計算機網(wǎng)絡技術(shù)在煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控中的應用

田有志

摘 要：為了能夠提高煤礦井下瓦斯遠程監(jiān)控的可靠性和準確性，深入地研究了計算機網(wǎng)絡技術(shù)在其中的應用。首先介紹煤礦井下瓦斯遠程網(wǎng)絡技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能作用；討論煤礦井下瓦斯監(jiān)控傳感器節(jié)點的設置；分析現(xiàn)代化瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)當中的應用，同時對瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的重難點以及設計方面的重點等進行綜合性的探討。

關鍵詞：計算機網(wǎng)絡技術(shù)；煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控；應用

隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展和煤礦安全形勢的日益嚴峻，給煤礦信息化建設提出了新要求。如何更好地利用網(wǎng)絡技術(shù)在瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)提供準確的信息資源，實現(xiàn)信息集成和共享，為煤礦安全生產(chǎn)預警系統(tǒng)提供決策與支持，已成為煤礦安全領域一個亟待解決的問題。

當前，計算機網(wǎng)絡技術(shù)在煤礦的生產(chǎn)工作中有著重要且廣泛的應用，采用相關網(wǎng)絡系統(tǒng)技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)對相關瓦斯生產(chǎn)狀況的調(diào)控和監(jiān)督，同時還可以確保在最佳狀態(tài)之下進行煤礦井下作業(yè)。

計算機互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括3個部分，即煤礦井下設施煤礦地上設施及連接井下和井上設施的網(wǎng)絡.目前，計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息傳輸技術(shù)以及電工電子技術(shù)正在飛速地發(fā)展，煤礦井下檢測系統(tǒng)也有了較大的進步，從過去的單一數(shù)據(jù)監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳暗亩鄥?shù)監(jiān)測，計算機遠程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可以準確、可靠、持續(xù)地監(jiān)控煤礦井下的有害氣體，同時也能夠測試煤礦井下溫度，對于煤礦安全生產(chǎn)具有重要作用。

一、網(wǎng)絡技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)作用

1.具有較高的安全性

網(wǎng)絡技術(shù)在煤礦井下瓦斯數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，建立計算機遠程聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵。因此，能監(jiān)控系統(tǒng)的瓦斯數(shù)據(jù)傳輸必須具有較強的安全性，為了能夠節(jié)約建網(wǎng)成本，可以利用專線接入，利用SHD傳輸平臺能夠有效地監(jiān)控各類信息。通過實施網(wǎng)絡監(jiān)控可以對井下采掘工作面的位置進行跟蹤。

2.具有較好的穩(wěn)定性

利用具有較高可靠性的專用線路使各個節(jié)點能夠穩(wěn)定地互聯(lián)。由于該傳輸線路具有誤碼率小、可靠性高的優(yōu)點，因此能夠有效地保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃岳帽镜氐腟DH資源進行數(shù)據(jù)傳輸，可以使系統(tǒng)傳輸過程中的延時降低，同時使系統(tǒng)的可用性得到極大的提升，一旦在數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)身故障，可以利用自愈保護來保障傳輸不會發(fā)生中斷?；ヂ?lián)網(wǎng)絡系統(tǒng)中的電源可以利用雙電源模塊設計，能夠保證混插。當某個模塊產(chǎn)生故障時，整個體系不會陷入癱瘓。

3.具有可擴展性

煤礦井下瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應該采用模塊化設計，按照瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的實際特點，可以靈活地配置接口模塊，因此瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能夠靈活地和網(wǎng)絡聯(lián)接?；谟嬎銠C互聯(lián)網(wǎng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，擁有統(tǒng)一網(wǎng)管，能夠提出遠端設施的帶內(nèi)網(wǎng)管，有利于對系統(tǒng)內(nèi)的設施以及網(wǎng)絡進行維護。

除此，聯(lián)網(wǎng)除了要提供對歷史數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計功能外，還為礦井調(diào)度部門提供實時數(shù)據(jù)的分析報警功能，使礦井有能力在第一時間內(nèi)監(jiān)管到煤礦冒險作業(yè)或重大隱患生產(chǎn)行為，督促煤礦立即改正。

