煤礦監測監控系統綜合評價與應用研究

李益鳴

（天地（常州）自動化股份有限公司，江蘇 常州 213015）

現階段，我國最為重要的化石能源就是煤炭。根據對我國能源消費結構的調查與研究，我們不難發現，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，而是在很長一段時間內都位居榜首，它已經成為我國經濟社會發展所的必不可少的一種資源，而我們都知道煤炭的開采一般要在礦山進行，如果未能做好防護措施，那么發生安全事故的概率會非常大，從古至今礦山事故、井下事故頻發，我們不難看出煤炭開采工作的高危險性，其安全問題如果不能很好地解決，那么就會一直并且嚴重制約我國相關工作的健康與可持續發展，更會影響我國經濟的穩固增長。現在，我國井工是我國煤炭開采行業運用范圍最廣、運用數量最多的開采方式，由于煤炭資源所處位置的不同，地理環境、水文特征、季節變化與地質變化等都會對開采工作帶來不小的阻礙，這種多樣性與變化性，使得煤礦生產安全問題難以把控，導致煤礦安全的事故頻發。所以，有關人員一定要從實際入手，加大投入力度，做好監管團隊建設工作，切實提升煤礦管理水平。如今，在國家有關部門領導以及相關企業負責人的重視下，我國煤炭安全事故相比以往來說有所減少，已經呈現出抵減趨勢，但是相對于一些外國發達國家來說，每百萬噸的人員死亡率還是比較高的，并且近年來我國在煤礦安全問題方面的相關技術研究也處于一個瓶頸階段。而煤礦監測監控系統作為礦山管理的重要手段，在現階段非常需要與物聯網等先進技術進行有效融合，建立與完善相關系統與體系，抓住機遇突破阻礙，保障礦井生產安全的同時，為我國煤炭行業的長遠發展奠定基礎。

1 煤礦監測監控系統在我國的發展歷程

20 世紀60 年代，諸如美國、德國、英國等資本主義發達國家早就將煤礦監測監控技術運用到實際生產中，并且隨著以后的不斷實踐，其系統也更加完善、具體。隨著人類科技水平的不斷提升，各種新技術與新材料的出現，也使得這項技術更為完善，我們拿信息傳播為例子不難看出，其從最開始的空分制技術逐步演化為通信頻道分制技術進行信息傳輸，到后續所采用的時分制技術，在晶管電路、大規模集成電路以及計算機平臺等新技術的輔助下，逐發展與形成的微處理技術等第四代煤礦監測監控系統，已經是較為完善。

我國是一個包容開放的國家，在科學技術方面也是如此，我國雖然發展較晚，但是積極學習外國先進技術，在結合特殊性進行具體分析，秉持實事求是原則辦事，因此，我國在煤礦監測監控系統建立的速度上來說還是十分迅速的。通過對外國監測監控技術的學習，在對煤礦實際的煤層賦存條件與地質狀況等進行分析與考慮，20 世紀80 年代，我國也逐步在煤礦安全監控中利用監測監控系統。比如，我國趙各莊礦與撫順龍鳳礦都在20 世紀80 年代開始采用CMC-0 系統，這對于我國煤礦監測監控系統來說有著十分重要的意義與價值；到了90 年代，我國在電子制造業也有了長足發展，其各項技術也日趨完善，因此，相關部門開始研發結合新技術下的煤礦監測監控系統，其整體水平更高、效果更好，為我國煤炭安全生產提供了保障。而到了21 世紀，在國家有關部門的重視以及國家相關政策的支持下，在全國范圍內，先進的煤礦監測監控系統已經得到了大面積推廣，各大礦區都在為這一新政策拍手叫好，積極響應國家號召，部分礦區甚至實現了虛擬礦山、數字化礦山等與先進信息技術相融合的管理機制，從而大大降低了我國煤炭事故的發生概率。

雖然我國的煤礦監測監控系統在各大礦區普及開來，且應用范圍較廣、具備較大的發展空間與良好的發展前景，但是由于相關技術水平的制約，我國現階段的煤礦檢測系統依舊存在許多問題，比如，由于國家政策中對于各個廠家所研發的系統在兼容性方面沒有過多要求，導致很多系統兼容性較差，在設置平臺數據時也是統一度不夠，并且相關技術人員操作水平不高、專業程度不深，以及傳感器等零部件使用壽命較短等，都是制約我國煤礦監測監管系統發展的因素。因此，有關人員應對我國煤礦監測監控系統的現狀進行綜合分析與研究，有針對性地看到問題所在，積極采取有效措施進行處理，切實保障煤礦生產安全，可從可靠性評價措施、系統優化與完善等方面入手。

