政府監管部門煤礦安全監控系統建設方案

高穆

哈爾濱市煤礦安全檢測監控中心

政府監管部門煤礦安全監控系統建設方案

高穆

哈爾濱市煤礦安全檢測監控中心

目前，關于煤炭企業的煤礦安全監控系統建設方面的研究非常多，但對政府監管部門的煤礦安全監控系統建設方面的研究較少。本文以哈爾濱市煤礦安全監管部門煤礦安全監測系統（軟件與網絡部分）建設方案為例，通過利用成熟的新技術對政府監管部門原有的煤礦安全監控系統的更新建設，解決以往煤礦安全監測工作中遇到的問題，形成了較先進和完備的政府監管部門煤礦安全監控系統，對政府監管部門煤礦安全監控系統建設及與煤炭企業煤礦安全監控系統聯網等工作具有一定的指導意義。

煤礦；安全；政府；監控；方案

為滿足對年產240萬噸高瓦斯突出井工礦井的安全監測任務要求，哈爾濱市煤礦安全監管部門根據《煤礦安全規程》、《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》（AQ1029-2007）、《煤礦安全監控系統通用技術要求》（AQ6201-2006）等規范要求，對已有煤礦安全檢測監控系統（軟件與網絡部門）進行重新設計，方案如下：

1 系統設計

1.1 體系結構

系統體系結構如下表所示：

應用系統應用系統平臺消息系統傳輸系統統計分析系統監控系統終端管理系統移動A P P數據庫統一管理系統W E B服務系統統計分析服務器設備安全管理系統網絡管理系統網絡設備通信線路

1.2 網絡及硬件系統設計

系統網絡數據中心設在市政府網絡中心。1.3網絡結構

系統網絡結構如下圖所示：

1.4 傳輸設計

傳輸系統租用通信運營商的線路。為了線路無故障運行，至少采用兩家運營商出口帶寬分別為100M的光纖線路，保證光纖線路直接到達運營商主干線路。

1.5 IP地址分配

IP地址分配是由業務驅動，IP地址分配應充分合理利用地址空間，提高地址的利用效率。分配如下：

存儲網段：192.168.150.224/27主機數30

主機網段：192.168.151.224/27主機數30

虛擬網段：192.168.152.254/24主機數254

vMotion網段：192.168.153.254/24主機數254

網絡設備內網IP：192.168.200.254/28主機數14

管理網段：192.168.154.254/24主機數254

1.6 軟件設計

1.6.1 系統數據庫設計

數據庫包括基礎工作面信息、傳感器信息、礦井人員信息、統計信息、指標信息、預警信息、聲音影像信息等數據庫。

系統原始數據來源于煤炭企業綜合管理平臺下的各個子系統，雙方系統要統一標準建設。

1.6.2 監測系統設計

煤礦監控系統主要包括煤礦接入認證管理、數據傳輸、異常監控報警、分析統計、移動終端通信5個模塊。

1.6.2.1 煤礦接入認證管理模塊

系統要對將要接入的煤礦進行安全接口認證權限管理，雙方協商使用動態數據加密及網絡地址權限雙重驗證，防止非法用戶接入。對系統認證、數據接入實行統一記錄、管理，異常情況及時報警。

1.6.2.2 數據傳輸模塊

政府監管部門與煤炭企業之間通過互聯網連接，傳輸模塊負責將雙方的信息數據流進行管理和控制，根據需求從煤炭企業讀取數據，并在政府監管部門顯示。

1.6.2.3 異常監控報警模塊

系統要能夠利用傳感器和通訊技術對甲烷濃度、一氧化碳濃度、氧氣濃度、礦井工作面溫度、礦井地壓、風速、風壓、煙霧、饋電狀態、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主通風機開停進行自動化監控分析，直觀顯示監測、控制設備位置、運行及控制狀態；設置每項安全指標的安全報警線，通過系統實時監控傳輸的現場數據，及時掌握和處理多個礦井系統的報警信息。

1.6.2.4 分析統計模塊

可以根據當前數據顯示情況進行查詢、分析、決策。按照管理的主要指標，對數據進行集中分析與處理。建立分析模型、分析指標和報表等，采用同比/環比/趨勢分析等方法，對安全、生產、設備、人員、危險源等進行多維分析、統計分析，并將分析結果以圖形（餅圖、折線圖、柱線圖等）和報表的方式進行展現。系統中需要大量的統計分析報表，為加快報表開發速度，并利于后續各種報表的擴充和二次開發，須選用專業的報表開發工具。可視化報表工具是一個專用于生成統計圖表的工具軟件，用于報表樣式的制作、數據的提取、表內的計算和打印。它通過各類接口從各種類型的數據庫中提取數據，從而實現了對后端數據庫的透明訪問，利用它可以動態定義各種類型的報表，生成的報表可以存放成Excel、Pdf格式，供用戶進一步修改、保存、打印。系統的功能模塊包括樣式和圖表的制作、查詢的定義、表內公式的定義、報表的WEB發布四大部分。圖表制作提供了通過可視化的所見即所得的方式將報表中的數據以圖形的方式直觀的顯示出來的功能。表內公式完成對表內數據的求和、求平均值等。定義查詢就是針對具體的需求利用SQL語句將數據從業務數據庫中提取出來，同時提供了查詢變量的定義和引用的功能，并實現了參數化查詢。WEB發布可以將制作好的報表發布到網頁上，各網絡內的各類用戶瀏覽。

