煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)與應(yīng)用研究

李益鳴

（天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 常州 213015）

現(xiàn)階段，我國(guó)最為重要的化石能源就是煤炭。根據(jù)對(duì)我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)查與研究，我們不難發(fā)現(xiàn)，其中六成以上都是煤炭，并且煤炭比重如此之高并不是曇花一現(xiàn)，而是在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都位居榜首，它已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所的必不可少的一種資源，而我們都知道煤炭的開(kāi)采一般要在礦山進(jìn)行，如果未能做好防護(hù)措施，那么發(fā)生安全事故的概率會(huì)非常大，從古至今礦山事故、井下事故頻發(fā)，我們不難看出煤炭開(kāi)采工作的高危險(xiǎn)性，其安全問(wèn)題如果不能很好地解決，那么就會(huì)一直并且嚴(yán)重制約我國(guó)相關(guān)工作的健康與可持續(xù)發(fā)展，更會(huì)影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)固增長(zhǎng)?，F(xiàn)在，我國(guó)井工是我國(guó)煤炭開(kāi)采行業(yè)運(yùn)用范圍最廣、運(yùn)用數(shù)量最多的開(kāi)采方式，由于煤炭資源所處位置的不同，地理環(huán)境、水文特征、季節(jié)變化與地質(zhì)變化等都會(huì)對(duì)開(kāi)采工作帶來(lái)不小的阻礙，這種多樣性與變化性，使得煤礦生產(chǎn)安全問(wèn)題難以把控，導(dǎo)致煤礦安全的事故頻發(fā)。所以，有關(guān)人員一定要從實(shí)際入手，加大投入力度，做好監(jiān)管團(tuán)隊(duì)建設(shè)工作，切實(shí)提升煤礦管理水平。如今，在國(guó)家有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)企業(yè)負(fù)責(zé)人的重視下，我國(guó)煤炭安全事故相比以往來(lái)說(shuō)有所減少，已經(jīng)呈現(xiàn)出抵減趨勢(shì)，但是相對(duì)于一些外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，每百萬(wàn)噸的人員死亡率還是比較高的，并且近年來(lái)我國(guó)在煤礦安全問(wèn)題方面的相關(guān)技術(shù)研究也處于一個(gè)瓶頸階段。而煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)作為礦山管理的重要手段，在現(xiàn)階段非常需要與物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有效融合，建立與完善相關(guān)系統(tǒng)與體系，抓住機(jī)遇突破阻礙，保障礦井生產(chǎn)安全的同時(shí)，為我國(guó)煤炭行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展歷程

20 世紀(jì)60 年代，諸如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等資本主義發(fā)達(dá)國(guó)家早就將煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，并且隨著以后的不斷實(shí)踐，其系統(tǒng)也更加完善、具體。隨著人類科技水平的不斷提升，各種新技術(shù)與新材料的出現(xiàn)，也使得這項(xiàng)技術(shù)更為完善，我們拿信息傳播為例子不難看出，其從最開(kāi)始的空分制技術(shù)逐步演化為通信頻道分制技術(shù)進(jìn)行信息傳輸，到后續(xù)所采用的時(shí)分制技術(shù)，在晶管電路、大規(guī)模集成電路以及計(jì)算機(jī)平臺(tái)等新技術(shù)的輔助下，逐發(fā)展與形成的微處理技術(shù)等第四代煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)是較為完善。

我國(guó)是一個(gè)包容開(kāi)放的國(guó)家，在科學(xué)技術(shù)方面也是如此，我國(guó)雖然發(fā)展較晚，但是積極學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)，在結(jié)合特殊性進(jìn)行具體分析，秉持實(shí)事求是原則辦事，因此，我國(guó)在煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)建立的速度上來(lái)說(shuō)還是十分迅速的。通過(guò)對(duì)外國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的學(xué)習(xí)，在對(duì)煤礦實(shí)際的煤層賦存條件與地質(zhì)狀況等進(jìn)行分析與考慮，20 世紀(jì)80 年代，我國(guó)也逐步在煤礦安全監(jiān)控中利用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。比如，我國(guó)趙各莊礦與撫順龍鳳礦都在20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始采用CMC-0 系統(tǒng)，這對(duì)于我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)有著十分重要的意義與價(jià)值；到了90 年代，我國(guó)在電子制造業(yè)也有了長(zhǎng)足發(fā)展，其各項(xiàng)技術(shù)也日趨完善，因此，相關(guān)部門開(kāi)始研發(fā)結(jié)合新技術(shù)下的煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，其整體水平更高、效果更好，為我國(guó)煤炭安全生產(chǎn)提供了保障。而到了21 世紀(jì)，在國(guó)家有關(guān)部門的重視以及國(guó)家相關(guān)政策的支持下，在全國(guó)范圍內(nèi)，先進(jìn)的煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)得到了大面積推廣，各大礦區(qū)都在為這一新政策拍手叫好，積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，部分礦區(qū)甚至實(shí)現(xiàn)了虛擬礦山、數(shù)字化礦山等與先進(jìn)信息技術(shù)相融合的管理機(jī)制，從而大大降低了我國(guó)煤炭事故的發(fā)生概率。

