信息技術在煤礦瓦斯監測與預警中的應用

鄭迎春 宋聰聰

摘 要：在分析信息技術在煤礦瓦斯監控工作中的應用動態基礎上，探討了當前信息技術在煤礦瓦斯監測與預警應用過程中存在的主要問題，構建了基于C/S網絡結構的煤礦瓦斯監測與預警系統，以期實現對煤礦工作面瓦斯含量的監測和預警。

關鍵詞：信息技術；煤礦瓦斯監測；預警

中圖分類號：P208；TP389.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0167-02

雖然當前煤礦企業通過對企業安全生產工作的整頓與改革，使得煤礦的生產作業安全性得到了明顯提高，但是依然存在一定的問題。在信息網絡技術快速發展的背景下，在瓦斯監控和管理工作中合理利用信息技術，已經成為了大部分煤礦保證生產安全、提高生產作業效率的重要途徑。

1 信息技術在煤礦瓦斯監控工作中的應用動態

從上世紀的八十年代開始，我國已經從西方國家首次引入礦井監控系統，并在部分大型煤礦中進行了使用。之后，根據引進系統的實際使用經驗以及相關的技術研發基礎，相繼自主開發了KJ2、KJ4 等型號的監控系統，并利用WebGIS等技術措施實現了對煤礦瓦斯信息的監測管理，極大的提高了煤礦企業的生產效率，為煤礦的安全生產提供了有效保障。但是，在實際的技術應用、操作和系統管理工作中，依然存在著一些問題，主要包括這樣幾個方面：

①在應用信息技術開展瓦斯監測系統構建過程中缺乏一個統一的標準技術體系，因此在不同系統之間難以進行有效的信息融合，使得系統功能擴充難以持續進行；②在監測過程中系統、線路、傳感器和電源故障等容易引發預警系統錯誤響應的情況；③大部分煤礦使用的監控系統多為綜合型，主要是通過安全參數對瓦斯進行監控，不能掌握其中的主要細節，難以進行精確的預警與決策；④系統的傳感器靈敏度不足，雖然當前瓦斯傳感器的類型較多，但是依然以催化燃燒式傳感器為主，壽命較短、穩定性較差，容易出現信息監控不全面的情況。

2 存在的主要問題

2.1 信息技術應用管理制度不夠完善

雖然我國的社會經濟得到了快速發展，但是煤礦企業在利用信息技術構建瓦斯監測系統的過程中依然存在著管理制度不夠健全，管理措施不夠完善的問題。尤其是在一些國有大型煤炭企業快速發展的背景下，眾多的中小型煤礦經營發展空間縮小，受到自身利潤空間的限制，通常不會使用先進的信息技術構建對應的監測網絡，這些都使得信息技術的應用質量受到限制。因此，在利用信息技術對煤礦瓦斯進行監測的過程中應該根據企業自身使用過程中存在的主要問題，制定出相應的管理制度和規范，從而保證煤礦監測、預警的目的得以實現。

2.2 企業內部對信息技術應用管理不盡合理

信息技術及以之為基礎構建的內部信息網絡已經成為了現代煤礦企業開展瓦斯監測及管理工作的有效方法。信息技術、系統管理制度措施等都會對監測結果和預警效果產生對應的影響。但是，煤礦企業內部的管理機制才是影響信息技術應用水平的最根本因素。就目前情況來看，我國大部分的煤礦企業內部管理機制及管理理念依然存在著較為落后的情況，并沒有完全實現市場化的經營，由于受到諸多行政因素的干預和影響，也沒有形成獨立的管理體系，導致瓦斯監測及預警應用技術的管理工作不到位，相應的信息技術不能得到有效的應用。

2.3 信息技術的應用水平參差不齊

在應用信息技術開展煤礦的瓦斯監測及預警工作中，煤礦企業自身是信息技術的使用及管理機構。為了保證煤礦瓦斯監測與預警系統的功能得以充分發揮，必須在煤炭企業的內部構建一個成員團結、技術力量雄厚的專業隊伍。但是，由于此前煤礦企業每年都有很大的生產任務，大多數的企業在任務量的壓力下以追求自身利益的最大化為目的，往往會以較低成本安排一些不具備專業信息技術能力、綜合素質整體能力不高的人對瓦斯監測系統及相關設備的進行操作，這些人員的專業知識和技能達不到正常的要求，影響了煤礦瓦斯監測與預警系統工作效能地充分發揮。

