煤礦安全監控系統智能化建設及未來展望

黃祥祥 李 鵬 王桂婷

（山東能源臨礦集團田莊煤礦，山東 濟寧 272103）

1 煤礦安全監控系統升級改造前存在的問題

（1）系統穩定性、準確性有待提高，抗電磁干擾能力低，防護等級低，遇淋水等誤報警，模擬信號易受傳輸線路干擾，冒大數、偽數據等。

（2）由于模擬傳輸信號不能復用，每個傳感器必須通過一條獨立電纜與分站信號傳輸，布線量大。

（3）通信協議不規范，井下各系統單獨布線，無融合功能，重復敷設電纜，不能共享共纜，不能進行應急聯動。

（4）功能不完善，性能不高。智能化低，不能自診斷、偽數據標注、調校提醒，容易篡改數據，備用電源時間短，模擬量傳輸誤差大，巡檢周期長，顯示數據為非實時數據，異地斷電時間2倍巡檢周期。

（5）催化原件傳感器性能差。

2 當前煤礦安全監控系統智能化建設介紹

為提高煤礦安全監控系統準確性、靈敏性、可靠性、穩定性和易維護性，增強煤礦安全保障能力。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) 精神，按照魯煤監技裝〔2017〕70號文件《山東煤礦安全監控系統升級改造技術方案實施標準》對田莊煤礦的安全監控系統進行改造。

田莊煤礦自2017年10月開始著手準備監控升級改造項目，先后到里彥煤礦、魯西煤礦和全省示范化礦井新驛煤礦進行調研。向集團公司提出升級改造一體化論證，積極響應省煤監局監控升級改造標準要求，開展升級改造工作。

新系統基于工業以太環網+現場總線通信架構，采用分布式控制、多系統數據融合、斷線續傳、電磁兼容、設備故障診斷等技術，部分指標超過同行業水平。作為KJ70X煤礦安全監控系統的專用主干網，不與其他系統共用環網。環網主干線纜分設兩條，從同一個井筒保持一定間距的不同位置進入井下。田莊煤礦井下所有分站至主干網之間采用工業以太網進行通訊，光纖直接進入分站。模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用RS485總線進行數據傳輸。現所有系統均升級改造后，通過相關系統交互協議，在地面監控軟件或多系統集成平臺上實現安全監控系統、人員定位系統、通信聯絡系統、調度廣播系統等多種異構系統信息的融合，通過GIS一張圖、一張表展示。在瓦斯超限、火災、斷電等需立即撤人的緊急情況下，安全監控系統自動與應急廣播、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。田莊煤礦已實現監控系統與三維GIS技術的融合，通過三維GIS平臺的支持，可直觀地看到田莊煤礦地面及井下的空間分布，以及安全監控系統重要設備的安裝位置。

為了更好地實現安全生產，更好地利用信息化為工業化服務，真正讓信息化達到隨時隨地為煤礦安全生產服務。田莊煤礦在系統軟件聯動平臺的基礎上自主研發了安全生產共享數據平臺APP軟件。此軟件集安全監控、人員定位、礦井地圖、視頻監控、頂板離層、廣播、資料庫等功能于一體，可兼容不同廠家的系統，涵蓋煤礦生產過程中各個方面。將安全生產共享數據下載到手機上，在井上可以實時監控，如有危險可以及時發現，及時安排處理。在井下亦可以實時監控，及時處理危險因素，克服了井上井下溝通不及時的缺陷，同時真正讓安全握在自己的手中。

3 煤礦安全監控系統智能化建設未來展望

隨著未來科技不斷發展，安全監控系統智能化技術也必將長足發展，目前來看，有以下幾個發展方向。

3.1 礦用物聯網技術

煤礦安全監控系統目前雖然已經實現了與人員定位系統、通信聯絡系統、調度廣播系統等多種異構系統信息的融合，但只是井上融合，各系統設備井下仍獨立工作，并未實現集中融合。未來，實現各異構系統井下融合將會是煤礦安全監控系統智能化發展的主要方向。

3.2 特大事故預警技術

當前煤礦監控系統主要有報警、斷電功能，一些煤礦的安全監控系統已經具備了特大事故預警的功能。但在實際應用過程中準確率不高，不能滿足安全作業要求。因此，特大事故預警技術的研究是未來發展方向之一。

3.3 云計算、大數據應用

當前安全監控系統數據存儲量大，只能實現簡單的數據分析、邏輯控制，無法對標校信息、報警信息類型進行區分，無法根據數據庫進行智能化重大隱患預警。將云計算、大數據技術應用到安全監控系統，能將存儲的井下信息資源統一管理，并進行智能化數據分析。

3.4 研制高可靠性的礦用傳感器

研制高可靠性、品種齊全的礦用傳感器。充分利用微處理的優點，做到自診斷、自校正、自調零、配置標準遠傳接口，以提高傳輸的可靠性、數據輸出的簡單性和傳感器的互換性。

隨著科技的不段發展與進步，開采自動化程度的提高，煤礦安全監控技術已逐步滲透到采、掘、機、運、通、辦公管理各個環節，為煤礦安全生產和高產高效發揮了重要的作用。隨著智能化技術的發展，高性能的煤礦安全監控系統在我國有著廣闊的前景。