礦山安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用探析

李大冬

摘 要：受地質(zhì)條件、礦山開采惡劣環(huán)境影響，我國過去的礦井瓦斯氣體監(jiān)測主要由人工進(jìn)行，同時落后發(fā)瓦斯監(jiān)測設(shè)備，使得工人們只能手持瓦斯監(jiān)測儀在現(xiàn)場開展人工檢測工作。此外，因為各種不利條件，人工斷斷續(xù)續(xù)的檢測瓦斯，不能及時的檢測瓦斯環(huán)境下存在的問題，便不能及時且充分的監(jiān)測井下施工環(huán)境下的瓦斯?jié)舛茸兓詈箅y以確保礦山生產(chǎn)安全。所以，本文以礦山監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題為基本目的，提出改造的討論，及對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的方案。

關(guān)鍵詞：礦山安全監(jiān)測;監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用

我國的礦山有著復(fù)雜的地質(zhì)條件，主要是以井工礦山為主，礦山的數(shù)量和產(chǎn)量都很高，很容易引發(fā)和造成災(zāi)難。礦井企業(yè)的未來發(fā)展方向是信息化和數(shù)字化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有助于建設(shè)數(shù)字式礦山，而且有助于實現(xiàn)全球感官環(huán)境，實現(xiàn)移動目標(biāo)，協(xié)調(diào)控制、操作和管理，最終改進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營和決策。

1 安全監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)主流的安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由中心站部分（主機(jī)、備機(jī)、監(jiān)控軟件、SQL Server數(shù)據(jù)庫、打印機(jī)、錄音電話、UPS電源、電源避雷器）、數(shù)據(jù)傳輸部分（網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通信光纜）、數(shù)據(jù)采集部分（監(jiān)控分站、區(qū)域控制器、防爆電源）、終端感知部分（各種傳感器、報警器、饋電斷電器）等設(shè)備組成。系統(tǒng)主通訊采用“以太環(huán)網(wǎng)平臺+總線”架構(gòu)傳輸方式，從終端感知部分至中心站部分，中間經(jīng)過監(jiān)控分站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成三級架構(gòu)傳輸模式。系統(tǒng)具有模擬量（甲烷、一氧化碳、溫度）和開關(guān)量（設(shè)備開停、饋電、風(fēng)門）的數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理、顯示、查詢、打印、報警和控制等功能，可實現(xiàn)甲烷超限聲光報警、斷電閉鎖和風(fēng)電閉鎖控制的作用。不同礦井由不同的部門（通風(fēng)科、調(diào)度室、機(jī)電科、生產(chǎn)科、信息中心）負(fù)責(zé)日常設(shè)備安設(shè)、調(diào)校、巡檢、故障處理等工作。

2 礦山安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

2.1 安全生產(chǎn)現(xiàn)代化監(jiān)測監(jiān)控水平不理想

眾所周知礦山處于困難的自然環(huán)境中，容易發(fā)生多種事故，礦山安全事故的受害者人數(shù)始終是世界上最高的。瓦斯氣體事故在礦山安全事故中尤為常見，造成大量人員傷亡，并對巷道和礦井設(shè)備造成無法估量的危害，這可以說是對生產(chǎn)作業(yè)的破壞，還對工作人員的生命和安全也造成威脅。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，與礦山生產(chǎn)安全有關(guān)的高難度因素，以及絕大多數(shù)礦山生產(chǎn)環(huán)境，使得生產(chǎn)安全形勢更加嚴(yán)峻。中國絕大多數(shù)采礦生產(chǎn)仍依賴于勞動力，屬于勞動密集型行業(yè)，無論是采礦生產(chǎn)還是地下的安全監(jiān)控，都是由工人自己負(fù)責(zé)。現(xiàn)代監(jiān)測和監(jiān)視的普及率很低，覆蓋率不到60%。由此可以看出，安全生產(chǎn)的監(jiān)測和監(jiān)視水平并不令人滿意。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題

第一，生產(chǎn)管理者在安全生產(chǎn)方面沒有引起重視，難以意識到礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)對礦山生產(chǎn)的必要性，沒有專業(yè)的安全管理人才。第二，在礦山監(jiān)測系統(tǒng)的任職人員中，有很大一部分人學(xué)歷低，同時井上監(jiān)測室的技術(shù)員在業(yè)務(wù)知識與責(zé)任心方面較為差。第三，相關(guān)人員對于監(jiān)測系統(tǒng)等日常管理，以及維護(hù)系統(tǒng)方面存在不足之處，造成其系統(tǒng)的傳感器性發(fā)揮的作用差以及數(shù)量缺少。在日常管理方面，企業(yè)沒有引起重視，沒有專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行對礦山環(huán)境等進(jìn)行及時監(jiān)控監(jiān)測，并進(jìn)行定期的抽查與考核相關(guān)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)人員。另外，礦山企業(yè)內(nèi)部存在監(jiān)控制度不健全的問題，比如監(jiān)控信息處理報告制度存在不足之處，卻沒有及時的拿出完善的保護(hù)方案來解決此問題，同時相關(guān)的檢測產(chǎn)品缺乏防爆產(chǎn)品的檢驗，維修也不及時。

