【安防知識網(wǎng)】山西王家?guī)X煤礦透水事件又一次給我們敲響了警鐘!煤礦的安全生產(chǎn)，對于我們的國家、社會，尤其是對于煤礦儲藏豐富的省市，是一個非常嚴峻的問題。不斷發(fā)生的不同程度的煤礦瓦斯爆炸、瓦斯突出事件給我們的政府、社會造成了嚴重的影響，對遇難家庭的傷害更是無法挽回。給我們的政府、安全生產(chǎn)部門、煤礦經(jīng)營者一次又一次的教訓!政府下了很大的決心，很大的力度去抓煤礦安全生產(chǎn)問題，但是還是有災難不斷發(fā)生，該如何去有效的避免災難的發(fā)生?再次發(fā)生危險時，該如何應對?怎么讓相關各級領導能夠實時的了解現(xiàn)場情況并及時的做出指揮調(diào)度?

　1 前 言

　　山西王家?guī)X煤礦透水事件又一次給我們敲響了警鐘!煤礦的安全生產(chǎn)，對于我們的國家、社會，尤其是對于煤礦儲藏豐富的省市，是一個非常嚴峻的問題。不斷發(fā)生的不同程度的煤礦瓦斯爆炸、瓦斯突出事件給我們的政府、社會造成了嚴重的影響，對遇難家庭的傷害更是無法挽回。給我們的政府、安全生產(chǎn)部門、煤礦經(jīng)營者一次又一次的教訓!政府下了很大的決心，很大的力度去抓煤礦安全生產(chǎn)問題，但是還是有災難不斷發(fā)生，該如何去有效的避免災難的發(fā)生?再次發(fā)生危險時，該如何應對?怎么讓相關各級領導能夠實時的了解現(xiàn)場情況并及時的做出指揮調(diào)度?

　　在我國，煤礦開采作為國家能源系統(tǒng)的重要組成部分。其日常的穩(wěn)定、安全運行影響著國民生產(chǎn)、生活的正常運轉，是國計民生的大事。但是由于不同規(guī)模煤礦眾多、地點分散、現(xiàn)場環(huán)境復雜，日常維護工作困難重重。那么如何讓煤礦經(jīng)營者和安全生產(chǎn)部門提高工作效率? 真正做到預防為先、安全生產(chǎn)?

　　2 煤礦監(jiān)控應用現(xiàn)狀

　　近年來，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各大、中、小煤礦已經(jīng)陸續(xù)在裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，也在某種程度上提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率。但是以下的問題卻不容忽視!系統(tǒng)老化問題嚴重、需要更新改造我國監(jiān)測監(jiān)控技術應用較晚，80 年代初，引進了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了部分煤礦;在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，先后研制出了一系列監(jiān)控系統(tǒng)，在我國煤礦已大量使用。安全監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦安全生產(chǎn)和管理也確實起到了重要的作用。但是由于當時相當一部分監(jiān)控系統(tǒng)由于技術水平低、功能和擴展性能差、現(xiàn)場維修維護和技術服務跟不上等原因，造成一部分礦井無法繼續(xù)正常使用已裝備的系統(tǒng)，需要更新改造。各個系統(tǒng)獨立，使用效率低

　　隨著電子技術、計算機軟硬件技術的迅猛發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼推出了一系列新的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。同時，在“以風定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”十二字方針和煤礦安全規(guī)程有關條款指導下，大部分煤礦裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。但是環(huán)境動力設備監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)大都是獨立運行的 ，不能集成統(tǒng)一管理操作，應用效率較低，不能滿足實際需要，同時對資源也存在的一定的浪費。聯(lián)網(wǎng)程度不夠，集中管理困難煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中集成了計算機網(wǎng)絡技術、數(shù)字通信技術、微電子技術、軟件應用等諸多內(nèi)容，是具有技術先導性的系統(tǒng)。但是還沒有全面打造綜合性應用網(wǎng)絡，沒有實現(xiàn)集團公司、省級單位、市縣級單位的大規(guī)模、大范圍聯(lián)網(wǎng)，甚至很多還沒有實現(xiàn)小規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)，都在獨立運行。已建成的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，并沒有對管轄區(qū)域內(nèi)所有煤礦瓦斯防治情況實時了解，包括井下瓦斯?jié)舛取L機開停狀態(tài)、設備送電斷電情況等實施集中監(jiān)控、遠程監(jiān)控和實時監(jiān)控，針對突發(fā)情況還不能遠程的及時采取調(diào)整作業(yè)方式、停止生產(chǎn)、撤離人員等措施。

