新型礦井安全監測監控系統升級改造實施研究

劉立斌

摘 要：現階段的中國煤礦安全監控系統中還存在著諸多問題，亟需加深對其的理論研究以提升安全監測監控質量。本項研究旨在通過對礦井安全監測監控系統進行升級的方式來全面提升新時代的礦井安全監測水平，使智能化、信息化貫穿礦井安全監測的全過程，以便為礦山安全生產提供更為堅實的基礎。

關鍵詞：煤礦;新型設備;礦井安全監測;監控系統;改造升級

引言

隨著中國對煤炭資源的采掘利用率提升，煤炭行業在發展過程中所要面臨的壓力愈來愈大，加深對煤礦安全監控的研究刻不容緩。近年來，信息技術、科學技術都呈現出了全球一體化的應用趨勢，煤礦安全監測監控系統成為了全球通用的煤礦安全把控系統，該種系統能夠直接監控井下工作場所的人、物、環境等情況，進而為各級生產礦井提供環境安全參數等動態信息，使煤礦管理層直接掌握礦井生產的實際情況，提升礦井作業的安全性[1]。在礦井安全事故發生的情況下，煤礦安全監測監控系統也可為井下工作人員提供逃生路線，幫助工作人員更快的尋找到逃生器材，所以該種監控系統能夠全面降低礦井安全事故所帶來的損害，其應用前景良好。本文基于此將深入闡述煤礦安全監控系統的改造方向，旨在起到為實踐提供理論支撐的目的。

一、我國煤礦安全監測監控系統現狀

中國的煤礦安全監控系統還存在著諸多漏洞，具體表現在監測監控系統的設置不能滿足實際需求方面，其中所包含的問題又可以具體細分為以下幾點：首先，中國的傳感器研發步伐嚴重落后于世界上的其他國家，目前中國所使用的傳感器可信賴度較低，不能抵御強信號干擾，經常出現報假警的現象，無法引起井下工作人員的重視;其次，中國的煤礦安全監控系統存在IP等級不夠的情況，容易受到自然環境的影響，無法實現良好的信息融合;第三，中國未充分利用大數據的優勢，在智能化技術應用方面尚顯欠缺，系統之間的物聯性不足;最后，中國的煤礦安全監控系統需要經常維修，傳感器必須定期調校，不然無法正常使用，所以在實踐中經常出現管理不到位的情況，嚴重阻礙了煤礦安全監控系統發揮職能[2]。

二、煤礦安全監測監控系統升級研究方向及升級改造

近年來隨著科學技術的不斷優化，安全監測監控系統被應用在各個領域之中，不管是商場、銀行的監控系統，還是生產車間的監控系統，每個安全監測監控系統都發揮著自己獨特的作用。智能安全監測監控系統的應用是網絡信息化普及的體現，應用技術更為先進的安全監測監控系統是各行各業的大勢所趨。作為煤炭行業而言，進行符合時代潮流的信息化變革是提升煤礦生產效率的關鍵，而安全監測監控系統的升級則是煤礦變革的重要一環，學術界對其的關注力度也在不斷提升。

隨著人們對煤礦安全監測監控系統的認知程度不斷加深，煤礦行業的從業者逐漸認識到煤礦安全監測監控系統向數字化發展的必要性，在升級煤礦安全監測監控系統時應當遵循實踐要求，將煤礦安全監測監控系統所應用的技術進行全面升級，確保煤礦安全監測監控系統的抗干擾能力得到全面的提升。在升級煤礦安全監測監控系統時應當從以下幾個層面入手，充分實現煤礦安全監測監控系統的時代性改造：首先，數字化是煤礦安全監測監控系統升級中不可避免的一環，也是煤礦安全監測監控系統升級中的關鍵一環。數字化意味著煤礦安全監測監控系統管理更為便捷，其技術水平也隨之升高，全面實現數字化有利于提升煤礦安全監測監控系統的技術性能，實現分站數量的降低及設備儀器數量的降低，有利于煤礦安全監測監控系統向現代化方向發展。其次，除了數字化之外，煤礦安全監測監控系統還應當具備較為理想的兼容性，確保其可互換性。為滿足該種要求，煤礦安全監測監控系統應當規范網絡結構，充分把握物聯網的意義，實現系統與系統之間、設備與系統之間的萬物互相連通，確保煤礦安全監測監控系統的協同性效率。在萬物互通的過程中，提出統一的連通標準至關重要，所以煤礦安全監測監控系統兼容性的升級也意味著系統的規范化、組合化性能得到了充分的提升。第三，煤礦安全監測監控系統還應當向智能化升級。智能化是當今世界發展的大勢所趨，所有行業都離不開智能化升級，智能化升級是應對新時代競爭的必然選擇。煤礦安全監測監控系統的智能化升級意味著該系統應當具備智能傳感設備，確保煤礦安全監測監控系統可以完全獨立自主的進行煤礦井下作業的診斷工作，并識別其中的風險因素，做出相應的評估。除此之外，煤礦安全監測監控系統還應當具備智能傳輸功能，在風險事件發生的時候，煤礦安全監測監控系統必須自動定位事故地點，及早發出警報。為滿足及時警報需求，煤礦安全監測監控系統還需要具有智能控制功能，可以自主的控制煤礦井下相關設備，并搜尋煤礦井下作業的相關邏輯，提升報警的準確性及及時性。通過宏觀分析，煤礦安全監測監控系統可以實現煤礦井下各項作業的有機結合，使各級作業成為有機、有序的整體，在升級后的煤礦安全監測監控系統的幫助下，工作人員的工作大幅度減輕，具體監控工作向傻瓜化轉變，其使用效能更高，維護支出更低，維修人員需要進行維護工作的次數更少，有利于煤礦行業減少成本。

