煤礦瓦斯事故智能預警系統優化設計

董金梅

（山西省潞安礦務局漳村煤礦，山西長治 04600）

0 引言

瓦斯事故智能預警系統主要基于互聯網技術，對煤礦開采工作人員、相關開采工作設備、煤礦井下環境等對煤礦瓦斯的擾動情況進行實時監控和安全預防，有效運用更加先進的網絡技術［1］，對整個煤礦井下開采工作環境進行實時性控制，有效保證煤礦開采工作中相關工作人員、工作設備以及工作環境進行協同化管理，從而保證煤礦開采工作的整體安全性和穩定性［2］。

1 瓦斯事故動態安全監控預警系統構成

煤礦瓦斯事故智能預警系統設計主要包含互聯網技術以及物聯網技術。從整個設計理念來看，該預警系統主要分為感知層、傳輸層以及應用層3 個構成層面，每一個工作層面的功能和作用各不相同，如圖1 所示。應用層主要是通過計算機系統作為主要控制點，對設備工作過程中的各個管理工作數據進行有效匯總及分析，提高預警系統的整體工作準確度；傳輸層主要承擔系統內部的網絡通信結構，重點涵蓋互聯網系統、移動通訊網絡以及衛星通訊系統等；感知層主要包含信息的收集和應用，基于RFID 標簽讀寫器、傳感器設備以及視頻攝像等3 個不同的構成環節［3］，彼此之間獨立運行，同時又存在一定的聯系性，通過系統的協同運作，實現了整個煤礦瓦斯事故的實時性監控和預警功能。

2 功能優化設計分析

通過對瓦斯事故智能預警系統的內部構成展開了分析和研究，其中重點涵蓋安全信息控制子系統、爆炸危險性動態預警系統、安全控制系統以及防爆專家系統等相關構成單元。

圖1 煤礦瓦斯事故智能預警系統構成

2.1 煤礦安全信息系統功能

安全信息系統的主要功能是對煤礦井下的開采工作環境進行實時性監控和管理，同時對內部的相關數據進行有效收集和分析［4］，并對之前的相關工作信息數據進行有效維護及保存，為整個動態預警系統工作打下良好的基礎。

2.1.1 煤礦井下工作人員考勤管理

基于移動網絡技術，通過無級接入和骨干光纖網絡組合的形式，以及通過CIFI、TCP/IP 通信協議，對GIS 地理信息技術進行有效應用，實現整個智能預警系統的高效化運作［5］。在實際工作過程中，主要功能是對進入到礦井以下的工作人員進行人身定位以及相應的考勤管理工作，對進入煤礦井下的工作人員可以提供人員姓名、性別以及相關的工作信息等，同時對井下工作人員的進入時間以及在井下的詳細工作軌跡信息進行有效地記錄，制作成相應的記錄表格，如表1所示。

表1 煤礦井下工作人員記錄表

2.1.2 瓦斯地質信息分析

瓦斯地質信息分析工作主要是針對煤層中瓦斯具體含量大小以及分布規律來進行準確分析，從中可以得到煤層中瓦斯的實際含量大小，以及瓦斯壓力等直線變化狀況，可以對該煤層地質構造狀況及其瓦斯影響范圍加以確定。通過瓦斯聚集點分布的統計和分析，有效得出煤層內部瓦斯參數分布狀況，相關工作人員可以通過使用便攜式瓦斯傳感器，將煤礦井下的瓦斯濃度含量進行準確檢測，檢測完成后的數據直接傳輸到終端系統中進行分析和儲存。通過這種方法可以實現對每一層中的瓦斯源頭進行有效檢測，有效運用系統檢測工作結果對其進行綜合分析和研究。

2.1.3 機電設備信息分析

由于煤礦井下的工作條件差異性，造成了煤礦井下機電設備的類型相對比較復雜，提高了機電設備工作的危險程度［6］。在該工作模塊中，主要針對煤礦井下各個機電設備進行全方位地統計和分析，保證相關工作設備的檢修維護以及檢查工作的順利進行，并將檢測所收集到的信息數據及時傳輸到終端網絡系統中進行信息共享。通過這一方法，可以對煤礦井下機電設備所產生的各種故障問題進行有效分析，進而有效控制煤礦井下瓦斯爆炸事故的產生。

2.2 瓦斯爆炸危險性動態預警功能

煤礦井下瓦斯爆炸危險性動態預警系統主要分為趨勢預警系統和狀態預警系統兩類。其中趨勢預警系統涵蓋了瓦斯超限次數、瓦斯超限上升率以及瓦斯狀態預警等，依照瓦斯傳感器的實時性運行工作狀況，可以對煤礦開采工作面中存在的明火或火源等相關信息進行及時報警，有效防止出現更加嚴重的瓦斯爆炸事故［7］。

2.3 網絡遠程瀏覽功能

基于移動網絡客戶端可以有效實現網絡瀏覽瓦斯爆炸預警結果，對瓦斯監測工作中的相關數據、通風系統的布局狀況以及防爆措施等進行充分了解，同時還可以了解到電氣機械設備的工作分布狀況、煤礦井下的整體施工狀態等，從而有效實現煤礦井下安全信息的實時性共享和使用［8］。

2.4 預防瓦斯爆炸的專家系統功能

煤礦瓦斯事故智能預警系統中，可以通過專家系統中的功能進行信息的實時性查閱，有效查詢出相應的瓦斯爆炸事故標準，然后依照實際的工作狀況制定出相應的瓦斯事故爆炸預防方案，并做好瓦斯爆炸事故后續的相關救援工作。煤礦瓦斯事故智能預警系統當中，專家系統起到了人體大腦的作用，主要針對煤礦井下各個環節的安全動態信息進行有效地收集和分析，是安全監測預警系統中非常重要的構成環節。

2.5 動態安全預警系統結構優化設計

在煤礦瓦斯事故智能預警系統中，安全信息數據庫是其中的基礎保障，同時也是保證其他功能作用的重要基礎。該結構主要包含控制臺、事故監控數據分析系統、圖形瀏覽器以及瓦斯知識數據庫等。通過該系統的有效應用，需要對煤礦原有的瓦斯監控網絡進行有效改造和升級，運用先進的物聯網技術，將無線傳感器技術和無線寬帶技術進行有效融合。

3 應用案例分析

某煤礦通過使用動態安全監測預警系統，在實際工作過程中的工作效果非常明顯，同時陸續在其他的礦井中開始使用該系統。通過有效的工作調試以及半年的使用，整個瓦斯事故智能預警系統可以保持正常穩定地工作和運行。在實際工作過程中，傳感器的工作穩定性還需要進一步優化。由于煤礦井下的工作環境相對復雜，經常會造成傳感器所收集到的數據信息存在偏差，因此，對傳感器工作靈敏度的優化設計至關重要，相關現場管理工作人員需要不斷提高自身的專業技能，同時加強安全防護措施，需要對瓦斯事故智能預警系統的工作有充分了解，以此來保證整個智能預警系統的安全穩定運行。

4 結束語

本文對漳村煤礦的瓦斯事故智能預警系統進行優化，重點對安全信息控制子系統、爆炸危險性動態預警系統、安全控制系統以及防爆專家系統等相關構成單元的功能進行了優化設計，保障了智能預警系統的安全穩定運行。通過優化，實現了數據信息的有效計算和及時統計，真正起到了對煤礦瓦斯的實時監控和智能預警作用，有效提高了煤礦瓦斯監測工作的整體質量精度。