“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理研究與實(shí)踐

王義強(qiáng)

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展，我國提出深刻把握“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代大融合、大變革趨勢(shì)以加快新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)深度融合為主線，以實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”制造業(yè)為重點(diǎn)，以高速寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)為支撐，不斷打造新形勢(shì)下產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全高效運(yùn)行是煤礦安全管理的生命線，其直接決定了礦井井下一線勞動(dòng)人員的人身安全與煤礦生產(chǎn)效率，在煤礦實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智能化管理的首要步驟就是實(shí)現(xiàn)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理的智能化，同時(shí)也為煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)奠定夯實(shí)之基。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能手機(jī)技術(shù)日益成熟及壯大發(fā)展，為煤礦通風(fēng)安全管理的各種數(shù)據(jù)互聯(lián)互通創(chuàng)造了有利的條件。在傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)管理方式中，人盯人、人盯設(shè)備、人工采集數(shù)據(jù)的方式效率非常低下，信息流傳遞不暢通，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足現(xiàn)代化礦井通風(fēng)安全管理的需要。各個(gè)煤礦都在瓦斯監(jiān)控、風(fēng)流檢測(cè)、風(fēng)速測(cè)定等各個(gè)方面投入了大量的財(cái)力、物力、人力，取得了一定的效果，但是各個(gè)子系統(tǒng)均自成體系，獨(dú)立運(yùn)行。如何使各個(gè)系統(tǒng)的信息互聯(lián)互通，打通信息流傳遞的“最后五百米”，使得煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)整體提升到一個(gè)新的高度，降低綜合管理成本，使得煤炭企業(yè)發(fā)展緊跟時(shí)代發(fā)展的潮流，成為當(dāng)前煤炭企業(yè)管理的當(dāng)務(wù)之急。

1 工程概況

左云長春興煤礦是山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)控股的國有股份制企業(yè)。礦井位于山西省大同市左云縣小京莊鄉(xiāng)境內(nèi)，井田南北寬3.5km，東西長7.5km，面積19.8km2，批準(zhǔn)開采16#～25#煤層，可采煤層4層，22#為主要開采煤層，煤層厚度為9～12m，主要是氣煤和長焰煤。井田地質(zhì)儲(chǔ)量3.46億t，可采儲(chǔ)量2.25億t。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力240萬t/a，服務(wù)年限為67年。為積極響應(yīng)國家關(guān)于“互聯(lián)網(wǎng)+”制造業(yè)的號(hào)召，并實(shí)現(xiàn)長春興礦“安全精干高效、低成本運(yùn)營”的管理理念，必須對(duì)該礦的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行智能化升級(jí)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理大系統(tǒng)，將原有多個(gè)自成體系的子系統(tǒng)，升級(jí)改造，融合成一個(gè)整體，通過終端平臺(tái)可以實(shí)時(shí)觀看相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)取技術(shù)參數(shù)，同時(shí)也便于上級(jí)職能部門隨時(shí)監(jiān)管、監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)安全管理由靜態(tài)管理向動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)的轉(zhuǎn)變、由被動(dòng)管理向主動(dòng)管理的轉(zhuǎn)變、由現(xiàn)場(chǎng)管理延伸全方位、全時(shí)段管理的轉(zhuǎn)變。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”礦井通風(fēng)管理系統(tǒng)的建設(shè)步驟

第一個(gè)階段是通風(fēng)管理系統(tǒng)的開發(fā)階段，就是系統(tǒng)調(diào)研煤礦通風(fēng)系統(tǒng)所有子系統(tǒng)，在子系統(tǒng)內(nèi)部形成數(shù)據(jù)統(tǒng)一與基本融合。

第二個(gè)階段是大數(shù)據(jù)、云儲(chǔ)存階段，就是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將礦井通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳、共享、分析。

第三個(gè)階段是物聯(lián)網(wǎng)階段，就是將所有設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連，進(jìn)行信息的交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

第四個(gè)階段是通風(fēng)系統(tǒng)管理與監(jiān)測(cè)人員“無故障不下井”階段。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”煤礦管理的建設(shè)

3.1 “互聯(lián)網(wǎng)+”瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

通過匹配數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行參數(shù)采集，將井下瓦斯?jié)舛取⒅魍L(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)門開關(guān)、溫度、CO含量、井下巷道含氧量、煙霧監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)安全生產(chǎn)所必須監(jiān)控的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到互聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，同時(shí)便于相關(guān)管理人員、區(qū)隊(duì)、班組、作業(yè)人員在PC終端、手機(jī)終端、智能電視終端上隨時(shí)查看這些與安全生產(chǎn)息息相關(guān)的數(shù)值參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全生產(chǎn)過程中的隱患，解決了以往只能在調(diào)度室或有限的幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控導(dǎo)致信息流不暢所帶來的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)由以下內(nèi)容組成：