二、計算機在煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控中的應用

煤礦瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是防止煤礦瓦斯事故的重要科技手段，是煤礦安全生產(chǎn)的“電子警察”，它改變了傳統(tǒng)的管理方式，提高了安全監(jiān)管的技術(shù)水平，在預防瓦斯事故的發(fā)生中起到了積極的作用。

1.獲取煤礦井下現(xiàn)場的瓦斯數(shù)據(jù)

煤礦井下瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)要求計算可以分類識別出不同的現(xiàn)象，應該把收集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為能夠被計算機處理的數(shù)據(jù)方式，系統(tǒng)可以利用瓦斯傳感器獲得相應的瓦斯數(shù)據(jù)作為輸入，是一種物理參量，根據(jù)煤礦井下實際的工作特點選擇合適的瓦斯傳感器數(shù)量。

2.瓦斯數(shù)據(jù)的云計算模式處理

煤礦井下瓦斯數(shù)據(jù)的預處理主要是為了能夠消除數(shù)據(jù)的噪聲，獲得更有用的信息.當發(fā)生瓦斯涌出的故障時，會有許多干擾因素，各因素的數(shù)據(jù)通常情況在單位上各有不同，所以，當確定影響因素后，采取模式識別以前，進行數(shù)據(jù)的預處理。

礦井瓦斯預測預警所涉及的計算源數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)場的檢/監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，共同形成海量數(shù)據(jù)集，而數(shù)據(jù)存儲與備份管理是進行計算分析的基礎。

在數(shù)據(jù)計算上，瓦斯預測預警所涉及的計算方法主要包括大量數(shù)據(jù)的預處理、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)自動修正預測、檢/監(jiān)測數(shù)據(jù)融合處理、大量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲及調(diào)度等，在此過程中，對于計算方法的封裝與集成、對于計算性能的要求很高；從礦井瓦斯預測預警應用的角度，礦井安全數(shù)據(jù)的集中管控已成為目前煤炭企業(yè)信息化管理的發(fā)展趨勢，以礦井的安全分析模式已成為煤礦安全管理集中控管的主流模式。因此，引入云計算模式是實現(xiàn)高效支持瓦斯預測預警應用的有效手段。

3.確定閾值并提取數(shù)字量

可以依據(jù)產(chǎn)生瓦斯爆炸時在空氣中含有瓦斯量的多少來選取閾值，通常情況下，如果空氣中瓦斯的含量達到5%-12%時，將產(chǎn)生爆炸。所以在閾值的選擇時應該小于5%?；谟嬎銠C聯(lián)網(wǎng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)應該把不同瓦斯傳感器所獲得的瓦斯數(shù)據(jù)信息和閾值對比分析，從而能夠?qū)?shù)字量信號提取出來，進而能夠識別對象的類別。

4.分類決策判斷

利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)將被識別對象歸為某一類，經(jīng)過對神經(jīng)網(wǎng)絡中的神經(jīng)元進行訓練可以獲得決策規(guī)則，然后根據(jù)該決策規(guī)則對被識別對象進行分類，將閾值和數(shù)字量信號輸入訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡，經(jīng)過處理以后，通過輸出結(jié)果可以獲得煤礦井下瓦斯的比例是否超標，如果發(fā)現(xiàn)超標現(xiàn)象，立即采取安全防護措施。

5.實施煤礦網(wǎng)絡化技術(shù)

煤礦企業(yè)一般采用大眾寬帶網(wǎng)絡、網(wǎng)通公司提供的電話網(wǎng)絡，傳輸監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過構(gòu)建以為基礎的模式，建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架。該系統(tǒng)具備性能穩(wěn)定、實時性強等特點。因此，用戶不僅能夠做到簡便操作，還能學會如何維護和升級該系統(tǒng)軟件、煤礦數(shù)字化互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡設計等。

煤礦安裝的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效的監(jiān)測到時刻變化的環(huán)境情況該系統(tǒng)規(guī)定：采用完全統(tǒng)一的數(shù)據(jù)值來規(guī)范、定義礦井監(jiān)控情況。

基于計算技術(shù)在煤礦中的應用，提高了工作效率，高效的改進煤礦產(chǎn)業(yè)的安全管理體制，降低煤礦安全事故的發(fā)生概率，提高煤炭業(yè)的社會效益與經(jīng)濟效益。

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