制定監控系統升級改造標準加快煤礦信息化建設步伐

山東煤礦安全監察局 田學起

為深入貫徹落實《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》，加快推進升級改造工作，根據《國家煤礦安監局關于印發〈煤礦安全監控系統升級改造技術方案〉的通知（煤安監函〔2016〕5號）》《國家安全監管總局辦公廳關于印發〈煤礦安全生產在線監測聯網備查系統通用技術要求和數據采集標準（試行）〉的通知（安監總廳規劃〔2016〕138號）》和《煤礦安全規程》的等有關規定，山東煤礦安全監察局編制了《山東煤礦安全監控系統升級改造技術方案實施標準》（以下簡稱《實施標準》），旨在規范山東煤礦安全監控升級改造工作，提高安全監控系統性能性，增強煤礦安全保障能力。同時，借助升級改造，推進煤礦安全生產 “一張網、一張圖、一張表、一盤棋” 信息化建設，促進煤礦運行信息化手段提高安全生產技術水平，加快煤礦數字化、信息化、智能化建設。

1 出臺背景

國家煤礦安監局印發了《煤礦安全監控系統升級改造工作方案》后，山東煤礦安全監控局召開專題會議研究，成立了升級改造領導小組，對全省煤礦開展了一次以安全監控、人員位置監測和應急廣播三大系統為主要內容的專項監察，到中國礦業大學、重慶、河南等地專題考察調研安全監控系統、井下通訊融合等方面的先進技術和裝備，清楚掌握了山東煤礦安全監控使用現狀、存在問題和技術發展狀況。

經認真調查研究發現在升級改造技術方案13個方面中，存在深化、量化不夠明確，升級改造后易出現“八國九制”，不利于系統數據統一，不易于與山東煤礦事故風險分析平臺對接。需結合山東安全信息化建設和煤礦實際，在國家局技術方案基礎上，制定出臺符合滿足山東需求的升級改造實施方案。針對這一情況，山東煤礦安全監察局成立了監控系統升級改造專業技術小組，明確了總體思路、遵循原則和技術保障。

2 總體考慮

2.1 《實施標準》制定思路

密切結合煤礦實際，著眼煤礦信息發展趨勢，以推廣新裝備應用、推動系統融合、滿足信息化建設為重點，提升安全監控系統技術性能和安全可靠性，提升煤礦安全技術水平，拓展煤礦安全監察執法方式，督促煤礦主體責任落實，滿足安全生產需要。

2.2 《實施標準》制定原則

以“政府主導、企業協助、技術先進、經濟實用、可操作強、符合實際”為原則，編寫了實施標準初稿，與煤礦企業、生產廠家座談討論征求意見，多次修改形成《實施標準》，試點試行后，發布推廣實施。《實施標準》編制要求：按照相關安全規程和規定，在保證可操作性的前提下，盡可能采用目前先進適用的技術，并適度超前，同時充分考慮利用現有設備、數據和網絡等資源，避免重復建設，節約資金。使采用《實施標準》新建的系統在煤礦煤礦安全生產的同時能夠最大限度適應煤礦長遠發展需要。

2.3 《實施標準》推進重點

（1）促進新裝備新技術推廣應用。目前安全監控系統所參考的設計標準是2006年頒布的，至今已有十多年時間，隨著科技技術發展和煤礦現代化水平的提高，標準、設備和系統均已落后，存在檢測數據不準、傳輸信號不穩定等諸多問題。而在這十多年里，新技術不斷涌現。先進的激光檢測技術，以其精準的檢測特性、更長的使用壽命，在各行業均已普遍應用。“大數據分析”作為一種科學的分析方法，整合數據并發現隱藏在數據背后的價值信息，為理性判斷和決策提供依據，并已開始在醫療、交通等領域得到應用并發揮了重要作用。煤礦企業，作為高危行業，作為能源供應的基礎，更應該提供標準，盡快推廣應用數字傳輸、大數據分析和激光傳感器等新技術、設備，盡早享受新技術所帶來的方便和安全，讓人們徹底擺脫“談礦色變”的傳統思想。

（2）促進系統融合聯動信息共享。以安全監控系統升級改造為切入點，首先實現安全監控、人員位置監測和應急廣播三系統有機融合，再根據安全需要，實現礦井各子系統的整體有機融合，實現地面中心站分析控制的預測預警及相應子系統的互聯互通互動，按照礦井災害性預防計劃的預案，實現安全生產。

