煤礦井下重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)

文/李存有

煤礦井下安全是煤礦工作人員生命財(cái)產(chǎn)安全的保障，同時(shí)也是國家社會(huì)發(fā)展的需求。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各大煤礦的信息化水平不斷提高，并且卓有成效。其中4G技術(shù)、射頻識(shí)別以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)在煤礦信息化中應(yīng)用的最為廣泛。同時(shí)各大煤礦還將一些與井下環(huán)境相匹配的現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)引入煤礦生產(chǎn)中，使煤礦企業(yè)對(duì)井下安全預(yù)警、監(jiān)測(cè)以及識(shí)別危險(xiǎn)源工作更加順利。

1 煤礦井下重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的重要性

近些年來，各大煤礦對(duì)其井下安全生產(chǎn)愈發(fā)重視，不斷的重建井下危險(xiǎn)源預(yù)警和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使煤礦管理人員能夠快速找出事故發(fā)生的原因。對(duì)于煤礦來說，其井下環(huán)境非常復(fù)雜，潮濕、巷道彎曲、空間狹小、瓦斯煤塵等氣體，同時(shí)井下還有禁入?yún)^(qū)域。這些因素對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有著嚴(yán)重的威脅。而預(yù)警與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，以預(yù)警和監(jiān)測(cè)為手段，可以對(duì)危險(xiǎn)源的規(guī)律與特征進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。這樣最大限度的減少損失和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保障工作人員的安全。此外，系統(tǒng)有非常強(qiáng)的預(yù)見性，它能夠?qū)ξｋU(xiǎn)源狀態(tài)進(jìn)行分析，并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，為管理者提供真實(shí)有效的決策數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還能夠及時(shí)的進(jìn)行判斷，對(duì)危險(xiǎn)源狀態(tài)危害程度進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，當(dāng)達(dá)到預(yù)警條件后，會(huì)及時(shí)的發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息。同時(shí)系統(tǒng)還能夠?qū)﹀e(cuò)誤數(shù)據(jù)和復(fù)雜冗余的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，保證預(yù)警信號(hào)發(fā)出無誤，方便預(yù)警活動(dòng)的開展，并且始終保持信息完整，它可以對(duì)危險(xiǎn)源周圍環(huán)境的溫度、濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理和儲(chǔ)存，為管理者對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行綜合分析提供保障。

2 煤礦井下重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)

2.1 構(gòu)建監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

構(gòu)建監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要有較強(qiáng)事件突發(fā)網(wǎng)絡(luò)生存性、聯(lián)通性和網(wǎng)絡(luò)能量。通過構(gòu)建監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可以使工作人員踏入危險(xiǎn)源區(qū)域的幾率大大降低。在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)過程中，應(yīng)用的信息化技術(shù)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、4G技術(shù)以及射頻識(shí)別技術(shù)等。其中射頻識(shí)別技術(shù)主要是對(duì)特定點(diǎn)進(jìn)行布局，利用傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，隨后再利用有線傳輸法將信號(hào)傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)控制中心。同時(shí)結(jié)合煤礦井下復(fù)雜的環(huán)境，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)與組網(wǎng)方式介入有線和無線之中，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑥亩鴥?yōu)化總體結(jié)構(gòu)。這樣可以大大降低系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)預(yù)警危險(xiǎn)源時(shí)，出現(xiàn)誤判漏判和盲區(qū)等現(xiàn)象。此外，將傳統(tǒng)的無線傳感技術(shù)和總線技術(shù)緊密的結(jié)合在一起，在不對(duì)井下采掘運(yùn)輸工作影響的情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行無線和有線的雙重配置。這樣既可以在事件突發(fā)情況下確保網(wǎng)絡(luò)的生存性和聯(lián)通性，又能夠使節(jié)點(diǎn)信號(hào)傳輸過程中的能量損耗大大減少。監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建可以使系統(tǒng)組網(wǎng)性和移動(dòng)性更加順暢，且無線傳感網(wǎng)絡(luò)能夠發(fā)揮最大效用，為井下危險(xiǎn)源預(yù)警監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸提供強(qiáng)有力的保障。

2.2 構(gòu)建預(yù)警系統(tǒng)

在構(gòu)建預(yù)警系統(tǒng)過程中，需要從以下幾方面考慮：

2.2.1 構(gòu)建危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫

將瓦斯指標(biāo)、收尺進(jìn)尺、日常工作、機(jī)電設(shè)備、掘進(jìn)和綜采工作面等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收錄進(jìn)行數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)其管理和填報(bào)。同時(shí)將電力、皮帶、頂板、瓦斯等監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)庫中，并將所有可用的指標(biāo)、參數(shù)、數(shù)據(jù)變量化，將其放入危險(xiǎn)源預(yù)警評(píng)價(jià)體系中。這樣在監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)給數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)過程中，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)警系統(tǒng)中，預(yù)警系統(tǒng)通過與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)超出預(yù)警值的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)警告。實(shí)現(xiàn)從發(fā)起、傳輸、跟蹤、執(zhí)行到最后完成的閉環(huán)預(yù)警。

2.2.2 構(gòu)建處理消息模塊

處理消息模塊主要是根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的配置，組織預(yù)警信息，同時(shí)發(fā)布、控制和調(diào)度相關(guān)信息，隨后，利用射頻識(shí)別技術(shù)將預(yù)警系統(tǒng)與消息客戶端和短信平臺(tái)相連，使三者可以進(jìn)行交互，在交互過程中，各個(gè)部門與業(yè)務(wù)科室之間實(shí)現(xiàn)信息共享，提高他們協(xié)同處理信息的能力，促使預(yù)警信息處理速度的提升。

2.3 構(gòu)建數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

在構(gòu)建完監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)警系統(tǒng)之后，系統(tǒng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)最終成為整個(gè)系統(tǒng)的末端，這個(gè)末端的傳感器節(jié)點(diǎn)可以完成信息傳輸、處理與將采集等工作。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，如果單純的以一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理，那么只能進(jìn)行局部判斷，而局部判斷只是體現(xiàn)了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)作用，并沒有實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。

因此，在構(gòu)建數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)過程中：

（1）要構(gòu)建危險(xiǎn)源隱患關(guān)聯(lián)庫，將煤礦監(jiān)察條例、安全規(guī)程以及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程表格化之后納入關(guān)聯(lián)庫中，使傳感器采集數(shù)據(jù)時(shí)判斷更加全面，從而更好的辨識(shí)危險(xiǎn)源所處的狀態(tài)。

（2）構(gòu)建危險(xiǎn)源因素影響庫。在這個(gè)庫中，納入各種原理圖示和指標(biāo)描述，為危險(xiǎn)源預(yù)警識(shí)別提供參考。在此過程中，利用圖形、列表等方式對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備、地質(zhì)構(gòu)造、頂板以及瓦斯等危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如果發(fā)現(xiàn)采集到的數(shù)據(jù)有異常，在發(fā)出警報(bào)后，由該系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理。通過數(shù)據(jù)評(píng)估、預(yù)測(cè)、篩選、過濾、壓縮、合并、計(jì)算等手段對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而為管理人員提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

綜上所述，對(duì)煤礦井下危險(xiǎn)源進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)以及預(yù)警，是煤礦企業(yè)正常生產(chǎn)以及工人安全的重要保障。經(jīng)過上文分析可得，監(jiān)測(cè)以及預(yù)警系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)警系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與處理等模塊，三個(gè)模塊之間相互合作，相互配合，協(xié)同工作，確保煤礦井下作業(yè)安全。