煤礦安全監控網絡技術的應用

張鵬 高健

摘要：文章通過介紹網絡技術在煤礦安全監控中的作用，闡述了安全監控網絡技術的具體應用方法，說明在煤礦安全監控中應用網絡技術的必要性，通過推廣網絡技術在安全監控網絡中的應用，以期能在煤礦生產中減少災害和事故，降低經濟損失和人員傷害。

關鍵詞：煤礦安全；監控網絡；計算機網絡；預警

中圖分類號： TD76文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）18

近年來，隨著我國國民經濟的迅猛增長，工業、農業等各方面對煤炭的需求量不斷加大。長期以來，由于目前煤炭生產加工過程的各種客觀因素的制約作用，我國煤礦安全形勢相當嚴峻，重大事故頻發，瓦斯事故時有發生，給國家和人民生命財產安全帶來嚴重威脅。如何能夠在煤炭生產加工過程中解決安全隱患，保持煤炭工業的健康持續發展，已經成為煤礦采掘業的重中之重。

1網絡技術在煤礦安全監控中的重要作用

煤礦安全監控系統是防治瓦斯煤塵爆炸事故最有效的技術手段，而通過網絡技術的應用，能夠將煤礦的檢測系統全部聯網，通過網絡將井下瓦斯含量等相關監測數據即時地發送到指定監察機構。它通過井下的探頭，可以精確地監測到瓦斯的密度和濃度，以及各風門的風量，安全監控網絡系統能夠對監測數據自動采集、傳輸、監測并顯示結果，一旦超限，便自動報警，從而有效防范瓦斯事故的發生；它以礦井安全監控系統為基礎，可直接在計算機屏幕地圖上進行遠程瓦斯監測分析和安全調度管理等。煤礦安全信息網站提供了信息共享機制，使得管理人員可以及時了解煤礦安全狀況，促進了管理部門之間的積極溝通，為科學管理決策提供了信息支持，解決了安全管理人員不足的矛盾。因此，引入安全監控網絡技術，能夠顯著提高煤礦安全監控能力，降低災害事故的發生，還能提高煤礦企業管理人員的管理水平，從而更好地促進煤炭生產。

2網絡技術在煤礦安全監控中的具體應用

2.1安全監控網絡系統構成

煤礦安全監控網絡系統主要由工作站（個人終端）、網絡中心（包括系統服務器、web服務器、防火墻、交換機等）、監控終端、井下分站、數據采集器等構成（圖1）。

數據采集器和傳感器置于井下，主要對瓦斯氣體等各種參數進行采集，通過井下分站、通信傳輸介質和監控終端，把采集到的數據傳入服務器，從而實現實時監控和處理、預警等功能。

2.1.1服務器

煤礦安全監控網絡的服務器主要包括數據服務器、通訊服務器和Web服務器。數據庫服務器提供查詢、統計等功能和具體數據來源，主要存儲設備數據、環境數據、管理數據等實時信息和非地圖數據。通信服務器是整個煤礦監控網絡的基礎，具有數據采集、數據發布和數據傳輸等功能。通訊服務器主要負責接收具體某個煤礦實時上傳各種數據，如甲烷濃度、CO濃度等，然后對這些數據進行有效處理,對外提供實時數據的訪問接口，保證其他服務器的實時數據查詢服務。Web服務器通過網絡管理人員的授權，在外的監管人員可以通過訪問系統了解監控情況。

2.1.2監控終端

煤礦的監控終端連接安全監控系統的主服務器，安裝在煤礦地面現場，它通過取得主站的實時監控數據和各個探頭的工作狀態，從而直接監控系統自身的運行情況，然后通過網絡將所獲取信息發送至服務器進行數據甄別；監控終端能夠自我診斷，自動檢測相關數據并進行分析，對異常數據則通過預先指定的方案發出警告，從而督促管理人員進行及時檢查排除隱患。