（3）拓展執法方式實現遠程監察。借助升級改造，做到安全監控和人員位置監測數據信息上傳至山東煤礦事故風險分析平臺，實現遠程監察，拓展監察執法手段。通過登錄山東煤礦事故風險分析平臺，遠程查看兩系統運行狀況和數據。通過查看系統運行狀況，督促煤礦企業加強兩系統管理和維護，減少漏報、誤報、中斷等現象，提高系統運行的可靠性。通過對煤礦井下瓦斯、一氧化碳濃度升高甚至超限報警等異常情況的處理跟蹤，監察煤礦企業應急處置情況。通過人員位置監測系統，監察煤礦領導帶班下井制度落實情況和煤礦生產組織情況。通過對煤礦安全監控系統、人員位置監測系統進行適時遠程監察，即履行了國家監察職責，更督促了煤礦企業落實安全生產主體責任。

3 主要內容

《實施標準》從“傳輸數字化、采用先進傳感器技術及裝備、防護等級、完善報警斷電等控制功能、多網多系統融合、格式規范化、數據應用分析和聯網要求”等14項內容明確了要求，進行了細化、量化。主要體現在九方面：

3.1 傳輸數字化方面

要求所有模擬量傳感器至分站的傳輸必須是數字化，分站連接模擬量傳感器的接口必須為數字接口，對智能傳感器、非數字化傳輸傳感器的數字化改造提出了明確要求，實現監控系統數字化，促進智能傳感器發展。尤其是對智能傳感器要求具有故障自診斷功能，同時并建議煤礦企業優先采用具有在線標校、即插即用、地址重復提醒功能的智能傳感器。

3.2 采用先進傳感器技術及設備方面

要求采用低功耗激光傳感器、自診斷型傳感器和多參數傳感器，根據礦井類型對上述傳感器配置位置和安裝數量進行詳細規定。比如“省屬低瓦斯礦井至少2個采煤工作面回風隅角、工作面、回風巷和4個掘進工作面及回風流安裝使用低功耗激光甲烷傳感器。核定能力120萬t/a及以上的市縣屬低瓦斯礦井至少2個采煤工作面回風隅角、工作面、回風巷和4個掘進工作面及回風流安裝使用低功耗激光甲烷傳感器。核定能力120萬t/a以下的市縣屬低瓦斯礦井至少1個采煤工作面回風隅角、工作面、回風巷和2個掘進工作面及回風流安裝使用低功耗激光甲烷傳感器。礦井安裝使用的多參數傳感器應不少于2臺”等等。

3.3 完善報警斷電等控制功能方面

一是要求實現分級報警。根據瓦斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、瓦斯超限范圍等或兩種及以上組合進行設置分級報警，發出不同等級聲光報警，以更準確通知井下人員當前危險程度，級數不低于四級。同時，井上下報警要保持一致，語音報警器通過語音提示報警區域、報警參數、報警級別等信息，監控系統主機報警信息欄按顏色進行等級區分。提出各級的報警濃度、持續時間可根據煤礦實際情況設置，并給出了實現示例效果表。

二是推行邏輯報警。根據巷道布置及瓦斯涌出等內在邏輯關系，實施邏輯報警，促進各類傳感器的正確安裝、設置、維護，監控系統的正常使用。要求根據《煤礦安全規程》相關規定，結合礦井實際設置具體邏輯關系，系統軟件具備邏輯報警設置界面，且能同時配置不少于 3 組邏輯關系。如進風巷的瓦斯濃度高于回風巷的瓦斯濃度，有違正常邏輯，應報警。

三是完善就地斷電功能。加強饋電狀態監測，推行區域斷電。要求系統必須按照《煤礦安全規程》《煤礦安全監控系統通用技術要求AQ6201》提供完善的本地斷電、異地斷電、風電閉鎖、瓦斯電閉鎖、煤與瓦斯突出報警及斷電閉鎖功能，系統應使用性能可靠的饋電檢測傳感器，能實時顯示當前饋電狀態。要求根據瓦斯涌出、超限發展的態勢，由局部斷電延展到區域性斷電。

四是增加一氧化碳報警。結合山東煤礦實際，要求系統可根據一氧化碳濃度、超限持續時間、超限范圍等，設置不同的報警級別，實施不同的分級響應，有效預警采空區自燃。

3.4 支持多系統多網融合方面

要求實現井下有線和無線傳輸網絡、監測監控與GIS技術有機融合的同時，規定了在地面統一平臺上必須融合的系統有：環境監測、人員位置監測、調度通信和應急廣播，同時規定更換新的安全監控系統應優先采用井下融合方式和新建礦井必須采用井下融合方式。