1.6.2.5 移動終端通信模塊

系統根據需要授權開通移動監控終端的短信、郵件、電話、微信、視頻等多種消息渠道來通知監控及管理人員，管理人員可現場或遠程實時監控各項業務安全指標。

系統模塊流程如下圖所示：

1.7 安全保密設計

1.7.1 實現內部網絡隔離，所有對外應用均使用CISCO或H3C企業級硬件防火墻進行監控隔離，外網對內部服務器進行訪問均使用VPN協議進行加密互聯傳輸。

1.7.2 內網使用三層交換技術，合理對管理網、監控網、存儲系統網絡進行VLAN劃分。在設備上配置訪問控制表，限制內部網絡上只有維護工作站和網管工作站可以登錄網絡設備。

1.7.3 WEB應用使用SSL協議，對數據進行加密傳輸。

2 細節設計

2.1 預警分析

根據瓦斯、一氧化碳等傳感器所安裝的位置，可以進行自定義預警設置，當某一瓦斯或其他有害氣體測點高于設置的預警值并持續上升，且延續超過規定的時間，系統將進行預警報警提示。

2.2 統計分析

可以根據CAD矢量圖中實時數據顯示情況進行查詢、分析、決策；按照管理的主要指標，對數據進行集中分析與處理；建立分析模型、分析指標和報表等，采用同比/環比/趨勢分析等方法進行統計分析，并將分析結果以曲線和報表的方式進行展現；生成的報表可以存放成Excel格式，供用戶進一步修改、保存、打印。

2.3 圖形實時顯示

具有動態圖形實時顯示功能，可以直觀的顯示各個傳感器的所在的位置，數值及狀態；當出現報警時，進行聲音提示，并以不同顏色圖標進行區分，動態圖形為Dwg格式的CAD圖形，可以進行放大、縮小、平移等操作，并能進行自動刷新。

2.4 重點監測實時顯示

具有重點監測實時顯示功能，可以根據傳感器管理功能中設置的重點監測傳感器進行關注，顯示傳感器的名稱、安裝位置、實時值、狀態等,支持自動刷新。

2.5 模擬量曲線查詢

具有模擬量曲線查詢功能，利用成熟的圖表組件，查詢實時與歷史數據生成曲線圖，應能支持查詢傳感器至少一個月的歷史曲線，并保證顯示效果，且可縮放查看更小時間范圍的數據,支持多模擬量分圖關聯展示。

2.6 系統背景圖管理

能直接加載礦端上傳的Dwg格式的CAD系統背景圖，并在背景圖中靈活設置各傳感器的位置。

3 設計效果

該方案能夠很好的滿足政府監管部門對煤炭企業的監測要求。

該方案的操作系統基礎架構底層使用云操作系統平臺。數據庫使用SQL Server、Mysql和Oracle數據庫。內網安全管理系統使用天擎終端安全管理、企業防病毒及系統安全防御系統。計算機網絡是以Internet技術為基礎的Intranet企業網。開發技術為基于框架（Framework）的構件化軟件技術，設計工具采用JAVA、.NET、PHP、FLEX等。

以上各種成熟的新技術的應用，使政府監管部門能實時準確監測煤炭企業礦井的安全狀況，為隨時調度指揮，快速制定安全防范措施，避免和減少安全生產事故提供了有力的幫助，對政府監管部門的煤礦安全監測系統的建設及聯網工作，提供了成熟穩定的解決方案，具有一定的指導意義。

[1]國家安全生產監督管理總局.《煤礦安全監控系統通用技術要求》（AQ6201-2006），2006-05-01

[2]國家安全生產監督管理總局.《煤礦安全生產監控系統聯網技術要求》（MT-T_1116-2011），2011-09-01

[3]國家安全生產監督管理總局.《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》（AQ1029-2007），2007-04-01

[4]質量監督檢驗檢疫總局國家標準化管理委員會.《計算機軟件可靠性與維護性管理》（GB/T14394-2008），2008-12-01

高穆（1977-），男，信息技術高級工程師、哈爾濱市煤礦安全檢測監控中心主任，多年從事煤礦安全監控系統一線工作和研究，主持設計哈爾濱市煤礦安全監控系統，該系統現已投入使用。