2.1.3分站

分站設于煤礦井下，一般采用雙單片機結構，同時進行計算機通信和控制數據采集。它的主要任務是接受服務器的指令，儲存系統自定義參數；接收數據采集器采集的各種數據傳達給服務器進行分析處理，能夠提高系統采集數據的速度，縮短巡測周期，從而提高監控系統的整體性能。分站能夠根據其監測到的異常數據直接進行安全控制并且發出聲光報警信號；分站能夠自動復位，當其發生意外而死機時，能夠輸出復位信號使單片機自動復位；分站能保存服務器下發的各種初始化數據，在因意外而與服務器中斷后仍可進行監控，從而達到安全控制的要求。

2.1.4數據采集器和傳感器

傳感器能夠實時采集CH4體積分數、CO2體積分數、CO體積分數、炮孔CH4體積分數、溫度等參數，然后數據采集器將采集到的瓦斯、風速、開停等各種物理量轉換成電信號，再將信號傳到分站；分站對傳感器的數據進行再次采集，將數據通過傳輸介質傳給服務器；同時具有雙向驅動功能，根據地面服務器的指令進行開出控制。

2.2安全監控網絡的功能

煤礦安全監控網絡系統性能穩定、可靠性高、易于操作、維護量小，能夠實時采集井下的瓦斯量、風速等各種數據，進行一定的轉換后，通過傳輸介質將數據傳輸到服務器上，服務器接受各種監測數據后進行處理，正常數據存入數據庫以便日后查詢和比對；對超限的瓦斯數據則將監測點信息自動傳輸給相關單位進行處理。監控終端對各個井下工作單位的工作轉臺進行異地實時監控進行實時數據跟蹤分析；對歷史數據進行分析比較從而預測其變化趨勢，對可能存在的危險預先進行判斷，從而早期發現各種危險因素，防患于未然。

3煤礦安全監控系統應用網絡技術的注意問題

我們在煤礦安全監控系統中推行網絡技術應用的同時，不能忽略由此而引發的問題。（1）在傳感器到分站間的模擬型號的傳遞和采集過程中，模擬量傳輸的抗干擾防衛度較差，存在冒大數、誤報警、誤斷電等數據異常而導致的問題，對監控系統的穩定性造成影響；（2）在整個監控網絡系統中，各種計算機器件在煤礦井下低照度、高粉塵、高爆炸性氣體環境中使用時可能會減少使用壽命，一旦出現故障，在狹小黑暗且存在爆炸危險的環境中，現場維修時可能存在檢修儀器無防爆措施等問題；（3）網絡在煤礦中的運用，必須有專人維護方可正常運行，若需對全部煤礦進行監控，就要求監控設備遍布各個礦井，這就增加了工作人員的工作量和維修時的危險程度，增加的產業成本不一定適合所有的煤炭生產單位。（4）在各種先進的網絡技術和其他技術應用于煤炭安全監控的同時，對于簡單的瓦斯檢測方法如“火燈（帶防爆銅網的煤油燈）”等傳統方法，尚不能完全丟棄。

4結論

煤礦安全監控網絡技術的投入使用能實時記錄瓦斯變化全過程及井下工作人員現場工作情況，以便及時發現隱患，快速監督處理，有效避免井下瓦斯超限等現象的發生。網絡技術在煤炭生產安全監控中的應用，是實行煤炭生產安全監督管理的重要舉措，具有劃時代的意義。煤炭生產安全信息化任重道遠，我們要對煤礦安全監控網絡建設與改造進行更加深入的分析和研究，加快發展適于煤礦安全生產的網絡監控系統，為進一步提升煤礦安全生產水平做好技術支撐。

參考文獻

[1]閔曉勇，雷玉勇．網絡技術在煤礦安全監測監控中的應用[J]．礦山機械，2005，（4）．

[2]劉博磊．煤礦安全監控網絡技術的應用[J]．科技創新導報，2011，（18）．

[3]周育輝，李軍民，蔣萍萍．無線網絡技術在煤礦安全監測系統中的應用[J]．煤炭技術，2011，（11）．

（責任編輯：葉小堅）