“互聯網+”背景下的礦井通風系統管理研究與實踐

王義強

（山西煤炭進出口集團有限公司，山西 太原 030006）

隨著信息化技術不斷發展，我國提出深刻把握“互聯網+”時代大融合、大變革趨勢以加快新一代信息通信技術與工業深度融合為主線，以實施“互聯網+”制造業為重點，以高速寬帶網絡基礎設施和信息技術產業為支撐，不斷打造新形勢下產業競爭新優勢。煤礦通風系統安全高效運行是煤礦安全管理的生命線，其直接決定了礦井井下一線勞動人員的人身安全與煤礦生產效率，在煤礦實現“互聯網+”智能化管理的首要步驟就是實現煤礦通風系統管理的智能化，同時也為煤炭企業安全生產奠定夯實之基。

互聯網技術、智能手機技術日益成熟及壯大發展，為煤礦通風安全管理的各種數據互聯互通創造了有利的條件。在傳統的通風系統管理方式中，人盯人、人盯設備、人工采集數據的方式效率非常低下，信息流傳遞不暢通，已經遠遠無法滿足現代化礦井通風安全管理的需要。各個煤礦都在瓦斯監控、風流檢測、風速測定等各個方面投入了大量的財力、物力、人力，取得了一定的效果，但是各個子系統均自成體系，獨立運行。如何使各個系統的信息互聯互通，打通信息流傳遞的“最后五百米”，使得煤礦通風系統管理技術整體提升到一個新的高度，降低綜合管理成本，使得煤炭企業發展緊跟時代發展的潮流，成為當前煤炭企業管理的當務之急。

1 工程概況

左云長春興煤礦是山西煤炭進出口集團控股的國有股份制企業。礦井位于山西省大同市左云縣小京莊鄉境內，井田南北寬3.5km，東西長7.5km，面積19.8km2，批準開采16#～25#煤層，可采煤層4層，22#為主要開采煤層，煤層厚度為9～12m，主要是氣煤和長焰煤。井田地質儲量3.46億t，可采儲量2.25億t。礦井設計生產能力240萬t/a，服務年限為67年。為積極響應國家關于“互聯網+”制造業的號召，并實現長春興礦“安全精干高效、低成本運營”的管理理念，必須對該礦的通風系統進行智能化升級，構建“互聯網+”背景下的礦井通風系統管理大系統，將原有多個自成體系的子系統，升級改造，融合成一個整體，通過終端平臺可以實時觀看相關數據，調取技術參數，同時也便于上級職能部門隨時監管、監督，實現安全管理由靜態管理向動態達標的轉變、由被動管理向主動管理的轉變、由現場管理延伸全方位、全時段管理的轉變。

2 “互聯網+”礦井通風管理系統的建設步驟

第一個階段是通風管理系統的開發階段，就是系統調研煤礦通風系統所有子系統，在子系統內部形成數據統一與基本融合。

第二個階段是大數據、云儲存階段，就是利用互聯網技術，將礦井通風系統內各個子系統的數據上傳、共享、分析。

第三個階段是物聯網階段，就是將所有設備與互聯網相連，進行信息的交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

第四個階段是通風系統管理與監測人員“無故障不下井”階段。

3 “互聯網+”煤礦管理的建設

3.1 “互聯網+”瓦斯監控系統

通過匹配數據接口，進行參數采集，將井下瓦斯濃度、主通風機開停狀態、風壓、風速、風門開關、溫度、CO含量、井下巷道含氧量、煙霧監測等各項安全生產所必須監控的數據實時上傳到互聯網管理系統中，實現數據的實時共享，同時便于相關管理人員、區隊、班組、作業人員在PC終端、手機終端、智能電視終端上隨時查看這些與安全生產息息相關的數值參數，及時發現安全生產過程中的隱患，解決了以往只能在調度室或有限的幾個區域進行監控導致信息流不暢所帶來的安全隱患。

技術實現由以下內容組成：

按照數據接口實時讀取監控信息數據，并對數據進行容錯檢查，防止異常數據的干擾影響。

通過自定義的數據上傳接口，將獲取到的監控信息數據加密上傳到指定的管理服務器中，防止網絡上對數據的非法竊取與篡改。

管理服務器接收到實時上傳的數據并解密后，按照煤礦實際管理需要對監控數據進行分類匯總，對于超限數據形成報警信息，通過消息發送到智能終端平臺進行實時報警，同時可按照使用需要以短信、微信等方式發送到主要負責人及主要管理人員手機上。同時在智能終端平臺（含監控電腦、智能手機、網絡電視等）實現實時數據查看、統計分析等各項必要的功能。

3.2 “互聯網+”主通風機遠程監測系統

主通風機原有監控操作系統模式為本地PLC+操作臺按鈕控制，根據現場實際情況，利用西門子WinCC組態軟件與PLC300可編程控制器點表對接，將操作臺按鈕進行組態虛擬操作，同時為了保障主通風機運行切換可靠，增設一鍵啟動及停止功能，有效縮短主通風機切換時間及因人為操作不當導致無法正常切換事故的發生。

主通風機遠程監控系統可以實時監測運行數據（電流、電壓、風量、負壓、電機軸承溫度、定子溫度、風機振動等），查看歷史曲線、故障曲線和具備報警功能。

3.3 “互聯網+”束管監控系統

JSG-6型井下自燃火災束管監測系統是利用抽氣泵和一束多芯的塑料管纜遠距離的抽取監測地點的氣樣，利用專用氣相色譜儀進行全自動進樣分析，實時測定各測點的氣體（常量：O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、C2H2；微量：CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C2H2）組分濃度，同時可以對監測地點煤自燃過程中標志氣體濃度超值時發出警報的成套裝置。主要由地面氣體分析中心和井下束管取樣系統組成。可以實現早期預測預報煤層自然發火，連續監測煤自燃過程中標志氣體組分、濃度變化規律，防止自然發火和瓦斯爆炸；判斷密閉火區的發展情況和火區熄滅程度，為啟封火區提供科學數據；在采用惰氣防滅火作業中，跟蹤了解作業區惰化情況，為滅火措施提供保障。

4 實施效果

長春興煤礦在通風系統管理方面取得了顯著的成效，有效地提高了礦井現代化管理和安全監控管理水平，極大地提高了生產效率，降低了成本。“互聯網+”煤礦通風管理系統有效將各項管理數據、資源進行對接，其效果可以概括為：隨時隨地、實時動態；及時準確、沒有障礙；直觀現場、減少誤報、避免失真；降本增效。

5 結論

長春興礦在進行“互聯網+”通風管理系統升級后實現井下全方位直觀動態監管，煤礦通風系統管理層可以實現對井下通風系統進行實時視頻化監管，擺脫了地點與時間限制；實現工作流程簡易化，通風系統工作員只需在地面進行數據分析與記錄即可，降低了人員的勞動強度；實現降本增效雙豐收，降低了通風部門的工作人員人數，年節省人員費用30余萬元，提高了效率與效益。