目前安全監控檢測系統硬件、軟件、行業管理不統一、信息無法共享、產品兼容性差、傳輸速率較低、設備功耗大、傳輸距離達不到要求、傳感器種類不全等問題。針對當下煤礦監控系統具體情況，煤礦行業從業者應當及時對煤礦安全監測監控系統做出相應的改造，使其安全性得到提升。

增強抗電磁干擾能力目的是為了提高系統抗外界環境干擾能力，提升設備運行可靠性，為滿足實踐需求，在對煤礦安全監測監控系統進行改造升級時應當做出相應的抗靜電、抗輻射試驗等。提升傳感器的防護等級目的是傳感器適應煤礦井下工作面惡劣場所，低耗能、高可靠性的傳感器可以極大的提升煤礦安全監測監控系統的實際功效，確保煤礦井下作業的安全性。多網、多系統融合目的是消除系統獨立孤島，實現系統互聯互通，數據增值利用。格式規范化目的是提高設備互聯互通能力。煤礦安全監測監控系統應當全面應用自診斷功能，確保煤礦安全監測監控系統可以在后續使用的過程中自動進行安裝與優化，自主的分析系統運營中出現的問題。在發現不良數據之后，煤礦安全監測監控系統應當及時對其作出識別，做出相應的瓦斯涌出預警等，使煤礦井下工作人員更快地意識到事故的發生，令其快速進行事故應急處理工作，實現區域斷電等，為此煤礦安全監測監控系統還應當與廣播系統相連接，同時還要具備先進的定位功能，明確不同工作人員的位置所在，全面增強系統性能。

（一）全面提升數字信息技術的應用率

想要對煤礦安全監測監控系統作出符合時代要求的升級改造，提升對數字信息技術的應用率必不可少。全面應用數字信息技術可以提升煤礦安全監測監控系統處理與分析數據的能力，增強數據處理的科學性與準確性，進而全面避免此前井下數據易受到人為因素干擾的固有弊端，增加煤礦安全監測監控系統數據運行的可靠性。不僅如此，采用數字信息技術還能夠幫助煤礦安全監測監控系統實現數據共享，使其在大數據力量的幫助下對煤礦安全情況作出預測性分析，進一步增強數據的利用率，降低意外事故的出現可能性[3]。

（二）加深對5G技術的應用研究

5G技術為各行各業帶來了變革條件，煤礦安全監測監控系統也可借助5G技術的力量實現自身的優化升級。與以往的4G技術相比，5G技術傳輸速率更快，且傳輸限制更少，所以煤礦安全監測監控系統應當全面采用5G技術，利用無線傳輸設備減少煤礦井下通訊電纜的使用數量，這樣不僅可以避免電纜過多所造成的安全隱患，還可以降低因礦井監測人員操作失誤所導致的通訊電纜故障次數。

（三）使用先進的傳感技術

一般來說先進傳感器的功能消耗更低，諸如激光、紅外之類的傳感器可以有效降低井下耗能，延長標校周期，進而減少煤礦井下傳感設備的數量，避免設備安全隱患出現。目前實踐中最常用的傳感器為自診斷型傳感器，該種傳感器架構較為簡單，能夠提高煤礦安全監測監控系統的可維護性，降低井下作業的成本支出。除自診斷型傳感器外，激光傳感器也存在良好的應用前景，該種傳感器的優勢在于其精準性比較強，可以保證監測工作的精確性、科學性，但美中不足的是激光傳感器需要花費大量時間調校，所以井下工作人員對激光傳感器的評價褒貶不一。為提升傳感器的穩定性、準確性、可信賴性[4]，煤礦安全監測監控系統應當選用低能耗的儀器，減少傳感器的維護次數，增加傳感器數據傳輸的距離，進而全面提升傳感器的利用效果。

（四）優化分站設置

分站設置不合理是導致中國煤礦安全監測監控系統運行效果不佳的重要因素，因此優化分站設置是增強井下安全監管水平的必要措施。煤礦井應當根據自身的實際情況，充分地利用分站功能，做好分站報警、斷電管理工作，全面增強井下工作安全性。分站報警、斷電管理應當包含四個層級，可以在安全事故出現時實現區域斷電，同時啟動相應的邏輯報警模式，實現事故掌控、預后處理一條龍式監管，增強煤礦安全監測監控系統的實際作用效果[5]。