　　系統(tǒng)標準不統(tǒng)一，兼容性差

　　現(xiàn)有廠家的監(jiān)控系統(tǒng)都采用專用通信協(xié)議，很難找到兩個相互兼容的系統(tǒng)。目前，兼容性差的問題大大制約了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)進一步擴容的問題，因此，硬件產(chǎn)品和軟件系統(tǒng)通信協(xié)議的不規(guī)范造成了設備的重復購置?，F(xiàn)場管理和維護水平有待加強由于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)復雜，各系統(tǒng)相對獨立沒有集成聯(lián)網(wǎng)應用。盡管國家和各省、地、市煤炭管理部門強制性要求各大、中、小煤礦必須裝備礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并加大了對礦井安全生產(chǎn)的管理力度，但一些地方國有煤礦，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦，多數(shù)由于缺乏專業(yè)技術人員而不能正常使用和維護已裝備的系統(tǒng)。

　　傳感器等質量不合格

　　甲烷傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和災害預測的關鍵技術裝備，然而，國產(chǎn)的傳感器一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差和調(diào)校期頻繁的缺點，很大程度上影響了瓦斯的正常檢測，與國外同類傳感器比較存在一定的差距。

　　3 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

　　煤礦監(jiān)控包括井下和井上兩部分，地形、環(huán)境復雜惡劣，需要對煤礦全面監(jiān)控、及時預防危險、合理調(diào)度指揮。

　　首先是視音頻監(jiān)控。對井上、井下的情況進行實時的監(jiān)控，煤礦管理人員和安全生產(chǎn)部門實時掌握現(xiàn)場狀況，同時可以通過語音進行有效溝通、指揮;其次是環(huán)境監(jiān)測。主要監(jiān)測煤礦井下各種有毒有害氣體及工作面的作業(yè)條件，如高濃度甲烷氣體、低濃度甲烷氣體、一氧化碳、氧氣濃度、風速、負壓、溫度、巖煤溫度、頂板壓力、煙霧等;最后是生產(chǎn)監(jiān)控。主要監(jiān)控井上、下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設備的運行狀態(tài)參數(shù)，如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量;水泵、提升機、局扇、主扇、膠帶機、采煤機、開關、磁力起動器運行狀態(tài)和參數(shù)等;系統(tǒng)關鍵在于視頻與數(shù)據(jù)的整合和多級聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)需要對視頻和各種數(shù)據(jù)同時監(jiān)控，在統(tǒng)一平臺上就可以全面了解井上、下所有信息，以便做出及時的調(diào)度、處理，節(jié)約資源;安全生產(chǎn)部門需要對轄區(qū)內(nèi)的所有煤礦進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理，可以及時地做出判斷，合理的進行調(diào)度，有效地對各類事件進行處理。[nextpage]

　　4 煤礦安全生產(chǎn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設模式

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡架構

　　系統(tǒng)由外圍設備、前端設備、中心管理平臺、客戶監(jiān)控中心等部分組成。同時系統(tǒng)采用分布式架構，有效避免了因為局部網(wǎng)絡中斷，影響到整個系統(tǒng)的正常運行。如下圖所示

　　煤礦監(jiān)控中心

　　系統(tǒng)拓撲圖

　　音、視頻信號采集、處理

　　在每個煤礦根據(jù)現(xiàn)場需要安裝相應數(shù)量的防爆攝像機，用于對煤礦井上、井下等重點區(qū)域進行監(jiān)視，用于對煤礦內(nèi)設備運行情況、現(xiàn)場環(huán)境進行音視頻監(jiān)視。通過攝像機采集來的音視頻模擬信號接入前端綜合監(jiān)控主機。

　　音、視頻信號傳送到綜合監(jiān)控主機后進行信號編碼、壓縮。除具有圖像清晰流暢的特點外，

　　還具有空間小，實時性好等優(yōu)勢。對于本地視頻信號，可以保存在本地主機上，可根據(jù)需要隨時進行回放、查閱、管理，并且配合多種錄像模式完成各種記錄需求。[nextpage]