雖然我國(guó)的煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在各大礦區(qū)普及開(kāi)來(lái)，且應(yīng)用范圍較廣、具備較大的發(fā)展空間與良好的發(fā)展前景，但是由于相關(guān)技術(shù)水平的制約，我國(guó)現(xiàn)階段的煤礦檢測(cè)系統(tǒng)依舊存在許多問(wèn)題，比如，由于國(guó)家政策中對(duì)于各個(gè)廠家所研發(fā)的系統(tǒng)在兼容性方面沒(méi)有過(guò)多要求，導(dǎo)致很多系統(tǒng)兼容性較差，在設(shè)置平臺(tái)數(shù)據(jù)時(shí)也是統(tǒng)一度不夠，并且相關(guān)技術(shù)人員操作水平不高、專業(yè)程度不深，以及傳感器等零部件使用壽命較短等，都是制約我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)展的因素。因此，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析與研究，有針對(duì)性地看到問(wèn)題所在，積極采取有效措施進(jìn)行處理，切實(shí)保障煤礦生產(chǎn)安全，可從可靠性評(píng)價(jià)措施、系統(tǒng)優(yōu)化與完善等方面入手。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的綜合監(jiān)控評(píng)價(jià)體系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是1995 年提出的，由于其擁有大數(shù)據(jù)互聯(lián)、云計(jì)算等技術(shù)等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，所以得到了社會(huì)各界的關(guān)注與廣泛運(yùn)用，并且相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)將該技術(shù)與煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行融合有著較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，如虛擬礦山、數(shù)字礦山等，通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)手段做到真實(shí)與虛擬相互交融。

當(dāng)前，虛擬礦山的應(yīng)用主要側(cè)重于安全生產(chǎn)3S 方面，而數(shù)字礦山則在監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)多信息綜合平臺(tái)化管理中有著更加顯著的作用與功效。但是，我國(guó)煤礦現(xiàn)階段所運(yùn)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚處于一個(gè)發(fā)展階段，有許多我們需要思考與完善的問(wèn)題，很多功能也有待開(kāi)發(fā)與利用。所以，為了達(dá)到這一目的就需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行深入了解與研究，把控其精髓所在，通過(guò)科學(xué)的評(píng)價(jià)方式將其運(yùn)用到煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，保障其科學(xué)性、系統(tǒng)性與有效性，對(duì)安全生產(chǎn)有著很好的促進(jìn)作用。

2.1 煤礦物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

在煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)管中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其層次結(jié)構(gòu)十分清晰，通常情況下，我們將其分為三大層，即網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層與感知層，這三者組成的整體模型才是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山管的精華所在，也得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注與認(rèn)同。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心所在，其主要起到中心樞紐的作用，其通過(guò)煤礦企業(yè)、市級(jí)分控中心以及省級(jí)監(jiān)控中心三層上下級(jí)的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)信息與礦井信息的互通與聯(lián)系，還能利用科學(xué)管理手段對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化處理；應(yīng)用層起到一個(gè)信息控制的作用，它是信息控制的關(guān)鍵點(diǎn)，其通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、云計(jì)算服務(wù)的平臺(tái)的、服務(wù)支撐平臺(tái)以及信息集成平臺(tái)來(lái)完成大數(shù)據(jù)分配與管理等任務(wù)，為智能化礦山管理的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支持；感知層的主要功能就是感知與獲取井下信息，其可以通過(guò)智能傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、讀卡器以及條碼識(shí)讀器來(lái)完成井下數(shù)據(jù)收集工作。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦中的有效運(yùn)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦生產(chǎn)與管理中的運(yùn)用，大大降低了安全事故的發(fā)生概率、提高安全系數(shù)、保護(hù)井下人員安全，為我國(guó)煤炭行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供助力。物聯(lián)網(wǎng)在煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用應(yīng)具體表現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備監(jiān)管、故障診斷、井下回采與掘進(jìn)工作面實(shí)時(shí)監(jiān)管以及三維定位與人員通信等方面，下面我們就對(duì)其進(jìn)行分別討論：

（1）機(jī)械設(shè)備監(jiān)管。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)對(duì)煤炭開(kāi)采中所涉及的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)管，確保不會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，如若出現(xiàn)問(wèn)題也可自行診斷，避免因監(jiān)管不力而對(duì)井下人員所造成不必要的威脅與傷害。

（2）井下回采與掘進(jìn)監(jiān)管。該功能是物聯(lián)網(wǎng)在煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的主要表現(xiàn)，我們利用礦井內(nèi)部的全覆蓋的有限網(wǎng)與無(wú)線傳感器對(duì)回采與掘進(jìn)過(guò)程中空間內(nèi)的粉塵、一氧化碳等有毒有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控，并且配合通風(fēng)機(jī)、風(fēng)窗、風(fēng)門等設(shè)備對(duì)氧含量、風(fēng)俗等進(jìn)行有效把控。

（3）三維定位與人員通信。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可采用漫游機(jī)制運(yùn)用到井下視頻及語(yǔ)音通信中，提高井下通訊效率與通訊質(zhì)量，并且能夠?qū)氯藛T位置進(jìn)行石化及監(jiān)控，通過(guò)三維定位還可以直觀地看到井下人員移動(dòng)路線與分布情況，有助于各項(xiàng)工作的開(kāi)展。

（4）大數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山的有效用運(yùn)用，使其向著信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，從極大程度上改變了傳統(tǒng)方式過(guò)度依賴相關(guān)人員主觀判斷的問(wèn)題，利用信息采集與傳感技術(shù)等大數(shù)據(jù)技術(shù)，推進(jìn)處理平臺(tái)更加高端、更加先進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不難看出物聯(lián)網(wǎng)在煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控中的重要作用，由此相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情，積極借鑒與學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不斷完善我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，從多方面入手，切實(shí)保障煤礦生產(chǎn)安全，為煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定必要的基礎(chǔ)。