三、煤礦安全監測監控系統改造實施方案

煤礦安全監測監控系統的改造升級不僅要符合國家的規定，還要符合實際井下作業需求，確保其具備可運行性。目前實踐中已經出現了多種煤礦安全監測監控系統升級改造方案，均缺乏相應的改造價值，本文特此針對本礦井提出了全新的煤礦安全監測監控系統升級改造方案，具體改造方式如下述所示：（1）煤礦安全監測監控系統升級時應當保證物聯性，確保設備之間互相關聯，為此工作人員可添加數字轉換器，實現煤礦安全監測監控系統的數字化升級。（2）煤礦安全監測監控系統在升級過程中應當遵循本安規定，滿足本安相關評估，在改造過程中的設備性能則需要生產廠家來進行確認。（3）煤礦安全監測監控系統在升級后若存在軟件更新，則應當由生產單位進行試驗。若涉及到防爆內容，則應當進行防爆檢驗。

四、智能化煤礦安全監測監控系統全面提升

系統通過升級改造后，監控系統采用雙向數據交換，也就意味著煤礦安全監測監控系統應當涵蓋有下述功能：首先，煤礦安全監測監控系統應當對數據具備高敏感性，當出現數據異常時煤礦安全監測監控系統可以馬上定位數據異常出現的位置，全面增強煤礦井下作業的應急處理能力，且煤礦安全監測監控系統應當定期對煤礦井下的儀器、設備進行運營監控，確保相關設備運營正常。其次，煤礦安全監測監控系統應當全面利用數字化的力量，實現自身的優化與審計，提升自身的傳輸數據、處理數據的能力，充分避免此前煤礦安全監測監控系統數據容易受到人為因素干擾的可能性，提升數據的準確性與可信賴性。最后，煤礦安全監測監控系統與定位技術應當緊密結合，確保煤礦安全監測監控系統給出的信息安全可信，同時煤礦井下作業的工作人員安全也得以保障。

據此， 煤礦安全監測監控系統要做到硬件通用、軟件兼容、監測與監控全方位發展。做到了覆蓋面廣、免疫力強、對現場環境溫度、濕度等干擾的能力大大提高，不受井下運行中的變頻器等相關設備的影響，其數據失真問題也得以避免。煤礦安全監測監控系統還可以同時向應急廣播系統、通信系統發出報警通知，提示需要做出的應急處置聯動，實現煤礦井下信息的遠程采集和設備的自動化管理，實現數據和信息的有效集成，提高煤礦生產的監測監控水平[6]。

五、升級改造初步效果

1、抵抗力全面提升，抵抗大功率變頻器等的電磁干擾能力電磁兼抵抗水、塵等環境因素干擾能力IP 65抵抗噴水、封堵等人為因素干擾能力。l

2、功能性能架構呈現換代效應，就地或遠程監測監控、預測預警與聯動聯控一體化巡檢周期30S下降為小于10S，異地斷電60S下降為小于5S，架構明顯簡化優化層級少、站少線少。

3、多網融合、信息共享有了突破性開端，專網運行升級為多網融合，支持一礦一圖，井下信息高速公路、綜合分站，支持一網一站，數據共享、調度同臺，支持預測預警、聯動聯控，安全監控系統作為煤礦安全信息化基礎獲得廣泛共識。

4、智能化水平全面提升，多源異構數據集成、自動預測預警與應急聯動。

5、著重使用效能、方便維護管理邁出新步伐，即插即用，大大縮短安裝時間;自診斷，方便管理，信息直觀顯示、關聯顯示。

六、結語

中國應當從自身安全管理的實際需求出發，對煤礦安全監測監控系統進行全面的優化，以充分提升煤礦安全監測監管技術水平，保障井下人力、物資安全，降低風險事件的出現可能性。改造升級后的煤礦安全監測監控系統可以成為煤炭行業今后安全監管的主要平臺，該平臺上提供的各級礦井數據能夠成為井下工作人員進行分析決策的依據來源，幫助其更好的進行作業決策。采用全新技術的煤礦安全監控系統具備優秀的數據傳輸能力、良好的數據傳輸速度，技術性優勢可以提升井下作業的效率與質量，實現井下作業的全面互聯，增強其生產安全性。為進一步實現綜合化、信息化的監測監管，中國還應當推進煤礦安全監測監控系統向智慧化發展。

參考文獻：

[1]楊軻.基于信息融合與ZigBee技術的礦井安全監測系統設計[J].機械管理開發，2020，35（08）：140-141+144.

[2]王璐.煤礦安全監控系統中一氧化碳無線傳感器的設計與實現[J].煤礦機電，2020，41（04）：5-8+12.

[3]吳超.基于教學礦井的課程教學改革探索與實踐——以煤礦安全監測監控技術課程為例[J].石家莊職業技術學院學報，2020，32（02）：61-65.

[4]李爭光.“三網融合”下礦井安全監測系統升級改造研究[J].內蒙古煤炭經濟，2020（03）：125.

[5]譚愛平，劉春德，鄧慶緒.金屬礦山風險監測物聯網關鍵技術研究現狀與發展趨勢[J].金屬礦山，2020（01）：26-36.

[6]李文峰，白慧.博克斯-詹金斯模型在煤礦頂板安全監測中的應用分析[J].電子器件，2019，42（03）：802-805.