　　環(huán)境數(shù)據(jù)采集

　　通過傳感器監(jiān)測煤礦井下各種有毒有害氣體及工作面的作業(yè)條件，如高濃度甲烷氣體、低濃度甲烷氣體、一氧化碳、氧氣濃度、風速、負壓、溫度、巖煤溫度、頂板壓力、煙霧等同樣接入到綜合監(jiān)控主機，綜合監(jiān)控主機對這些數(shù)據(jù)進行處理，可以從監(jiān)控終端上實時、準確地看到環(huán)境變化狀況。

　　生產(chǎn)動力設備監(jiān)控

　　主要監(jiān)控井上、下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設備的運行狀態(tài)參數(shù)，如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量;水泵、提升機、局扇、主扇、膠帶機、采煤機、開關、磁力起動器運行狀態(tài)和參數(shù)等。

　　報警信號采集和控制

　　通過前端緊急按鈕、紅外探測器、周界探測器、現(xiàn)場報警器等報警設備，系統(tǒng)可配置GSM/GPRS、CDMA、電話等通信傳輸模塊，當有相應情況發(fā)生時，聯(lián)動聲光報警，系統(tǒng)也可自動聯(lián)動可用傳輸模塊功能，啟動電話、手機短信/彩信、電子郵件發(fā)送預置的信息。

　　監(jiān)控管理功能

　　通過監(jiān)控終端，可以在統(tǒng)一的平臺上對前端的所有視頻圖像和各個傳感器所測量出來的數(shù)據(jù)實時、準確地顯示出來，并且可以進行曲線、波形、柱狀等多種直觀化的顯示。

　　安全生產(chǎn)部門監(jiān)控中心

　　系統(tǒng)拓撲圖

　　1. 在安全生產(chǎn)部門監(jiān)控中心配置若干臺服務器，用來安裝煤礦安全生產(chǎn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，作為監(jiān)控中心主控端，對轄區(qū)內(nèi)若干個煤礦進行監(jiān)控、管理，如果需要的話可以將前端煤礦的數(shù)字網(wǎng)絡信號，轉換成模擬信號輸出至大屏幕電視墻顯示。

　　2. 告警服務器完成前端綜合監(jiān)控主機的報警信息采集與集中處理，包括日志處理及告警通知等功能，其中環(huán)境相關的報警信息由采集服務器發(fā)送UDP 包給告警服務器，然后告警服務器產(chǎn)生相應的聯(lián)動(聯(lián)動短信，郵件等)。

　　3. 接入服務器為了適應各種網(wǎng)絡環(huán)境的需求，平臺支持煤礦內(nèi) PU 的多種連接方式包括P2P 連接方式、TURN 連接方式及普通方式連接，因此設備接入模塊又被分為目錄服務器與注冊中心兩大模塊;

　　4. 媒體轉發(fā)服務器主要實現(xiàn)煤礦區(qū)域內(nèi)音視頻、數(shù)據(jù)(環(huán)境數(shù)據(jù)和動力設備參數(shù)等)的轉發(fā)功能，通過該模塊可以有效的較少帶寬的占用，增大PU 用戶訪問數(shù)量。

　　5. 集中管理服務器又分為業(yè)務管理、用戶管理和設備管理三大部分。業(yè)務管理：實現(xiàn) MSU、業(yè)務類型、目錄服務器等模塊的管理。用戶管理：實現(xiàn)用戶的管理功能，包括監(jiān)控用戶的開戶、銷戶和統(tǒng)計等。PU 管理：實現(xiàn)前端PU 設備的添加、修改、刪除和統(tǒng)計等功能。

　　6. 客戶端主要實現(xiàn)煤礦井下、井上前端設備的音視頻預覽、數(shù)據(jù)實時監(jiān)測相關功能，同時支持C/S 和B/S 模式

　　5 結束語

　　煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵在于及時預防，其次是發(fā)生狀況時的及時統(tǒng)一指揮調(diào)度。隨著相關的新技術的發(fā)展和新解決方案的出現(xiàn)，比如解決協(xié)議不規(guī)范的方法、高可用性傳感器的研制、智能化的高壓開關柜、高壓真空饋電開關、低壓真空饋電開關技術、GIS 技術等應用于煤礦監(jiān)控?？梢允瓜到y(tǒng)不僅能實現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控，而且能根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境地點的參數(shù)進行有效的危險性判別、分析和提出專家決策方案。可以使煤礦監(jiān)控真正的實現(xiàn)防患于未然!