煤礦安全監測監控系統的應用及發展探究

潘亞偉

摘要：隨著我國煤炭開采技術的不斷提高和科技水平的快速發展，我國煤礦安全檢測工作任重而道遠。安全檢測系統對礦區發生緊急情況時提供了很大的幫助，使有關人員能夠快速獲取有關信息，解決災情。另外，它還能夠自動分析數據，在發生火災等事故時為工作人員提供安全的逃生路線，減少人員傷亡和財產損失。基于此，本文主要探討了煤礦安全監測監控系統的應用及發展。

關鍵詞：煤礦;安全檢查監控系統;應用;發展

一、煤礦安全監測監控系統構造

煤礦開采過程中一般處于井下開采，其生產環境較為惡劣，為保證井下工作人員安全和設備穩定性運行，需對礦井采取安全監測系統，通過先進技術和設備對井下的工作情況進行勘測，并將工作內容實時傳輸到地面監控設備中，為井下工作人員提供安全保障。當前經濟社會的不斷發展下，針對同一工作目標將衍生出不同類型的設備，以滿足設備的多元化發展，同時也對設備和技術的更新提供有效助力。作為煤礦安全監測監控系統一般總體架構屬于固定值，以保證系統運行的兼容性，監控系統一般是對井下的靜態參數、動態參數、設備性能、環境等進行立體化監測，并通過計算機電子設備對數據信息就進行提取，以保證礦井下的瓦斯、空氣流通速率、負壓等參數的精準查詢。監控系統包括地面監控站點、電力傳輸控制器、外部傳感器、傳輸端口、監控設備主機、智能檢測軟件、電源等，通過技術、接口設備、軟件、控制器等協同工作下，可構建完整的監控系統。

二、應用現狀

當前煤礦資源在開采過程中，為保證工作人員的安全和開采最大效益，煤炭開采企業都會安裝監控系統，以保證企業在社會市場中的競爭力。在對監控設備進行選擇時，由于商品的多樣性，在性能一致的情況下，商品存在品質差異，當企業采用部分不合格設備時，將造成系統的監控性能減低，使用壽命縮短等問題。例如空氣測量傳感器，品質較差的傳感器對毒性氣體將產生抗性檢測，使監測節點發生移位現象，進而使氣體實際測量值降低，將導致結果產生偏差，造成系統性損失。煤礦安全監測監控系統在運行過程中，需專業的工作人員對其進行操作，但部分煤炭企業只是針對監控系統進行引進，在實際使用過程中并為配套專業的操作人員，其監控系統一般為24小時運行狀態，如未能進行專人審驗，將導致實際測量結果出現偏差，致使檢測人員無法對井下環境進行時間維度的檢測，進而使監測效果不明顯。同時監控系統的大部分監測設備為精密儀器，如未能針對設備進行及時科學性檢修，將導致設備的使用壽命和監測精度降低。

三、我國煤礦安全監測監控系統發展趨勢

（一）物聯網技術的引入

1.監控界面優化?？紤]到安全管理人員在使用智能化安全監管系統時的便捷性，監控界面利用組態軟件，呈現由傳感器傳輸回的礦下監控畫面，并清晰顯示各項監測參數的實時數據。界面中涵蓋報表輸出、曲線生成、預警信息查詢等功能按鍵，為人機交互提供便利。

2.數據庫優化。為使智能化安全監控系統不斷適應煤礦生產安全管理需求，將系統原本的數據庫升級為SQL Server數據庫。該數據庫可通過ODBC接口，實現與原數據庫的高速數據傳輸，將多個數據庫聯合使用。

3.實時動態監控。通過視頻嵌入技術，在礦下安裝多臺云攝像設備，全面采集礦下動態畫面，并通過無線網絡將信號傳輸至地面。

4.瓦斯泄漏報警。在煤礦生產過程中，瓦斯泄漏、瓦斯爆炸是引發安全事故的主要原因。在智能化安全監控系統中提前設置礦下瓦斯安全警示值，當無線傳感器檢測到的瓦斯濃度達到這一警示值后，系統自動進行報警，并對井下環境的安全系數進行評估，迅速做出處理反饋，提示井下人員進行檢查或選擇疏散。

5.遠程控制功能。遠程控制功能能夠在智能化安全監控中心，直接對平臺接收到的數據進行遠程分析和處理。對比實時環境數據及系統中存儲的歷史數據，判斷是否存在安全異常，進而準確下達安全指令，確保井下作業安全。

（二）礦用無線傳感器的引入

礦用無線傳感器存在多種類型，以采集礦井內甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水位、溫度、濕度、風壓、巷道壓力的實時數據，將采集到的信息安全、迅速傳輸回地面監控中心，通過對礦下各類環境參數變動趨勢的分析及異常參數的挖掘，評價煤礦生產安全系數，并對安全風險進行監控。煤礦智能化安全監控系統中引入的礦用無線傳感器，主要對瓦斯、溫度、風速等參數數值進行檢測，可適應多種礦下運行環境，且通過無線網絡進行數據傳輸，使得以往數據傳輸緩慢的問題得到極大改善，幾乎可實現對礦下情況的時時在線監控。

1.網絡選型

煤礦安全監控系統智能化建設礦下網絡選用物聯網，地上部分則依托因特網。為使無線傳感器采集數據傳輸達到足夠的安全性和高效性，建議使用ZigBee物聯網技術，該技術的穩定性極高，可適應多種復雜、惡劣的運行條件，且其可擴展空間大、布施簡便、應用成本較低，因此非常適合將其引入到煤礦生產的安全控制工作當中。而地上監控中心的環境條件要明顯優于礦下，因特網已經可充分滿足其對網絡傳輸、通信的要求。地面數據傳輸以有線方式進行，數據通過以太網被發送至具備存儲功能的任務管理器，準備開展數據分析、檢測等工作。

2.硬件設計

以ZigBee技術為依托的礦用無線傳感器網絡硬件系統包括任務管理器、網關、數據匯集模塊和采集終端四個部分。其中，采集終端涵蓋負責檢測各類環境安全信號的無線傳感器，可對井下數據進行實時采集和傳輸。終端傳感器的布置分為移動監測和固定監測兩部分，移動監測由井下作業人員隨身攜帶，用于采集其活動范圍內的環境信號;固定監測則被分別布置在井下各個監測點位置。選用CC2530片上系統，該系統在運行溫度要求、外觀尺寸、兼容性、FLASH大小等方面均得到明顯的優化。CC2530與單片機相結合，可編程閃存達到256B，并提供21個GPIO接口，形成完整的井下網絡系統。數據匯集模塊能夠進行數據的匯總和轉發，其通信模式為有線與無線相結合的方式，作為整個系統中的連接、叻、調環節。

四、結束語

近幾年來，不斷會有某煤礦發生事故，大量人員傷亡的信息傳出。為了進一步鞏固礦區安全，不僅要加強煤炭開采管理意識，而且要重視煤礦處的安全監控系統建設。利用安全監控系統監測礦區情況，并做好礦區安全監控系統的維護與保養工作，及時掌握有效信息，做好預警防護措施，確保礦區安全。

參考文獻：

[1]李德軍，程禹熙.關于煤礦安全監測監控系統的探討[J]科技創新導報，2019，16（02）：63-66

[2]魏成林.關于煤石廠安全監控系統的維護與保養研究[J]建材與裝飾，2019 （9）.

[3]尹盛.煤礦安全監測監控系統的維修及保養[J]數碼設計，2017 （9）：43-43