煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)及未來展望

黃祥祥 李 鵬 王桂婷

（山東能源臨礦集團(tuán)田莊煤礦，山東 濟(jì)寧 272103）

1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造前存在的問題

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性有待提高，抗電磁干擾能力低，防護(hù)等級低，遇淋水等誤報(bào)警，模擬信號易受傳輸線路干擾，冒大數(shù)、偽數(shù)據(jù)等。

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

（3）通信協(xié)議不規(guī)范，井下各系統(tǒng)單獨(dú)布線，無融合功能，重復(fù)敷設(shè)電纜，不能共享共纜，不能進(jìn)行應(yīng)急聯(lián)動。

（4）功能不完善，性能不高。智能化低，不能自診斷、偽數(shù)據(jù)標(biāo)注、調(diào)校提醒，容易篡改數(shù)據(jù)，備用電源時(shí)間短，模擬量傳輸誤差大，巡檢周期長，顯示數(shù)據(jù)為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，異地?cái)嚯姇r(shí)間2倍巡檢周期。

（5）催化原件傳感器性能差。

2 當(dāng)前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)介紹

為提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)準(zhǔn)確性、靈敏性、可靠性、穩(wěn)定性和易維護(hù)性，增強(qiáng)煤礦安全保障能力。根據(jù)《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)〈煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案〉的通知》(煤安監(jiān)函〔2016〕5號) 精神，按照魯煤監(jiān)技裝〔2017〕70號文件《山東煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》對田莊煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。

田莊煤礦自2017年10月開始著手準(zhǔn)備監(jiān)控升級改造項(xiàng)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(jìn)行調(diào)研。向集團(tuán)公司提出升級改造一體化論證，積極響應(yīng)省煤監(jiān)局監(jiān)控升級改造標(biāo)準(zhǔn)要求，開展升級改造工作。

新系統(tǒng)基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線通信架構(gòu)，采用分布式控制、多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合、斷線續(xù)傳、電磁兼容、設(shè)備故障診斷等技術(shù)，部分指標(biāo)超過同行業(yè)水平。作為KJ70X煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的專用主干網(wǎng)，不與其他系統(tǒng)共用環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)主干線纜分設(shè)兩條，從同一個井筒保持一定間距的不同位置進(jìn)入井下。田莊煤礦井下所有分站至主干網(wǎng)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，光纖直接進(jìn)入分站。模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用RS485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)所有系統(tǒng)均升級改造后，通過相關(guān)系統(tǒng)交互協(xié)議，在地面監(jiān)控軟件或多系統(tǒng)集成平臺上實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、調(diào)度廣播系統(tǒng)等多種異構(gòu)系統(tǒng)信息的融合，通過GIS一張圖、一張表展示。在瓦斯超限、火災(zāi)、斷電等需立即撤人的緊急情況下，安全監(jiān)控系統(tǒng)自動與應(yīng)急廣播、通信、人員位置監(jiān)測等系統(tǒng)應(yīng)急聯(lián)動。通過井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)通知危險(xiǎn)區(qū)域人員撤離，通過人員位置監(jiān)測系統(tǒng)雙向緊急呼叫功能，自動通知危險(xiǎn)區(qū)域人員進(jìn)行撤離等。田莊煤礦已實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與三維GIS技術(shù)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(jiān)控系統(tǒng)重要設(shè)備的安裝位置。

為了更好地實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，更好地利用信息化為工業(yè)化服務(wù)，真正讓信息化達(dá)到隨時(shí)隨地為煤礦安全生產(chǎn)服務(wù)。田莊煤礦在系統(tǒng)軟件聯(lián)動平臺的基礎(chǔ)上自主研發(fā)了安全生產(chǎn)共享數(shù)據(jù)平臺APP軟件。此軟件集安全監(jiān)控、人員定位、礦井地圖、視頻監(jiān)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(tǒng)，涵蓋煤礦生產(chǎn)過程中各個方面。將安全生產(chǎn)共享數(shù)據(jù)下載到手機(jī)上，在井上可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，如有危險(xiǎn)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)安排處理。在井下亦可以實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)處理危險(xiǎn)因素，克服了井上井下溝通不及時(shí)的缺陷，同時(shí)真正讓安全握在自己的手中。

3 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設(shè)未來展望

隨著未來科技不斷發(fā)展，安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化技術(shù)也必將長足發(fā)展，目前來看，有以下幾個發(fā)展方向。

3.1 礦用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)目前雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與人員定位系統(tǒng)、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、調(diào)度廣播系統(tǒng)等多種異構(gòu)系統(tǒng)信息的融合，但只是井上融合，各系統(tǒng)設(shè)備井下仍獨(dú)立工作，并未實(shí)現(xiàn)集中融合。未來，實(shí)現(xiàn)各異構(gòu)系統(tǒng)井下融合將會是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展的主要方向。

3.2 特大事故預(yù)警技術(shù)

當(dāng)前煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要有報(bào)警、斷電功能，一些煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)具備了特大事故預(yù)警的功能。但在實(shí)際應(yīng)用過程中準(zhǔn)確率不高，不能滿足安全作業(yè)要求。因此，特大事故預(yù)警技術(shù)的研究是未來發(fā)展方向之一。

3.3 云計(jì)算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用

當(dāng)前安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲量大，只能實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)分析、邏輯控制，無法對標(biāo)校信息、報(bào)警信息類型進(jìn)行區(qū)分，無法根據(jù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行智能化重大隱患預(yù)警。將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到安全監(jiān)控系統(tǒng)，能將存儲的井下信息資源統(tǒng)一管理，并進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)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(yōu)點(diǎn)，做到自診斷、自校正、自調(diào)零、配置標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳接口，以提高傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)輸出的簡單性和傳感器的互換性。

隨著科技的不段發(fā)展與進(jìn)步，開采自動化程度的提高，煤礦安全監(jiān)控技術(shù)已逐步滲透到采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、辦公管理各個環(huán)節(jié)，為煤礦安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效發(fā)揮了重要的作用。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，高性能的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在我國有著廣闊的前景。