煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

張鵬 高健

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

關(guān)鍵詞：煤礦安全；監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；預(yù)警

中圖分類號(hào)： TD76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）18

近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛增長(zhǎng)，工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各方面對(duì)煤炭的需求量不斷加大。長(zhǎng)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(guó)煤礦安全形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，重大事故頻發(fā)，瓦斯事故時(shí)有發(fā)生，給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)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(luò)技術(shù)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(shù)手段，而通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒚旱V的檢測(cè)系統(tǒng)全部聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)將井下瓦斯含量等相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)即時(shí)地發(fā)送到指定監(jiān)察機(jī)構(gòu)。它通過井下的探頭，可以精確地監(jiān)測(cè)到瓦斯的密度和濃度，以及各風(fēng)門的風(fēng)量，安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸、監(jiān)測(cè)并顯示結(jié)果，一旦超限，便自動(dòng)報(bào)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(chǔ)，可直接在計(jì)算機(jī)屏幕地圖上進(jìn)行遠(yuǎn)程瓦斯監(jiān)測(cè)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(jī)制，使得管理人員可以及時(shí)了解煤礦安全狀況，促進(jìn)了管理部門之間的積極溝通，為科學(xué)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(luò)技術(shù)，能夠顯著提高煤礦安全監(jiān)控能力，降低災(zāi)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(jìn)煤炭生產(chǎn)。

2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控中的具體應(yīng)用

2.1安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由工作站（個(gè)人終端）、網(wǎng)絡(luò)中心（包括系統(tǒng)服務(wù)器、web服務(wù)器、防火墻、交換機(jī)等）、監(jiān)控終端、井下分站、數(shù)據(jù)采集器等構(gòu)成（圖1）。

數(shù)據(jù)采集器和傳感器置于井下，主要對(duì)瓦斯氣體等各種參數(shù)進(jìn)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(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和處理、預(yù)警等功能。

2.1.1服務(wù)器

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、通訊服務(wù)器和Web服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供查詢、統(tǒng)計(jì)等功能和具體數(shù)據(jù)來源，主要存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)信息和非地圖數(shù)據(jù)。通信服務(wù)器是整個(gè)煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，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堋Ｍㄓ嵎?wù)器主要負(fù)責(zé)接收具體某個(gè)煤礦實(shí)時(shí)上傳各種數(shù)據(jù)，如甲烷濃度、CO濃度等，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理,對(duì)外提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的訪問接口，保證其他服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。Web服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)管理人員的授權(quán)，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(wù)器，安裝在煤礦地面現(xiàn)場(chǎng)，它通過取得主站的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和各個(gè)探頭的工作狀態(tài)，從而直接監(jiān)控系統(tǒng)自身的運(yùn)行情況，然后通過網(wǎng)絡(luò)將所獲取信息發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)甄別；監(jiān)控終端能夠自我診斷，自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，對(duì)異常數(shù)據(jù)則通過預(yù)先指定的方案發(fā)出警告，從而督促管理人員進(jìn)行及時(shí)檢查排除隱患。

2.1.3分站

分站設(shè)于煤礦井下，一般采用雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，同時(shí)進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信和控制數(shù)據(jù)采集。它的主要任務(wù)是接受服務(wù)器的指令，儲(chǔ)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(dá)給服務(wù)器進(jìn)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(cè)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(cè)到的異常數(shù)據(jù)直接進(jìn)行安全控制并且發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；分站能夠自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)其發(fā)生意外而死機(jī)時(shí)，能夠輸出復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位；分站能保存服務(wù)器下發(fā)的各種初始化數(shù)據(jù)，在因意外而與服務(wù)器中斷后仍可進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)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(shí)采集CH4體積分?jǐn)?shù)、CO2體積分?jǐn)?shù)、CO體積分?jǐn)?shù)、炮孔CH4體積分?jǐn)?shù)、溫度等參數(shù)，然后數(shù)據(jù)采集器將采集到的瓦斯、風(fēng)速、開停等各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將信號(hào)傳到分站；分站對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次采集，將數(shù)據(jù)通過傳輸介質(zhì)傳給服務(wù)器；同時(shí)具有雙向驅(qū)動(dòng)功能，根據(jù)地面服務(wù)器的指令進(jìn)行開出控制。

2.2安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的功能

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性高、易于操作、維護(hù)量小，能夠?qū)崟r(shí)采集井下的瓦斯量、風(fēng)速等各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換后，通過傳輸介質(zhì)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器上，服務(wù)器接受各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后進(jìn)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(duì)；對(duì)超限的瓦斯數(shù)據(jù)則將監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息自動(dòng)傳輸給相關(guān)單位進(jìn)行處理。監(jiān)控終端對(duì)各個(gè)井下工作單位的工作轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行異地實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤分析；對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較從而預(yù)測(cè)其變化趨勢(shì)，對(duì)可能存在的危險(xiǎn)預(yù)先進(jìn)行判斷，從而早期發(fā)現(xiàn)各種危險(xiǎn)因素，防患于未然。

3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的注意問題

我們?cè)诿旱V安全監(jiān)控系統(tǒng)中推行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，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(hào)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(bào)警、誤斷電等數(shù)據(jù)異常而導(dǎo)致的問題，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響；（2）在整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各種計(jì)算機(jī)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(shí)可能會(huì)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(xiǎn)的環(huán)境中，現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)可能存在檢修儀器無防爆措施等問題；（3）網(wǎng)絡(luò)在煤礦中的運(yùn)用，必須有專人維護(hù)方可正常運(yùn)行，若需對(duì)全部煤礦進(jìn)行監(jiān)控，就要求監(jiān)控設(shè)備遍布各個(gè)礦井，這就增加了工作人員的工作量和維修時(shí)的危險(xiǎn)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(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其他技術(shù)應(yīng)用于煤炭安全監(jiān)控的同時(shí)，對(duì)于簡(jiǎn)單的瓦斯檢測(cè)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(jié)論

煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的投入使用能實(shí)時(shí)記錄瓦斯變化全過程及井下工作人員現(xiàn)場(chǎng)工作情況，以便及時(shí)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(luò)技術(shù)在煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)控中的應(yīng)用，是實(shí)行煤炭生產(chǎn)安全監(jiān)督管理的重要舉措，具有劃時(shí)代的意義。煤炭生產(chǎn)安全信息化任重道遠(yuǎn)，我們要對(duì)煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與改造進(jìn)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(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，為進(jìn)一步提升煤礦安全生產(chǎn)水平做好技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）