(jù)能夠成為井下工作人員進(jìn)行分析決策的依據(jù)來源，幫助其更好的進(jìn)行作業(yè)決策。采用全新技術(shù)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)具備優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸能力、良好的數(shù)據(jù)傳輸速度，技術(shù)性優(yōu)勢可以提升井下作業(yè)的效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)的全面互聯(lián)，增強(qiáng)其生產(chǎn)安全性。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綜合化、信息化的監(jiān)測監(jiān)管，中國還應(yīng)當(dāng)推進(jìn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)向智慧化發(fā)展。

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