3 基于信息技術的煤礦瓦斯監測與預警系統

3.1 設計技術

本文在構建煤礦瓦斯監測與預警信息系統的過程中，使用WebGIS、WSN 等信息技術實現了對煤礦井下工作面瓦斯濃度等相關參數的實時在線監測，并通過設置對應的閾值對瓦斯濃度進行預警。利用信息技術對系統的功能模塊進行對應的擴展，通過加強信息系統的數據管理及數據分析功能，實現了該系統綜合功能的提升。

同時，在系統的具體構建過程中還重點關注了設備安裝的便捷性和入手的簡單性需求。在構建監測系統及網絡的過程中，首先應用WSN技術可以實現對人員不能到達的危險區域的遠程監控，實現對煤礦工作面瓦斯濃度的全面監控，可以在盡量減少節點移動的情況下，實現對整個工作面的覆蓋；然后再將各個傳感器節點監測獲得的信息利用WSN網絡傳送到地面，實現對煤礦工作面瓦斯的監控與預警處理。在這個監控過程中，瓦斯傳感器通過自由組合構建成為相應規模的網絡，并將數據傳送到對應的中心節點，然后由中心節點發送到各個計算機終端，借助WebGIS技術對采掘現場的瓦斯分布情況進行監測與預警。

3.2 結構設計

以信息技術在煤礦井下的應用為基礎，在網絡通訊等技術和設備的支持下，在煤礦瓦斯監測與預警系統的結構設計中，主要使用了監控主機設備、傳感器和WSN網絡，在實施監測的過程中，如果需要監測主機與網絡遠程對接，那么只需接入Internet網絡即可實現。

監控主機設備：煤礦井下瓦斯監測與預警系統使用的是C/S的網絡架構模式，終端服務設備使用SuperMapIS.net 6，即地理信息發布與開發平臺，通過設備的GIS接口將二次開發獲得的相關功能模塊嵌入系統中，豐富該系統的功能。同時，將監控主機設備與VisualStudio 2008結合起來，實現對客戶端的開發，在服務器配置工作之前及時啟用，并借助SuperMap Desk pro 6對采掘區域地圖進行制作，為需要監控的采礦區域提供地圖目錄。

WSN網絡：WSN網絡中包含無線傳感器節點、中心節點設備及監控主機等，構建成WSN網絡的主要部分。在實際的煤礦開采工作中，由于受到地質條件的限制，井下的采掘通道通常是非常復雜的，因此要保障瓦斯監控與預警工作的安全性和可靠性并不是一件容易的事情，所以很有必要在采掘通道里根據地形情況和距離的遠近分別安裝一定數量的報警器，并利用傳感器把他們連接起來，從而形成了一個局域性的信息流通網絡，之后才能將該網絡檢測到的瓦斯含量信息及時準確地發送到地面，從而實現對瓦斯的在線監測與預警功能。

3.3 監測與預警系統運行流程

瓦斯監測與預警流程，如圖1所示。

傳感器網絡利用分布在采掘工作面的節點收集各個具體位置的信息，然后將獲得的數據信息發送到附近的中心節點，最終將數據和具體的位置識別號發送到主機中，并在可視化的界面中實時顯示采集獲得的信息。之后，在地圖中采取分布式的方式將井下實時情況體現出來，最后在WebGIS 服務器中對數據和設備的識別號進行存儲。一旦發現檢測節點的瓦斯含量超出了預先設置的閾值，主機將立即發出報警，并在系統的顯示界面上顯示具體的報警位置，將該信號傳送到對應區域，驅動報警設備，提醒在該區域中的人員立即撤離。當主機接入Internet之后，還可以實現對應數據的共享與遠程監控，從而將煤礦各個采掘工作面的數據融合起來，實現系統的聯動預警功能。

參考文獻：

[1] 賀曉云. 淺析信息技術在煤礦瓦斯監測及預警中的應用[J].建筑工程 技術與設計，2015，（10）.

[2] 吳永善.淺析信息技術在煤礦瓦斯監測及預警中的應用[J].電子制作，

2014，（5）.

[3] 賀嘉玉.信息技術在煤礦瓦斯監測監控領域應用狀況分析[J].科技資 訊，2007，（6）.