按照數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)讀取監(jiān)控信息數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行容錯(cuò)檢查，防止異常數(shù)據(jù)的干擾影響。

通過自定義的數(shù)據(jù)上傳接口，將獲取到的監(jiān)控信息數(shù)據(jù)加密上傳到指定的管理服務(wù)器中，防止網(wǎng)絡(luò)上對(duì)數(shù)據(jù)的非法竊取與篡改。

管理服務(wù)器接收到實(shí)時(shí)上傳的數(shù)據(jù)并解密后，按照煤礦實(shí)際管理需要對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，對(duì)于超限數(shù)據(jù)形成報(bào)警信息，通過消息發(fā)送到智能終端平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)可按照使用需要以短信、微信等方式發(fā)送到主要負(fù)責(zé)人及主要管理人員手機(jī)上。同時(shí)在智能終端平臺(tái)（含監(jiān)控電腦、智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電視等）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、統(tǒng)計(jì)分析等各項(xiàng)必要的功能。

3.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

主通風(fēng)機(jī)原有監(jiān)控操作系統(tǒng)模式為本地PLC+操作臺(tái)按鈕控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，利用西門子WinCC組態(tài)軟件與PLC300可編程控制器點(diǎn)表對(duì)接，將操作臺(tái)按鈕進(jìn)行組態(tài)虛擬操作，同時(shí)為了保障主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行切換可靠，增設(shè)一鍵啟動(dòng)及停止功能，有效縮短主通風(fēng)機(jī)切換時(shí)間及因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致無法正常切換事故的發(fā)生。

主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)（電流、電壓、風(fēng)量、負(fù)壓、電機(jī)軸承溫度、定子溫度、風(fēng)機(jī)振動(dòng)等），查看歷史曲線、故障曲線和具備報(bào)警功能。

3.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”束管監(jiān)控系統(tǒng)

JSG-6型井下自燃火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用抽氣泵和一束多芯的塑料管纜遠(yuǎn)距離的抽取監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的氣樣，利用專用氣相色譜儀進(jìn)行全自動(dòng)進(jìn)樣分析，實(shí)時(shí)測(cè)定各測(cè)點(diǎn)的氣體（常量：O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、C2H2；微量：CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C2H2）組分濃度，同時(shí)可以對(duì)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)煤自燃過程中標(biāo)志氣體濃度超值時(shí)發(fā)出警報(bào)的成套裝置。主要由地面氣體分析中心和井下束管取樣系統(tǒng)組成。可以實(shí)現(xiàn)早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤層自然發(fā)火，連續(xù)監(jiān)測(cè)煤自燃過程中標(biāo)志氣體組分、濃度變化規(guī)律，防止自然發(fā)火和瓦斯爆炸；判斷密閉火區(qū)的發(fā)展情況和火區(qū)熄滅程度，為啟封火區(qū)提供科學(xué)數(shù)據(jù)；在采用惰氣防滅火作業(yè)中，跟蹤了解作業(yè)區(qū)惰化情況，為滅火措施提供保障。

4 實(shí)施效果

長春興煤礦在通風(fēng)系統(tǒng)管理方面取得了顯著的成效，有效地提高了礦井現(xiàn)代化管理和安全監(jiān)控管理水平，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。“互聯(lián)網(wǎng)+”煤礦通風(fēng)管理系統(tǒng)有效將各項(xiàng)管理數(shù)據(jù)、資源進(jìn)行對(duì)接，其效果可以概括為：隨時(shí)隨地、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)；及時(shí)準(zhǔn)確、沒有障礙；直觀現(xiàn)場(chǎng)、減少誤報(bào)、避免失真；降本增效。

5 結(jié)論

長春興礦在進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”通風(fēng)管理系統(tǒng)升級(jí)后實(shí)現(xiàn)井下全方位直觀動(dòng)態(tài)監(jiān)管，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)管理層可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻化監(jiān)管，擺脫了地點(diǎn)與時(shí)間限制；實(shí)現(xiàn)工作流程簡(jiǎn)易化，通風(fēng)系統(tǒng)工作員只需在地面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與記錄即可，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)降本增效雙豐收，降低了通風(fēng)部門的工作人員人數(shù)，年節(jié)省人員費(fèi)用30余萬元，提高了效率與效益。