淺談煤礦安全監控系統的現狀及發展趨勢

梁波

【摘 要】近些年來，國家提出建設智能化礦山概念，大力發展和建設現代新型礦山企業，搭建智能化煤炭生產礦井已成為今后煤礦企業的發展方向。傳統的低生產力老舊礦山向新型智能化礦山轉型，成為現代煤礦企業實現自動化、安全化、高效化生產的關鍵，是安全立礦、科技興礦的必由之路。因此，煤礦管理者和技術工作者必須深刻認識到智能化礦山建設對煤礦企業生存發展的重要性，加強對煤礦安全監控系統的認識和應用，用智能化、信息化技術助力煤礦安全生產。

【關鍵詞】煤礦安全監控;智能化;煤礦安全監控系統

引言

煤礦安全監控系統在礦井煤礦開采過程中發揮著非常重要的作用，可對礦井的復雜工作環境進行監測、報警，有效預防礦井下的煤塵、瓦斯、火災等重要事故，國家各級政府部門要求所有瓦斯礦井必須裝備安全監控系統。然而，原有安全監控系統在使用過程中存在一些缺陷，影響了系統的使用效果，例如：①傳輸模式缺陷：原有安全監控系統傳感器采用頻率/電流模擬信號傳輸，隨著井下大型機械設備的增多，在傳輸過程中容易受到電磁干擾產生誤報警;②各系統之間聯動性差：原有的安全監控系統、人員定位系統、語音擴播系統等來自于不同的供應商，導致各自的中心站軟件不同，系統之間沒有信息交互，聯動性差;③設備智能化程度低：設備無法根據自身工作狀態的識別及時提醒井上人員進行標校、維修、更換等操作[2]。綜上分析可看出非常有必要對煤礦安全監控系統進行技術升級改造。

1煤礦安全監控系統的重要性

煤礦井下作業中存在瓦斯、煤塵、水災、火災和頂板事故等隱患，特別是瓦斯、火災事故，一旦發生，會給礦井造成重大的經濟損失和人員傷亡。為貫徹落實“先抽后采、以風定產、監測監控”的瓦斯治理方針，國家行業標準、地方法規明確要求煤礦井下都必須安裝、使用安全監控系統，主要用來監測井下CH4，CO等的濃度，溫度、風速等環境參數及風門、饋電、風機開停等設備狀態，并實現聲光報警、風電閉鎖、瓦斯電閉鎖控制等功能。該系統實現了對井下瓦斯、CO等有害氣體的實時監測報警以及對設備運行狀態的實時監測與控制，大大減少了煤礦瓦斯、火災事故的發生，在煤礦“一通三防”、機電設備等安全生產管理中具有不可替代的作用。

2煤礦安全監控系統的現狀

2.1技術管理人員素質提升方面

部分領導思想麻痹，工作上不夠重視，認為安全監控系統即使正常，照樣需瓦檢員下井檢查;擔心甲烷傳感器爆破崩壞，在工作地點不放或滯后;安全監控系統專職值班人員配備少;安全監控技術人員業務水平低、責任心差，對安全監控數據未加以認真分析，并不利用其中數據的價值。

2.2通信協議不規范系統融合難度大

由于現有生產廠家的監控系統、人員定位系統、應急廣播系統的通信協議均互不兼容，雖然有統一的《煤礦感知數據采集規范（試行）》，但是從目前情況來看，執行力不夠，從而造成不同廠家的設備采集數據無法直接兼容、共享，必須由相關廠家進行協議對接、數據轉換，造成轉換數據時穩定性不高、增加額外對接費用、受制于人的問題，而且增加了礦井單位的使用運營成本。