2 基于物聯網的綜合監控評價體系

物聯網技術是1995 年提出的，由于其擁有大數據互聯、云計算等技術等技術優點，所以得到了社會各界的關注與廣泛運用，并且相關人員發現將該技術與煤礦監測監控系統進行融合有著較強的現實意義，如虛擬礦山、數字礦山等，通過現代技術手段做到真實與虛擬相互交融。

當前，虛擬礦山的應用主要側重于安全生產3S 方面，而數字礦山則在監測監控技術多信息綜合平臺化管理中有著更加顯著的作用與功效。但是，我國煤礦現階段所運用的物聯網技術尚處于一個發展階段，有許多我們需要思考與完善的問題，很多功能也有待開發與利用。所以，為了達到這一目的就需要對物聯網進行深入了解與研究，把控其精髓所在，通過科學的評價方式將其運用到煤礦監測監控系統中，保障其科學性、系統性與有效性，對安全生產有著很好的促進作用。

2.1 煤礦物聯網關鍵技術

在煤礦監測監管中運用物聯網技術，其層次結構十分清晰，通常情況下，我們將其分為三大層，即網絡層、應用層與感知層，這三者組成的整體模型才是物聯網技術在礦山管的精華所在，也得到了社會各界的廣泛關注與認同。網絡層是物聯網監測監控系統的核心所在，其主要起到中心樞紐的作用，其通過煤礦企業、市級分控中心以及省級監控中心三層上下級的連接關系，實現數據庫信息與礦井信息的互通與聯系，還能利用科學管理手段對其進行自動化處理；應用層起到一個信息控制的作用，它是信息控制的關鍵點，其通過數據庫平臺、云計算服務的平臺的、服務支撐平臺以及信息集成平臺來完成大數據分配與管理等任務，為智能化礦山管理的實現提供技術支持；感知層的主要功能就是感知與獲取井下信息，其可以通過智能傳感器、監控攝像頭、讀卡器以及條碼識讀器來完成井下數據收集工作。

2.2 物聯網技術在煤礦中的有效運用

物聯網技術在煤礦生產與管理中的運用，大大降低了安全事故的發生概率、提高安全系數、保護井下人員安全，為我國煤炭行業的長遠發展提供助力。物聯網在煤礦監測監控系統中的應用應具體表現在機械設備監管、故障診斷、井下回采與掘進工作面實時監管以及三維定位與人員通信等方面，下面我們就對其進行分別討論：

（1）機械設備監管。通過物聯網技術，應對煤炭開采中所涉及的各個設備進行有效監管，確保不會出現故障問題，如若出現問題也可自行診斷，避免因監管不力而對井下人員所造成不必要的威脅與傷害。

（2）井下回采與掘進監管。該功能是物聯網在煤礦監測監控系統中的主要表現，我們利用礦井內部的全覆蓋的有限網與無線傳感器對回采與掘進過程中空間內的粉塵、一氧化碳等有毒有害物質進行監控，并且配合通風機、風窗、風門等設備對氧含量、風俗等進行有效把控。

（3）三維定位與人員通信。從物聯網技術可采用漫游機制運用到井下視頻及語音通信中，提高井下通訊效率與通訊質量，并且能夠對井下人員位置進行石化及監控，通過三維定位還可以直觀地看到井下人員移動路線與分布情況，有助于各項工作的開展。

（4）大數據。物聯網技術在礦山的有效用運用，使其向著信息化、自動化、智能化方向發展，從極大程度上改變了傳統方式過度依賴相關人員主觀判斷的問題，利用信息采集與傳感技術等大數據技術，推進處理平臺更加高端、更加先進。

3 結語

綜上所述，不難看出物聯網在煤礦監測監控中的重要作用，由此相關人員應結合實際情，積極借鑒與學習國外先進技術，不斷完善我國煤礦監測監控系統，從多方面入手，切實保障煤礦生產安全，為煤礦企業的可持續發展奠定必要的基礎。