煤礦安全監測監控技術現狀及發展趨勢

＊劉 凱

（晉能控股煤業集團三元微子鎮煤業 山西 046000）

我國煤礦安全生產監測技術與先進國家相比仍有較大差距，但我國生產監測技術的發展空間是十分巨大的。這就要求我國的煤礦技術人員不斷地加強這方面的研究，不斷的改善我國的煤礦監測技術，將國外的先進理念融入到其中，讓其發揮出更大的作用。基于此，對煤礦安全監測監控技術現狀及發展趨勢進行了探討，以供參考。

1.煤礦安全監測監控系統概述

煤礦安全監測監控系統就是指在煤礦安全開采的過程中通過各種模擬量及開關量傳感器對井下生產環境進行實時監測，將監測到井下大巷及作業地點的風速、瓦斯、溫度、一氧化碳等數據信息傳輸到地面監測監控中心，便于工作人員能夠有效的掌握井下的各種情況，在突發事件發生前給出預警信號，有效預防安全事故的發生。目前我國煤礦企業常用的安全監測監控系統的基本都是監測中心站、安全監控分站、各種傳感器及斷電器等組成。在作業現場連續作業過程中，目前的設備出現了作業穩定性低、安全監測參數不準確、不完整等問題。

2.煤礦安全監控系統應用的必要性

煤炭開采的工作環境是非常惡劣的，且煤炭開采大多都是井下作業這就導致了容易出現各種意外事故，而這些意外事故的發生都會在一定程度上影響到煤礦的開采效率，嚴重的甚至會導致煤礦停工。這些事故的原因主要為以下幾個方面：①隨著煤礦的不斷開采礦井內瓦斯、CO等各種有毒氣體也會不斷的產出，且在煤礦開采時粉塵的產出也是巨大的，這就導致了礦井惡劣的開采環境。②雖然井下作業都會配備礦用通風機，能夠將大部分的有毒有害氣體和粉塵排出，但有一些大型煤礦產生的有毒有害氣體和粉塵較多，現有的通風系統無法快速有效地改善井下現場作業環境，有害氣體長期積聚很容易會造成重大事故的發生。③地下煤礦開采和運輸設備的規模都比較大，而這些大型設備往往都會自帶一些監測監控設備，但是機器自帶的這些系統往往無法滿足井下監測的具體需求，存在著一定的缺陷。因為不同的機器自帶的系統是互相獨立的，無法將監測得到的信息匯總起來，如果井下設備發生了故障，因為系統的局限性井上的操作人員無法在第一時間得到相應的信息，無法了解故障的發生點和整臺機器的運行狀態，這就嚴重的減緩了井下作業的效率，給設備的運行造成了一定的困擾。由以上分析得出，我們應當建立一個完整的實時的動態的監測監控體系，時時刻刻對井下的作業環境和井下設備的運行情況進行監測，并收集相應的數據信息為以后煤礦整體的數據一體化提供數據支持。

3.煤礦安全生產中監測監控技術的應用現狀及存在問題

(1)智能化安全監控系統安裝和使用

智能安全監控系統的安裝很復雜，安裝傳感器時必須將傳感器連接到分支機構傳輸的各段接口，安裝地面監控軟件時，必須合理配置各種類型的傳感器，然后安裝報警點和鎖定端口。一般來說，分支機構傳感器有數十個傳輸端口，智能安全監控系統在配置傳感器時必須正確連接每個端口，如果連接分支機構端口時線路出現故障，則會生成偽數據，而且這些傳感器無法識別這些偽數據。另外，如果安裝過程中傳感器類型不一致，或者報警點在斷電點設置上出現問題，則傳感器獲得的數據與實際檢測值就存在誤差、甚至是數據錯誤，就使得煤礦智能安全監控系統存在潛在的安全風險。智能安全監控系統在使用中發生總線沖突，特別是設備地址號發生沖突時，這種問題是非常難以解決的。構建智能系統時設置的傳感器地址號碼必須與總線上的其他設備地址號碼區分開來。地址號碼重復的情況下，監視人員需要通過其他渠道詢問真實情況，相關工作人員可能需要到傳感器現場查看。安裝時分制數據總線時，數據通過兩種方式傳輸：主從通信和無主通信。系統傳輸數據值時，如果通過總線傳輸，則無法重復設備地址號碼。模擬傳輸信號不能重復使用，因此每個傳感器必須通過單獨的電纜通過變電站信號傳輸，因此電纜連接量非常巨大。

(2)監控系統功能無法滿足使用需求

現階段個別系統無法實現系統資源的完全共享和整合，系統功能未能充分利用，現場設備的故障警報和記錄功能不強，設備的遠程操作存在困難。例如，礦山的電氣防爆設備，現有制造商根據監控系統的通信協議，有彼此不兼容的標準，產品之間缺乏兼容性、集成和操作性。系統功能不可擴展，可維護性不高。管理維護監控系統的輔助手段，不能智能判斷故障的類別、性質，與實際工作中需要快速判斷分支機構、傳感器、電纜故障的要求不一致，不能幫助維護人員快速判斷故障和解決問題。

