煤矿安全监测监控系统建设的探讨与分析

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摘 要：我国煤炭资源丰富，但开采条件复杂，自然灾害严重，47%的矿井属于高瓦斯或瓦斯突出矿井。在当前煤炭市场需求旺盛的推动下，部分煤矿存在突击生产或盲目超产现象，造成近几年矿井安全事故发生率居高不下。本文简单介绍了常见的煤矿安全事故类型，并且分析了运用矿井安全监控技术解决煤矿安全问题的具体策略。

关键词：煤矿安全 监控网络 计算机网络 服务器

矿井安全监测监控系统是传感器技术、信息传输技术、计算机应用技术、电气防爆技术和控制技术等多种技术在矿井安全生产监控领域应用的产物，对保障煤矿安全生产，提高生产效率和机电设备的利用率都具有十分重要的作用。矿井安全监控系统一般由三部分组成：①中心站（包括应用软件、计算机及设备）；②信息传输装置（包括传输接口、分站、传输线、接线盒等）；③传感器和执行装置。具体来讲，煤矿安全监控系统是指对煤矿的瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度等环境参数和矿井生产、运输、提升、排水等环节的机电设备工作状态进行监测和控制，用计算机分析处理并取得数据的一种系统。安全监控系统可以为各级生产指挥者和业务部门提供环境安全参数动态信息，为指挥生产提供及时的现场资料和信息，便于提前采取防范措施。另外通过对被测参数的比较和分析，系统可以实现自动报警、断电和闭锁，便于制止事故的发生或扩大；在发生事故的情况下，能及时指示最佳救灾和避灾路线，为抢救和疏散人员、器材，提供决策信息。

1 煤矿安全问题概述

我国目前矿难频发这一现象实际上反映的是监管机制不到位、安全意识淡薄、科技水平落后等等问题。因为利益的驱动，人们不可能停止煤矿开采工作，因为这个原因，安全问题的重要性就格外凸现出来，人们必须对安全问题给予足够的关注与重视以改变矿难频发的现状。然而，煤矿安全生产最大的困难实际上就在煤矿本身，开采条件复杂、情况多变，即使有了足够的投入，矿难已然显得难以避免。矿难一次次的考验着煤矿工作者的应变能力、事故处理能力，但是相关工作人员始终没能成功的将补救转变为预防。如何尽可能的避免矿难也就成了安全问题的核心与关键所在。

中国是一个领土辽阔的国家，地形地貌种类繁多，煤田的地质构造复杂，煤矿开采的机械化程度相对较低，采掘工艺比较落后，顶板事故也因此成为采煤作业中最容易发生、最常见的事故。据相关资料统计，顶板事故数量占采煤事故总数的53.86%，顶板事故造成的死亡人数占煤矿事故死亡总人数的39.85%。

除此之外，由于部分煤层的赋存条件较差，煤矿瓦斯灾害格外严重。我国大中型煤矿中，高瓦斯矿井约占矿井总数的43.7%，突出矿井约占19.89%。而小煤矿中，高瓦斯矿井占16.1%以上。随着煤矿开采作业深度不断增加，开采强度不断加大，煤与瓦斯发生突出的危险系数也随之不断增加，突出危险区域的面积也在不断扩大。瓦斯突出类事故占煤矿事故总数的16.94%，该类事故导致的死亡人数占煤矿事故死亡人数的34.72%。这类事故中的人员损失极大，危害严重，平均每瓦斯起事故造成至少9.36人死亡。

近年以来，随着煤矿开发与生产的深度日益增大，水害的威胁程度、水害的产生条件以及水害的形成机理都逐渐变化着，给对井下突水的导水通道、水源和补给强度的分析都造成很大难度，对水害的治理工作提出了很高的技术要求。

2 安全监控网络的具体功能

实时数据的采集。实时数据就是包括了传感器等各个安全设备的信息与实时监测安全的各项数据，这些的产生数据是实时采集的，一旦有变化发生，就立马会被采集并传输到服务器的终端。实时数据就是指的安全数据，它是整个流量中最大的一个部分。它们的采集、传输、存储与展示，直接关系到安全监控是否能够实现，是整个系统的中心功能。

管理数据。管理数据就是包括了煤矿的生产管理、一般信息、安全管理等方面的各项信息。其中一般性的信息包括了煤矿的基本情况；生产管理则包括了工作上面的信息、挖掘前进等方面的内容；安全管理也是包括了瓦斯通风信息、隐患监察、各种类型的监测报表等等。它们都为决策者有效地提供了多种辅助数据与信息。

3 运用矿井安全监控技术解决煤矿安全问题

3.1 计算机网络的建设与改造

当前的煤矿安全监控网络现状是：省级煤矿监控网络与下属的部分煤业集团的广域网、产煤省辖市网络没有有效的连接起来，为了实现地区性的煤矿安全监控网络系统的合理建设，应当对对省级网络进行升级与结构优化，形成核心交换机到各个产煤城市、产煤集团的大范围连接。

3.2 具体业务的分区管理

为了在实现内外网络逻辑隔离的同时满足外界通过身份验证访问内部网络的业务需要，从管理的角度可以将煤矿安全监控网络划分为两部分，即内网业务区与外网业务区。

内网业务区主要包括3个部分： 其他业务区、瓦斯专区、管理服务区。由于瓦斯监测监控网络要求的安全性能很高，监控网络需要实现的功能较为繁多，因而单独建立瓦斯专区。其他业务区的主要工作则包括调度数据、公文运转、内部业务网等。管理服务区的主要工作包括IP电话、视频会议、认证服务器等用于管理整个内部网络的功能。

考虑到视频会议系统与调度IP电话指挥系统在实时性方面要求格外严格，需要保证尽可能短的延迟时间，可以以将视频会议系统控制中心与调度IP电话指挥中心的网络直接简介在核心交换机上，而不放入防火墙内。

外网业务区的工作内容主要包括对邮件服务器、外宣传网站、负责办公区和家属区访问互联网的服务器等。

3.3 服务器端的开发与部署

通讯服务器主要负责接收下级数据监控节点或者具体某个煤矿实时上传的设备数据、环境数据以及管理数据，进而对这些数据进行统一的分析与管理，在出现异常时警报，同时对外提供实时数据的访问接口。除此之外，通讯服务器还要保证其他服务器的实时数据查询服务。通信服务器框架下包括了数据采集、通讯协议、数据、数据传输等功能，是整个煤矿监控网络的基础。

地理信息服务器的主要任务是提供地图的缩小、放大、查找、漫游、全图、测距、鹰眼、图层设置等常规的地图操作功能。同时还负责实现各种模拟量、开关量的图形、数据等信息的显示。数据库服务器主要存储全部的非地图数据，包括设备数据、环境数据、管理数据等实时信息，同时，数据库服务器还要提供相应的统计、查询等功能的具体数据来源。

结束语：

随着现代通讯技术和计算机技术的发展，高性能的煤矿监测监控系统在我国有着广阔的前景。安全监测系统是生产、安全及管理方面的一个实时监控系统，通过本系统可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策的科学性，从而避免或减少因决策失误而造成的安全事故和财产损失。

参考文献

[1] 王雪峰.我国煤矿安全问题浅议[J].中国煤田地质，2006（1）：12～12.

[2] 肖汉.煤矿瓦斯监测网络系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2009，4.

[3] 闵晓勇，等.网络技术在煤矿安全监测监控中的应用[J].矿山机械，2005，4.

张文明，男，汉族，籍贯河南周口。生于1985年10月，毕业于郑州大学计算机科学与技术专业，现在河南煤化集团永煤股份有限公司顺和煤矿调度室工作。