2.3 監(jiān)控運(yùn)維隊伍及業(yè)務(wù)能力參差不齊

礦山的運(yùn)維隊伍是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的主力軍，目前，大部分礦井存在運(yùn)維人員配備嚴(yán)重不足，專業(yè)技術(shù)人員較少，人員技能參差不齊的情況。另外，現(xiàn)有運(yùn)維人員由于對相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求了解不夠，導(dǎo)致設(shè)備安設(shè)不規(guī)范、維護(hù)不到位、系統(tǒng)故障處理不及時、內(nèi)業(yè)資料填寫不及時不完善、巡檢不到位等情況的發(fā)生。

3 礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)及傳輸平臺的搭建

安全監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)及傳輸平臺應(yīng)實行高標(biāo)準(zhǔn)、高門檻的準(zhǔn)入制。在方案設(shè)計和設(shè)備選型時，井下應(yīng)按照“一網(wǎng)一站一根線”、地面中心站應(yīng)按照“一張圖一張表”的思路進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)。采用兩級架構(gòu)的傳輸模式，即從終端感知部分至地面中心站的網(wǎng)絡(luò)層級為兩級，選擇多功能區(qū)域控制器設(shè)備（具有多路光口、電口監(jiān)控數(shù)據(jù)采集、人員定位數(shù)據(jù)采集、電力信號采集、廣播信號采集等功能），安設(shè)具有多信息上傳、定位、自診斷排除功能的無線、激光等高精度、低功耗傳感器。從設(shè)備選型、系統(tǒng)建設(shè)上做到裝備最前沿，監(jiān)測數(shù)據(jù)最精準(zhǔn)，傳輸平臺最穩(wěn)定，為全面實現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控生產(chǎn)線的實時安全

工業(yè)電視監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是數(shù)字化礦山的重要組成部分。它采用各種先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備，在井下安裝攝像頭，能夠全面監(jiān)控礦山區(qū)、煤儲庫、輸送機(jī)和重要地面區(qū)域，監(jiān)控信息可以傳送到調(diào)度室。各個現(xiàn)場監(jiān)控管理人員能對各生產(chǎn)線進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。這個系統(tǒng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，也是一個能夠不接觸測量煤炭產(chǎn)量來進(jìn)行計量的設(shè)備。這個系統(tǒng)通常用于礦山開采中存在瓦斯或煤塵爆炸危險的場所，還能夠連續(xù)自動測量輸送帶上散料的流量和堆積重量。

3.3 增強(qiáng)應(yīng)急聯(lián)動有效性，應(yīng)對緊急狀況

如果線路發(fā)生故障，必須要進(jìn)行斷電時，在現(xiàn)場的相關(guān)工作人員必須進(jìn)行撤離，撤離到安全區(qū)域，防止出現(xiàn)人員傷亡，必要時可以進(jìn)行警報處理。如果瓦斯超出限額范圍，那么就會產(chǎn)生有毒氣體，如果甲烷超過限制范圍，也會產(chǎn)生危險性氣體，形成極大的安全隱患。所以針對這種情況，可以進(jìn)行集中的廣播以及數(shù)據(jù)定位，在大范圍內(nèi)進(jìn)行全方面的安全監(jiān)控，盡最大限度保障人員安全，還可以對危險因素進(jìn)行廣播播報，讓處于危險地區(qū)的人員意識到，已經(jīng)發(fā)生危險，或者已經(jīng)有危險因素的存在，及時告知當(dāng)?shù)厝藛T盡早撤離。還可以利用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，分析具有危險因素的區(qū)域，并且及時的對該區(qū)域的人員進(jìn)行有效的人員定位，組織安全撤離，一旦有人員遇害，也可以通過人員定位來進(jìn)行搜救。在此基礎(chǔ)上，利用無線電數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對救援情況以及現(xiàn)場情況進(jìn)行分析，人員定位以及安全搜救是否有序進(jìn)行。

3.4 運(yùn)維精準(zhǔn)

第一，按照礦井實際情況，優(yōu)化建設(shè)方案，實時調(diào)整設(shè)備線路的布局，按要求安裝監(jiān)控設(shè)備的類型和數(shù)量，確保監(jiān)測無盲區(qū);第二，定期對監(jiān)控設(shè)備的調(diào)校、測試、維修、通信線纜、接線盒進(jìn)行巡檢，確保監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行正常;第三，井下監(jiān)控設(shè)備的外部供電電源盡可能地使用專用電源，確保供電電源可靠，定期對監(jiān)控設(shè)備備用電池進(jìn)行更換;第四，定期對監(jiān)控機(jī)房進(jìn)行檢查，確保UPS電源、外部交流供電、設(shè)備接地等環(huán)節(jié)可靠，防止因靜電等原因?qū)е卤O(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;第五，定期對系統(tǒng)軟硬件程序進(jìn)行更新升級，確保軟硬件無漏洞，定期對管理、操作、維護(hù)人員進(jìn)行針對性的培訓(xùn)，熟悉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)，不斷提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力和技術(shù)水平。

4 結(jié)束語

如今，人們越來越重視礦山的安全開采，礦山的安全開采直接影響到公司未來的發(fā)展，而礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以更好地定位礦山開采中的移動目標(biāo)，礦山數(shù)字化建設(shè)與相應(yīng)的技術(shù)相結(jié)合，加強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)和礦山環(huán)境實時安全監(jiān)控中的應(yīng)用，井下人員和生產(chǎn)的聯(lián)系，意識到了煤炭能源信息化的發(fā)展是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字礦山建設(shè)中的應(yīng)用，是實現(xiàn)礦山綜合自動化發(fā)展的最終趨勢。

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