煤礦安全監控系統智能化現狀及發展對策

＊潛利忠

（山西省長治經坊煤業有限公司 山西 047100）

煤炭資源的采集存在著較大的風險，自然災害和人為因素都可能對煤炭開采產生不良影響。為此更多煤礦用安全監控系統取代了人工監管，使煤礦生產風險可控性更高。隨著煤礦對更高安全系數的需求以及科學技術的進步，煤礦安全監控系統智能化建設必不可少。通過對煤礦安全智能化監控系統的研究，可以發現其仍存在一定的不足，需要融入更多新技術，不斷提高安全監控系統的智能化水平，保證煤炭資源開發的安全。

1.煤礦安全監控系統智能化現狀

安全監控系統智能化為煤礦的可持續發展提供源源不斷的動力，所以越來越多的煤礦加大了智能化力度，主要包括工作人員位置檢測、視頻監控、無線通信、安全監控、調度通信、應急廣播等多個方面。智能化監控系統有效提高了煤礦安全系數，是煤礦高效且安全生產的重要保障。但是在煤礦建設系統不斷增加，功能加強的同時，智能化安全監控系統也表現出了一些不足，主要包括以下幾點：

(1)智能化系統穩定性和準確性存在不足

目前，煤礦建設存在許多系統，而且有些系統存在相互干擾的問題，尤其是變頻設備很容易擾亂安全監控系統，形成偽數據。與此同時，如果設備防護不到位，在煤炭資源開采時，高溫高濕也會損壞監控設備，所以智能化系統準確性和穩定性還有待進一步加強。

智能系統不能有效識別安全監控系統偽數據，煤礦在安裝智能化監控系統時可能出現某些問題，相關數據不能準確反應環境監測的真實狀況，從而導致偽數據的產生。智能化系統在偽數據識別方面存在一定難度。例如，煤礦智能化安全監控系統構建時調校傳感器有可能產生偽數據，要建立安全監控智能化系統需要在其設置點開展傳感器調校工作，設定氣體濃度，一旦所設定的氣體濃度高于報警值時，安全監控智能化系統便會出現偽數據；煤礦智能化安全監控系統設備故障有可能產生偽數據，如系統傳感器儀表受潮時會造成電路數據放大，從而導致傳感器內部功能失效，上述問題都會導致數據異常情況產生，智能化數據不準確便不能準確反應安全監控真實情況。智能化系統還存在篡改數據、模擬傳輸有誤差、檢測周期長、數據有滯后性等問題。

(2)智能化安全監控系統安裝和使用復雜

智能化安全監控系統的安裝工作較為繁雜，在安裝傳感器時需要將傳感器同分站傳輸的各個線段接口相連接，在安裝地面監控軟件時要合理配置不同類型的傳感器，隨后安裝報警點和閉鎖端口。通常情況下，分站傳感器有幾十個傳輸端口，智能化安全監控系統在開展傳感器配置時必須準確連接各端口，如果分站端口連接時線路出現錯誤，會產生偽數據，而這些分站傳感器是無法識別這些問題數據的。同時，如果安裝過程中傳感器類型不匹配，或者報警點與斷電點的設置存在問題，傳感器得到的數據將會與實際檢測值不一致，從而使煤礦智能化安全監控系統有潛在安全隱患。

智能化安全監控系統在使用過程中如果總線出現沖突，尤其是從設備地址號出現沖突，是難以解決的。在構建智能化系統時，所設置的傳感器地址號必須同總線其他設備地址號區分開。如果地址號出現重復情況，則需要監控人員通過其他渠道詢問實際情況，甚至可能需要相關員工到分站傳感器實地查看。安裝對時分制數據總線時，是通過兩個方式傳輸數據的：主從式通信與無主式通信。系統在進行數據值傳輸時，如果是通過一條總線傳輸，則該設備地址號不可以重復。因為模擬傳輸信號不能重復使用，所以要求每個傳感器應當通過獨立電纜同分站信號進行傳輸，則布線量非常大。

(3)智能化安全監控系統的報警機制單一

目前，煤礦安全監控智能化系統的報警機制較為單一，主要是根據環境數據的參數設置了超限報警。這就導致智能化安全監控系統難以及時發現煤礦中低于報警值的危險狀況，不能及時發現則不能及時快速采取預防措施，當出現危險情況時很難提前作出應對反應，這就加大了解決煤礦安全問題的難度。例如，智能化安全監控系統設置瓦斯達到一定濃度才報警，但是一旦礦井內出現瓦斯泄露，其擴散是非常迅速的，當報警出現時瓦斯擴散已經高于規定值，是有比較大的安全隱患的，可能會造成嚴重的安全事故。因此，安全監控系統要對瓦斯體積范圍擴散進行早期分析研究，設置不同分級，積極采取有效措施應對，切實做好預防和保障工作。

