煤礦井下重大危險源監測及預警系統

文/李存有

煤礦井下安全是煤礦工作人員生命財產安全的保障，同時也是國家社會發展的需求。隨著我國科學技術的不斷發展，各大煤礦的信息化水平不斷提高，并且卓有成效。其中4G技術、射頻識別以及無線傳感網絡在煤礦信息化中應用的最為廣泛。同時各大煤礦還將一些與井下環境相匹配的現代先進技術引入煤礦生產中，使煤礦企業對井下安全預警、監測以及識別危險源工作更加順利。

1 煤礦井下重大危險源監測及預警系統的重要性

近些年來，各大煤礦對其井下安全生產愈發重視，不斷的重建井下危險源預警和監測系統，使煤礦管理人員能夠快速找出事故發生的原因。對于煤礦來說，其井下環境非常復雜，潮濕、巷道彎曲、空間狹小、瓦斯煤塵等氣體，同時井下還有禁入區域。這些因素對煤礦安全生產有著嚴重的威脅。而預警與監測系統的應用，以預警和監測為手段，可以對危險源的規律與特征進行分析，同時對各類數據進行綜合分析。這樣最大限度的減少損失和規避風險，保障工作人員的安全。此外，系統有非常強的預見性，它能夠對危險源狀態進行分析，并預測其發展趨勢，為管理者提供真實有效的決策數據。系統還能夠及時的進行判斷，對危險源狀態危害程度進行實時評價，當達到預警條件后，會及時的發出相應的預警信息。同時系統還能夠對錯誤數據和復雜冗余的數據進行篩選，保證預警信號發出無誤，方便預警活動的開展，并且始終保持信息完整，它可以對危險源周圍環境的溫度、濕度等數據進行有效處理和儲存，為管理者對危險源進行綜合分析提供保障。

2 煤礦井下重大危險源監測及預警系統的建設

2.1 構建監測網絡

構建監測網絡時，需要有較強事件突發網絡生存性、聯通性和網絡能量。通過構建監測網絡可以使工作人員踏入危險源區域的幾率大大降低。在建設網絡過程中，應用的信息化技術有無線傳感網絡技術、4G技術以及射頻識別技術等。其中射頻識別技術主要是對特定點進行布局，利用傳感器對信號進行采集，隨后再利用有線傳輸法將信號傳輸到相應的數據控制中心。同時結合煤礦井下復雜的環境，將無線傳感網絡與組網方式介入有線和無線之中，進行網絡拓撲，從而優化總體結構。這樣可以大大降低系統在監測預警危險源時，出現誤判漏判和盲區等現象。此外，將傳統的無線傳感技術和總線技術緊密的結合在一起，在不對井下采掘運輸工作影響的情況下，對網絡區域進行無線和有線的雙重配置。這樣既可以在事件突發情況下確保網絡的生存性和聯通性，又能夠使節點信號傳輸過程中的能量損耗大大減少。監測網絡的構建可以使系統組網性和移動性更加順暢，且無線傳感網絡能夠發揮最大效用，為井下危險源預警監測數據的傳輸提供強有力的保障。

2.2 構建預警系統

在構建預警系統過程中，需要從以下幾方面考慮：

2.2.1 構建危險源數據庫

將瓦斯指標、收尺進尺、日常工作、機電設備、掘進和綜采工作面等基礎數據收錄進行數據庫，實現其管理和填報。同時將電力、皮帶、頂板、瓦斯等監控網絡數據納入數據庫中，并將所有可用的指標、參數、數據變量化，將其放入危險源預警評價體系中。這樣在監測網絡對給數據監測過程中，將數據傳輸到預警系統中，預警系統通過與數據庫中的數據進行比對，對超出預警值的數據進行及時警告。實現從發起、傳輸、跟蹤、執行到最后完成的閉環預警。

2.2.2 構建處理消息模塊

處理消息模塊主要是根據整個系統的配置，組織預警信息，同時發布、控制和調度相關信息，隨后，利用射頻識別技術將預警系統與消息客戶端和短信平臺相連，使三者可以進行交互，在交互過程中，各個部門與業務科室之間實現信息共享，提高他們協同處理信息的能力，促使預警信息處理速度的提升。

2.3 構建數據采集與處理系統

在構建完監測網絡和預警系統之后，系統中的傳感器節點最終成為整個系統的末端，這個末端的傳感器節點可以完成信息傳輸、處理與將采集等工作。在系統實際運行過程中，如果單純的以一個傳感器節點對相關數據進行采集與處理，那么只能進行局部判斷，而局部判斷只是體現了系統的監測作用，并沒有實現預警功能。

因此，在構建數據采集與處理系統過程中：

（1）要構建危險源隱患關聯庫，將煤礦監察條例、安全規程以及安全質量標準、操作規程表格化之后納入關聯庫中，使傳感器采集數據時判斷更加全面，從而更好的辨識危險源所處的狀態。

（2）構建危險源因素影響庫。在這個庫中，納入各種原理圖示和指標描述，為危險源預警識別提供參考。在此過程中，利用圖形、列表等方式對煤礦井下機電設備、地質構造、頂板以及瓦斯等危險源數據進行采集，如果發現采集到的數據有異常，在發出警報后，由該系統對其進行處理。通過數據評估、預測、篩選、過濾、壓縮、合并、計算等手段對異常數據進行處理，從而為管理人員提供更加精準的數據。

3 結論

綜上所述，對煤礦井下危險源進行有效的監測以及預警，是煤礦企業正常生產以及工人安全的重要保障。經過上文分析可得，監測以及預警系統包括監測網絡、預警系統以及數據采集與處理等模塊，三個模塊之間相互合作，相互配合，協同工作，確保煤礦井下作業安全。