煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡技術的應用

張鵬 高健

摘要：文章通過介紹網(wǎng)絡技術在煤礦安全監(jiān)控中的作用，闡述了安全監(jiān)控網(wǎng)絡技術的具體應用方法，說明在煤礦安全監(jiān)控中應用網(wǎng)絡技術的必要性，通過推廣網(wǎng)絡技術在安全監(jiān)控網(wǎng)絡中的應用，以期能在煤礦生產(chǎn)中減少災害和事故，降低經(jīng)濟損失和人員傷害。

關鍵詞：煤礦安全；監(jiān)控網(wǎng)絡；計算機網(wǎng)絡；預警

中圖分類號： TD76文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）18

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛增長，工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各方面對煤炭的需求量不斷加大。長期以來，由于目前煤炭生產(chǎn)加工過程的各種客觀因素的制約作用，我國煤礦安全形勢相當嚴峻，重大事故頻發(fā)，瓦斯事故時有發(fā)生，給國家和人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴重威脅。如何能夠在煤炭生產(chǎn)加工過程中解決安全隱患，保持煤炭工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為煤礦采掘業(yè)的重中之重。

1網(wǎng)絡技術在煤礦安全監(jiān)控中的重要作用

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是防治瓦斯煤塵爆炸事故最有效的技術手段，而通過網(wǎng)絡技術的應用，能夠?qū)⒚旱V的檢測系統(tǒng)全部聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)絡將井下瓦斯含量等相關監(jiān)測數(shù)據(jù)即時地發(fā)送到指定監(jiān)察機構。它通過井下的探頭，可以精確地監(jiān)測到瓦斯的密度和濃度，以及各風門的風量，安全監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、監(jiān)測并顯示結果，一旦超限，便自動報警，從而有效防范瓦斯事故的發(fā)生；它以礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，可直接在計算機屏幕地圖上進行遠程瓦斯監(jiān)測分析和安全調(diào)度管理等。煤礦安全信息網(wǎng)站提供了信息共享機制，使得管理人員可以及時了解煤礦安全狀況，促進了管理部門之間的積極溝通，為科學管理決策提供了信息支持，解決了安全管理人員不足的矛盾。因此，引入安全監(jiān)控網(wǎng)絡技術，能夠顯著提高煤礦安全監(jiān)控能力，降低災害事故的發(fā)生，還能提高煤礦企業(yè)管理人員的管理水平，從而更好地促進煤炭生產(chǎn)。

2網(wǎng)絡技術在煤礦安全監(jiān)控中的具體應用

2.1安全監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)構成

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)主要由工作站（個人終端）、網(wǎng)絡中心（包括系統(tǒng)服務器、web服務器、防火墻、交換機等）、監(jiān)控終端、井下分站、數(shù)據(jù)采集器等構成（圖1）。

數(shù)據(jù)采集器和傳感器置于井下，主要對瓦斯氣體等各種參數(shù)進行采集，通過井下分站、通信傳輸介質(zhì)和監(jiān)控終端，把采集到的數(shù)據(jù)傳入服務器，從而實現(xiàn)實時監(jiān)控和處理、預警等功能。

2.1.1服務器

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡的服務器主要包括數(shù)據(jù)服務器、通訊服務器和Web服務器。數(shù)據(jù)庫服務器提供查詢、統(tǒng)計等功能和具體數(shù)據(jù)來源，主要存儲設備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等實時信息和非地圖數(shù)據(jù)。通信服務器是整個煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡的基礎，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。通訊服務器主要負責接收具體某個煤礦實時上傳各種數(shù)據(jù)，如甲烷濃度、CO濃度等，然后對這些數(shù)據(jù)進行有效處理,對外提供實時數(shù)據(jù)的訪問接口，保證其他服務器的實時數(shù)據(jù)查詢服務。Web服務器通過網(wǎng)絡管理人員的授權，在外的監(jiān)管人員可以通過訪問系統(tǒng)了解監(jiān)控情況。

2.1.2監(jiān)控終端

煤礦的監(jiān)控終端連接安全監(jiān)控系統(tǒng)的主服務器，安裝在煤礦地面現(xiàn)場，它通過取得主站的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)和各個探頭的工作狀態(tài)，從而直接監(jiān)控系統(tǒng)自身的運行情況，然后通過網(wǎng)絡將所獲取信息發(fā)送至服務器進行數(shù)據(jù)甄別；監(jiān)控終端能夠自我診斷，自動檢測相關數(shù)據(jù)并進行分析，對異常數(shù)據(jù)則通過預先指定的方案發(fā)出警告，從而督促管理人員進行及時檢查排除隱患。