3.5 格式規范化方面

要求系統主干網應采用工業以太網，主干線纜分設兩條從不同井筒或者一個井筒保持一定間距的不同位置進入井下，嚴禁安全監控系統與圖像監視系統共用同一芯光纖。同時，系統升級改造后，應符合《煤礦安全生產在線監測聯網備查系統通用技術要求和數據采集標準（試行）》（安監總廳規劃〔2016〕138 號）和《山東煤礦安全監察局煤礦事故風險分析平臺項目基礎數據規范》，提供數據聯網接口，滿足山東省煤礦安全生產信息數據聯網要求，并按統一數據格式進行上傳。

3.6 增加自診斷自評估功能方面

要求系統定期自診斷和自評估，能夠預先發現系統在安裝使用中存在的問題，規定了自診斷內容，包括：傳感器和控制器的設置、定義診斷和評估功能，氣體類模擬量傳感器維護、定期未標校提醒功能，模擬量傳感器、控制器、電源箱、分站等設備及通信網絡的工作狀態檢測功能，中心站雙機熱備、數據庫存儲、模塊通信等自診斷功能。

3.7 加強數據應用分析方面

要求系統升級改造后必須具備數據分析與應用功能，對傳感器間的關聯性進行分析，對偽數據進行標注，對異常數據進行分析，并實現數據分類匯總統計，包括：傳感器標校期間的數據分析功能、異常數據分析功能、瓦斯涌出和火災等的預測預警功能、根據融合系統情況提供綜合數據分析、顯示功能和能與煤礦安全監控系統檢查分析工具對接數據功能。

3.8 應急聯動方面

要求在瓦斯超限、火災、斷電等需立即撤人的緊急情況下，應自動與應急廣播、通信、人員位置監測等系統應急聯動。通過井下應急廣播系統通知危險區域人員撤離；通過人員位置監測系統雙向緊急呼叫功能，自動通知危險區域人員進行撤離等。為提升應急聯動效果，提出了礦井應在采掘工作面人員活動區域增加人員位置監測讀卡器。

3.9 聯網要求方面

對聯網上傳網絡鏈路性能指標和網絡上傳硬件設備提出了明確要求。比如：網絡鏈路（VPN或專線）性能指標不低于上傳帶寬〉 20M、到省級數據中心服務器延遲≤100ms、服務質量（QoS）≥20M、到省級數據中心服務器丟包率≤3‰等，還應滿足聯網主機雙機熱備。

4 實施效果

《實施標準》出臺后，山東煤礦安全監察局選定14處煤礦進行標準示范試行。14處煤礦共安裝激光甲烷傳感器232臺、多參數傳感器共計20臺、12處實現地面融合聯動、2處實現井下融合聯動。在示范試行中推廣應用了低功耗激光甲烷傳感器等新技術裝備，實現了數字傳輸和系統間應急聯動，實現了數據統一上傳，提高了防護等級和系統性能指標，增強了抗電磁干擾能力，達到了監控系統升級改造目標，為安全生產提供了更可靠保障，有力證明了《實施標準》先進性、適用性和可操作性。后在2018年3月份召開的山東省煤礦安全監控系統升級改造推進會上進行了全面推廣實施。從實施效果來看，《實施標準》不僅滿足了山東煤礦監控系統升級改造需要，更加快山東煤礦信息化建設步伐。

5 幾點體會

通過《實施標準》起草初稿、征求意見、修改下發、實行實施到全面推廣，困難重重，廠家之間協議接口的爭論與協商，煤礦企業長遠投資的不解與困惑，歷歷在目。《實施標準》出臺并進行實施，從長遠看還有不少需要補充完善的地方，但收到預期效果，主要有三方面體會：一是制定《實施標準》對監控系統升級改造和煤礦信息化建設至關重要。沒有《實施標準》對新技術、新設備使用要求的細化量化，就沒有新技術新設備的推廣應用。沒有《實施標準》對融合聯動的強制要求，升級改造后，還是多處“信息孤島”，應急響應無法落實。《實施標準》對升級改造進行了規劃統一，為煤礦信息互聯互通和共享打下堅實基礎。二是《實施標準》制定實施過程是監察機構、煤礦企業和生產廠家三方溝通交流相互加深理解的過程。在制定過程中，生產廠家希望出售更多設備獲取更大利潤，煤礦企業希望滿足生產減少投資，監察機構希望推廣先進安全理念實現安全生產，體現在《實施標準》細節內容的爭論上，最后在各方充分交流的基礎上，各方統一了思想，形成了共識。三是《實施標準》是一個動態的標準。在不斷實施實踐中，會遇到新的問題，需要新的標準，在技術不斷更新中，會有更先進成熟技術需要補充完善，制定、執行和不斷完善的過程，就是不斷提高科技水平、提高管理水平、提高經濟效益和提高安全保障的過程。