煤礦安全監控機房系統冗余與主備設備心跳切換綜合布置研究

劉超

摘 要：近年來，我國煤礦企業的安全生產狀況十分嚴峻，煤礦安全問題已成為影響煤炭工業生產以至于社會穩定的重大問題。本文主要論述了煤礦安全監控系統機房標準化，優化監控機房系統網絡和供電結構，提高安全監控系統穩定性和可靠性。

關鍵詞：煤礦;安全監控系統;穩定性;可靠性;優化結構

煤礦安全監控系統是各礦生產、安全及管理方面的實時監測監管系統，對于煤礦的生產運行狀況，安全水平、預測預報具有重要的作用。煤礦安全監控系統是煤礦瓦斯事故防治的最后一道防線，是煤礦和礦工生命安全忠實的“保護神”。因此，煤礦安全監控系統的穩定性和可靠性尤其重要。

1 ? 概述

目前，各單位安全監控系統正在逐步建設，結構水平、設備配置情況不盡相同，導致已建安全監控系統存在諸多問題。由于沒有總體指導標準，煤礦安全監控系統情況各異，對煤礦安全集中管理、科學調度、應急搶修等各方面帶來諸多隱患。因此，迫切需要設計一套高起點、高質量、統一先進的安全監控系統建設技術標準，對現有安全監控系統進行升級改造，并指導煤炭礦井安全監控系統的新建及改擴建工作。

2 ? 煤礦安全監控系統現狀及存在的主要問題

2.1 ?系統現狀

二臺監控主機并列工作，主備角色自動適應，監控軟件中賦予了自動識別主備的功能，開機后可以設定主備角色，也可以自動生成主備角色。機內數據庫通過局域網連成同步模式，主備機的心跳監控由自行研制的專用通信接口擔任，軟硬件相結合的雙機熱備，當系統主機出現異常后，接口能立刻切除網絡中的故障主機，5min內備機自動接續工作。

煤礦安全監控系統大都采用工業以太環網+總線型拓撲結構。通常說的這種架構模式是指煤礦井下安全監控系統的結構，卻忽視了煤礦安全監控機房設備的架構，由此造成一些煤礦安全監控系統事故。

2.2 ?系統存在的問題

監控系統數據作為各級煤礦監察機構對礦處罰的依據，礦井既是監控系統的投資者，又是監控系統的管理者。礦井通風部門（煤礦安全監控系統又吏屬于通風部門）即管理礦上通風系統又保證監控系統的正常運行。因此煤礦安全監控系統的運維人員（即監測工）的壓力主要聚集在煤礦井下，認為安全監控機房由廠家建設和更新不應該存在問題，缺乏對安全監控機房的監控系統認知、思考和探索完善。

煤礦安全監控機房設備是煤礦安全監控系統的中樞。安全監控機房出現故障一般定性為非人為原因，認定未為設備故障等原因。

傳統的煤礦安全監控機房監控機、服務器以及網絡聯機等設備僅從主機、備機自動切換的角度實現煤礦安全監控不間斷運行。

3 ? 安全監控系統故障案例

①2017年7月淮北礦業袁二煤礦安全監控機房的機柜防雷插排內部短路，市電供電開關保護切斷電源，安全監控機房備用電源也負載保護，導致礦井安全監控機房設備不能供電，安全監控系統無法運轉工作。

② 渦北煤礦安全監控系統監控主機/備機，監控數據庫主機/備機均連接在一個網絡交換機（稱：內網主交換機）上，內網備交換機加電運行未連接設備。2015年11月，此內網交換機因故障無法完成數據交換，安全監控系統運維人員緊急趕到安全監控機房，運用ping等排查方法尋找故障節點，把連接在內網主交換機上的設備轉移致內網備交換機，安全監控系統恢復正常。

③某煤礦安全監控機房內僅設置1臺井下環網交換機，雖然井下環網交換機內設計兩塊模板，可并列運行，但1臺井下環網交換機只能有由1臺供電源箱供電。供電電源箱故障時，安全監控機房內的井下環網交換機內兩塊模板均不能工作，造成煤礦井下所有安全監控數據不能傳輸致安全監控機和監控數據庫服務器。

4 ?安全監控系統冗余備份設計

隨著設備性能和穩定性能的提高，上述情形發生的幾率很低，但是一旦發生，就會造成安全監控系統不能運轉，而且短時間內不易排查和恢復，降低了煤礦安全風險的防控能力。

煤礦安全監控機房系統冗余方案不增加計算機的硬件設施，優化調整物理結構、網絡結構和供電系統，實現安全監控機房主系統和備份系統獨立運行，安全監控主、備系統除關聯切換外其他方面軍不交叉不相互影響。保留煤礦安全監控系統監控機、服務器等設備的主機、備機實現心跳自動切換的優勢。從而實現煤礦安全監控機房系統冗余備份和設備心跳切換綜合布置。

不管是供電方面，還是網絡結構方面的任意單一節點發生意外或故障時，安全監控系統只會發生報警，給安全監控系統運維人員爭取到充足的排查和修復時間，而避免造成整個安全監控系統在故障期間排除之前落的癱瘓的情形。需強調的是：安全監控機房至安全監控中心站的網線和電源線均不少于2根，嚴禁使用1根網線，再用路由器或小型換網交換機擴展。

在條件具備的情況下，煤礦安全監控系統網絡結構中內網交換機可不安設，內網交換機上的設備連接可全部轉移至安全監控機房中的對應的換網交換機上，已達到簡化系統結構的目的。

5 ? 結語

煤礦安全監控系統冗余備份結構提高了安全監控系統的穩定性和可靠性，減少了煤礦安全監控系統運維人員的勞動強度。不但可以指導現有的安全監控系統進行升級改造，而且還規范了煤礦安全監控系統的新建項目，將會創造巨大的經濟效益和社會效益。

煤礦安全監控系統對保證礦井安全生產起著人工無法替代的作用。要充分發揮煤礦安全監控系統的作用，必須在思想、組織、技術、資金、培訓、售后服務、監管等諸多方面落實到位，上下重視，齊抓共管。從煤礦安全監控系統頂層設計上下功夫，裝備的先進性才得以體現，才能使安全監控系統在煤礦安全生產中發揮出最大的社會、經濟效益。

參考文獻：

[1]孫繼平，礦井監測與控制，北京工業大學出版社，1990.12。

[2]劉禮志.煤礦安全生產監控集成系統研究[J].中國安全生產科學技術， 2007， 3（4）： 107～110.

[3]礦井安全監控原理與應用，煤炭工業部安全司主編，中國礦業大學出版社，1995.10.