2.1.3分站

分站設于煤礦井下，一般采用雙單片機結構，同時進行計算機通信和控制數(shù)據(jù)采集。它的主要任務是接受服務器的指令，儲存系統(tǒng)自定義參數(shù)；接收數(shù)據(jù)采集器采集的各種數(shù)據(jù)傳達給服務器進行分析處理，能夠提高系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的速度，縮短巡測周期，從而提高監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能。分站能夠根據(jù)其監(jiān)測到的異常數(shù)據(jù)直接進行安全控制并且發(fā)出聲光報警信號；分站能夠自動復位，當其發(fā)生意外而死機時，能夠輸出復位信號使單片機自動復位；分站能保存服務器下發(fā)的各種初始化數(shù)據(jù)，在因意外而與服務器中斷后仍可進行監(jiān)控，從而達到安全控制的要求。

2.1.4數(shù)據(jù)采集器和傳感器

傳感器能夠?qū)崟r采集CH4體積分數(shù)、CO2體積分數(shù)、CO體積分數(shù)、炮孔CH4體積分數(shù)、溫度等參數(shù)，然后數(shù)據(jù)采集器將采集到的瓦斯、風速、開停等各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號，再將信號傳到分站；分站對傳感器的數(shù)據(jù)進行再次采集，將數(shù)據(jù)通過傳輸介質(zhì)傳給服務器；同時具有雙向驅(qū)動功能，根據(jù)地面服務器的指令進行開出控制。

2.2安全監(jiān)控網(wǎng)絡的功能

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性高、易于操作、維護量小，能夠?qū)崟r采集井下的瓦斯量、風速等各種數(shù)據(jù)，進行一定的轉(zhuǎn)換后，通過傳輸介質(zhì)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌魃?，服務器接受各種監(jiān)測數(shù)據(jù)后進行處理，正常數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫以便日后查詢和比對；對超限的瓦斯數(shù)據(jù)則將監(jiān)測點信息自動傳輸給相關單位進行處理。監(jiān)控終端對各個井下工作單位的工作轉(zhuǎn)臺進行異地實時監(jiān)控進行實時數(shù)據(jù)跟蹤分析；對歷史數(shù)據(jù)進行分析比較從而預測其變化趨勢，對可能存在的危險預先進行判斷，從而早期發(fā)現(xiàn)各種危險因素，防患于未然。

3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應用網(wǎng)絡技術的注意問題

我們在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中推行網(wǎng)絡技術應用的同時，不能忽略由此而引發(fā)的問題。（1）在傳感器到分站間的模擬型號的傳遞和采集過程中，模擬量傳輸?shù)目垢蓴_防衛(wèi)度較差，存在冒大數(shù)、誤報警、誤斷電等數(shù)據(jù)異常而導致的問題，對監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響；（2）在整個監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)中，各種計算機器件在煤礦井下低照度、高粉塵、高爆炸性氣體環(huán)境中使用時可能會減少使用壽命，一旦出現(xiàn)故障，在狹小黑暗且存在爆炸危險的環(huán)境中，現(xiàn)場維修時可能存在檢修儀器無防爆措施等問題；（3）網(wǎng)絡在煤礦中的運用，必須有專人維護方可正常運行，若需對全部煤礦進行監(jiān)控，就要求監(jiān)控設備遍布各個礦井，這就增加了工作人員的工作量和維修時的危險程度，增加的產(chǎn)業(yè)成本不一定適合所有的煤炭生產(chǎn)單位。（4）在各種先進的網(wǎng)絡技術和其他技術應用于煤炭安全監(jiān)控的同時，對于簡單的瓦斯檢測方法如“火燈（帶防爆銅網(wǎng)的煤油燈）”等傳統(tǒng)方法，尚不能完全丟棄。

4結論

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡技術的投入使用能實時記錄瓦斯變化全過程及井下工作人員現(xiàn)場工作情況，以便及時發(fā)現(xiàn)隱患，快速監(jiān)督處理，有效避免井下瓦斯超限等現(xiàn)象的發(fā)生。網(wǎng)絡技術在煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)控中的應用，是實行煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理的重要舉措，具有劃時代的意義。煤炭生產(chǎn)安全信息化任重道遠，我們要對煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡建設與改造進行更加深入的分析和研究，加快發(fā)展適于煤礦安全生產(chǎn)的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，為進一步提升煤礦安全生產(chǎn)水平做好技術支撐。

參考文獻

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（責任編輯：葉小堅）