2.3傳感器穩定性弱

在礦井開采中，一些監控設備會暴露在十分惡劣的開采環境中，不僅面臨著大量的粉塵與腐蝕性氣體，而且井下空間大多相對潮濕，這會加速傳感器元件被腐蝕的速度，同時也更容易被氧化，造成感應元件接觸不良，進而導致傳感器在使用過程中穩定性降低，數據的傳輸精度也會相應下降。現如今，在檢測甲烷與一氧化碳時，仍會利用傳統的電化學與催化技術，在一定程度上降低了傳感器的穩定性，縮短了傳感器的使用壽命。與此同時，由于開采空間大多相對狹小，而且存在著十分復雜的磁場，一些傳感器在強電場環境中會頻繁出現失誤甚至失靈的情況。例如，在井下的綜采面，動力電纜與傳感器的弱電信號線大多平行鋪設，就會形成耦合回路;很多開采所用到的電氣設備在啟停時都會產生浪涌，也會對傳感器造成一定干擾。

3煤礦安全監控系統發展趨勢

3.1提升系統功能

要對煤礦安全監控系統進行升級改造用，來實現分級報警，將報警信息分為四個等級，并利用邏輯報警模式，為應急聯動提供幫助，同時做到區域斷電。也就是將原有監控系統中的異地斷電模塊進行升級，一旦出現出現問題，系統就會根據預先設置的邏輯因素判斷斷電區域，進而自主斷電，對于已斷電區域相鄰的工作區，同時控制相應工作。安全監控系統也要做到有線與無線傳輸的高度融合，例如GIS與安全監控系統的融合，同時也可以人員定位、應急廣播系統、環境監測系統、電力監控系統等建立對接關系，一旦出現緊急斷電、瓦斯超限、火災預警時，安全監控系統就可充分利用上述兼容系統進行人員定位、應急廣播通知等開展聯動作業，從而最大程度的保證開采安全。

3.2不斷完善行業規范標準

與產品有關的技術標準與規范是廠家進行產品設計和調試時的主要參考依據。隨著煤礦安全生產的不斷完善和煤礦安全監控系統的不斷升級，相關的安全監控管理規范和行業標準也應不斷進行完善，如此才能適應智能化礦山建設和煤礦安全生產工作的新要求。在系統主機與監控分站通信中斷后，監控分站還可利用其自身存儲空間，對通信中斷期間的傳感器、執行器數據進行存儲。在主機與監控分站恢復通信后，斷線期間分站存儲的數據會以主動發送和讀取等方式上傳至主機，從而保證了數據的完整性。

3.3利用數字化技術進行信息傳輸

為了進一步提高煤礦安全監控系統的可靠性，就一定要實現監控系統傳輸、分析、整理、存儲數據的數字化，不斷提高數據信息在各個環節的傳播精度，進而提高信息的時效性。在安全監控系統運行過程中，數據信息很容易受到外界因素干擾，進而導致系統操作失誤，發出錯誤警報。但是在數字化技術支持下，所有的信息將會以數字的形式進行傳輸，這會極大的提高信號的傳輸精度，進而提高安全監控系統的準確性。

結語

本文對煤礦安全監控系統的基本組成、發展現狀、存在的問題進行了分析，并提出了相關的優化建議措施。煤礦企業應圍繞煤礦安全監控系統，成立專門的管理部門，制定專門的管理制度，保證人員培訓合格持證上崗;按照設備工藝要求和制度措施，定期對設備進行維護保養和對采集設備進行調校，以確保儀器設備的良好運行。在建設智能礦山的未來，將進一步建設完善礦山生產技術數據庫，對礦山安全和事故災害預防實施數字化、精確化管理。并根據數據庫完善預警模型，利用監控系統的GIS功能，為事故災害預防、事故應急處置、人員逃生施救等提供技術幫助，以此來創建科學合理的礦井安全監控系統管理模式，確保礦井安全生產和職工生命健康，促進我國煤炭行業健康、長遠、穩定發展。

參考文獻：

[1]黃強輝.煤礦安全監控系統的現狀與發展趨勢分析[J].建筑工程技術與設計，2018（33）：4753.

[2]王長荀.基于ZigBee的煤礦安全監測及人員定位系統研究與設計[D].鄭州：華北水利水電大學，2015.

[3]陳福民.煤礦在用安全監控系統檢測要求及方法的研究[J].中國新技術新產品，2014（01）：18.

[4]韓志強.礦井安全監控系統的現狀與發展趨勢研究[J].內蒙古煤炭經濟，2013（04）：151+155.

（作者單位：河北工程大學礦業與測繪工程學院）