4.煤礦監控技術發展方向

(1)三維可視化礦井模型

目前，相關的技術人員已經可以利用GIS和3D技術，科學整合地下的各項參數，以三維方式顯示地下礦井的情況，讓井外工作人員更直接地了解到地下的各種情況，為井下工作人員的工作提供了一個有效的參考數據。三維可視化礦井模型可以充分的反映出井下各個區域的具體情況，這對于安裝通風設備和設置排水系統來說是非常便利的，可以有效保證安裝位置科學合理，達到最大的使用效率，消除和減少冗余環節，減少人力和財務成本。除此之外，三維可視化礦井模型可以在意外事故發生時降低救援人員的搜救難度，確保救援行動高效有序進行，最大限度地保證施工人員的安全。

(2)網絡安全監控信息管理系統建設

現階段，煤礦網絡安全監控系統產生的數據量是非常龐大的，這就要求監控系統具有與之相匹配的數據處理能力，保障煤礦作業的安全運行。而且，建立一個大容量的煤礦安全信息管理系統，可以規范煤礦的安全管理體系，監督煤礦的生產，并對每日的生產信息進行匯總。而且煤礦安全監控系統的核心組成部分就是安全管理信息系統，通過對網絡信息技術和自動控制技術的應用，使安全管理更加主動。它記錄和解決監管過程中出現的問題，提供更清晰的安全責任劃分，并為安全責任調查提供基礎。當發生緊急情況時，可以確定現場人員的數量和分布，為應急救援提供幫助。

(3)提升監測設備的抗干擾能力

在進行煤礦開采的過程中，需要應用到的電氣設備是非常多的，而且各種電氣設備之間會產生相互的電氣干擾，為了有效的解決這個問題，礦井的工作人員一般將兩個系統分開使用或者改變設備之間的傳輸方式。在安裝監控設備時各個設備之間的距離要嚴格把控，通過計算電磁波輻射強度之間的距離，可以減少各個設備之間的電磁干擾。而傳輸方式可以改為光纖傳輸或者無線傳輸，相較于傳統的傳輸方式，這種方式有著更強的抗干擾能力，可以有效保障傳輸過程中的數據完整性，而且光纖傳輸可擴展數據的傳輸距離，在布置電纜時可以更加便利。

(4)多技術的深度交叉融合

我們可以采用互聯網技術和云計算技術來擴大監控數據的來源和實現監控數據的分布式存儲。利用大數據技術可以大規模的處理監控數據，擴大監控數據的內在價值。將多技術深度交叉集成應用到云端大數據分析平臺，可以有效的存儲監控數據，并在需要應用時可以及時調取，提高煤礦監控系統之間的工作協調性。研究多技術深度交叉融合技術，挖掘監測數據的深層價值，是煤礦智能監測預警技術的發展方向之一。

(5)對通信協議進行合理的規范

目前，制造商在生產監控系統時，通常使用自己的通信協議，不同廠商的協議之間不兼容。現代化監控系統必須向未來開發和生產系統設備的方向保持兼容性，才能不斷提高系統功能性。制定比較統一的技術標準，可以更好地促進煤礦安全監測系統的技術創新和發展，煤礦在選擇安全監測系統時可以減少制約因素，對促進煤礦行業的發展具有重要意義。

(6)標準化、云計算及大數據應用

監控系統的專業分工合作越來越細，接口標準化、協議統一成為監控系統的發展趨勢，也為設備的兼容提供了便利，為實現專業化開發、服務打下了基礎。安全監控系統不再是由單獨的單位開發，而是由專家開發，軟件、平臺、終端設備相互獨立，但卻可以相互兼容。

同時，隨著技術水平的不斷發展，數據存儲基礎設施平臺將通過網絡相互連接、構建計算資源庫、統一管理，轉變為根據用戶實際需求提供遠程服務的云計算。在云計算環境下，打破一臺服務器的應用模式，集中管理數據，方便監管，確保數據的有效性，以實現高可用性。與此同時，云計算能夠確保用戶需求能夠得到及時實現，提供按需服務，通過虛擬化技術提高硬件使用效率，簡化軟件重置過程，最終提高生產力。云計算還為大規模數據利用提供基礎，綜合分析環境數據與地質變化、人力公共效率和安全保障的關系，提高礦山綜合管理能力，為智能礦山提供技術保障。

5.結語

在當前煤礦運營過程中，保障煤礦運營安全已成為每個企業的必然要求，也是保障煤礦運營效率的基礎。為了在煤礦運營過程中獲得更加理想的煤礦安全保障，煤礦安全監控系統具有非常重要的作用和意義，他能夠有效保障煤礦作業的安全。因此，相關工作人員應該更好地了解煤礦安全監測系統、充分認識其發展趨勢，為煤礦安全監測系統的有效應用提供更好的基礎和保障，是滿足煤礦安全生產的需要。