2.煤礦安全監控系統智能化發展對策

(1)采用有效的礦用物聯網技術

盡管煤礦智能化安全系統已經實現了多個系統的信息融合，如人員定位、調度廣播和通信聯絡等。但是這些系統的融合只局限于礦井之上，它們單獨建立信息系統，并以此為平臺將所采集的各項數據進行融合。而礦井之下，只是將各項信息數據集中化，沒有進行分發共享，各系統并沒有真正實現融合，還是各自獨立工作，尤其是沒有將綜合監控信息分發給礦井下監控區域安全管理員。因此，煤礦安全監控智能化要結合物聯網技術，建立統一標準，將各個系統的有效融合運用到礦井上和礦井下，最大程度發揮網絡智能化信息的優勢。

(2)加強云計算和數據應用分析

要升級傳感器的傳輸系統，做到有效數字化傳輸，保證傳感器智能化進步，形成數字化智能安全監控系統。目前，煤礦智能化安全監控系統會儲存大量的數據，但是系統對數據只能進行簡單的分析和邏輯控制，不能有效區分標校信息和報警信息的類型，也不能做到根據數據庫來判斷重大隱患并及時作出預警。因此，要加強云計算和數據應用分析在智能化安全監控系統中的運用，便于統一管理礦井下的各種信息資源，并利用系統對大數據進行分析和應用。從而能夠準確標注出系統運行中產生的偽數據，并對異常數據開展總結分析，及時對有毒氣體的擴散和火災等進行預測警示。例如，在瓦斯傳感器調校信息時，要有效識別偽數據應當將傳感器設置為調校狀態，主機能夠有效顯示該狀態，做好設定工作后，再對采集數據進行分析應用。

(3)完善智能監控系統報警功能

以瓦斯報警系統為例，要改變單一的報警機制，煤礦智能安全監控系統應當根據瓦斯濃度設定多個報警級別。既可以將瓦斯超限持續時間作為依據，也可以將瓦斯超限范圍作為依據，科學合理地設置成不同的報警級別，以便更準確更及時根據報警信號采取措施。報警系統的實施是以巷道設置地點與涌出的瓦斯為邏輯關系的，所以這就要求在安裝各個類型的傳感器時給予正確的指導，并且要做好傳感器設備維護工作，確保煤礦智能化安全監控系統能夠穩定使用，防止違法事件的發生。

(4)研制更加高效的礦業傳感器

傳感器是智能化安全監控系統的重要設備，相關工作人員應當對其品種和可靠性進行更高層次的研發。最大程度發揮微處理的優勢，通過自我診斷和校正、配置標準遠傳接口等保證傳感器的互換與穩定可靠，使數據傳輸更為簡便。隨著科學技術的快速發展，提高了煤礦開采的自動化程度，智能化安全監控系統已經融入到煤礦運營的各個環節中，如開采、運輸等，大大提高了煤礦生產質量和效率，對煤礦安全生產起著至關重要的作用。因此，研制更加高效的礦業傳感器，保證智能化安全監控系統正常運行勢在必行。

(5)將量子通信技術用于系統建設

無線通信有著很強的優勢，當煤礦出現緊急情況時非常重要。但是無線通信技術對基站過于依賴，基站越密集則通訊質量越好，而礦井下環境比較特殊，對無線通信質量有所影響。不管是目前常用的4G技術，還是快速發展的5G技術，其通訊基站的密集程度都不太理想。煤礦安全監控需要的不是高流量寬帶，而是更可靠的信息通訊，是關鍵時刻能夠及時準確發出呼救信號。量子通信技術安全性和效率性更高，有較強的抗干擾能力和隱蔽性，噪音較低，這在煤礦生產管理和應急救援方面有著更大的優勢。因此，隨著量子通信技術的發展，應當將其引入到煤礦智能化安全監控系統建設中來。

(6)系統要便于調用、維護和培訓

煤礦所采用的智能化安全監控系統要便于用戶使用，在進行系統軟件安裝時，界面設計要簡潔友好，方便相關工作人員調用和維護，強化系統的幫助功能，使智能化安全監控系統真正為煤礦運行和安全生產做出貢獻。同時，該系統除了便于管理，還要便于培訓，讓更多員工可以操作，而不是作為擺設放置一旁不用。

3.結束語

科學技術的快速發展，為我國煤礦安全監控系統智能化的構建提供了更多可能，優秀的智能化方案使安全監控系統更加完善，煤礦運營安全系數越高。煤礦安全監控歷來是企業和社會關注的重點，所以要不斷引入新的科學技術，建立更符合各方需求的智能化安全監控系統，使相關人員的生命安全、經濟利益得到保障，保證該行業健康可持續發展。