煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫廣明，張 宇

（1.哈爾濱理工大學(xué)，哈爾濱 150080；2.西門子工廠自動化工程有限公司，北京 100015）

0 引言

我國是煤炭消費(fèi)大國和生產(chǎn)大國，煤炭在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著非常重要的作用[1-2]。隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長，煤炭已經(jīng)占中國一次消費(fèi)能源的62%。煤炭的需求促使產(chǎn)量不斷攀升，生產(chǎn)負(fù)荷過重已成為當(dāng)前的生產(chǎn)現(xiàn)狀。如何利用新的技術(shù)保障安全生產(chǎn)，有效監(jiān)測和管理生產(chǎn)過程中的安全隱患，保障煤礦穩(wěn)定、高產(chǎn)的良性生產(chǎn)狀態(tài)，已成為煤礦業(yè)面臨的首要問題[3-4]。本文針對當(dāng)前煤礦安全事件頻發(fā)，缺乏有效的統(tǒng)一管理手段等問題，構(gòu)建了一種數(shù)字煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)。通過現(xiàn)代信息化方法的運(yùn)用[5]，實(shí)時獲取煤礦的安全多方因素，提供安全要素分析、匯總和指導(dǎo)，為安全、科學(xué)生產(chǎn)的決策提供有力的保障[6]，是提高我國煤礦安全水平的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，是搶險救災(zāi)、指揮決策和資源規(guī)劃的重要工具。

1 煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)

煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)是基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，為煤礦安全檢查和安全監(jiān)測人員提供有效的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，服務(wù)于煤礦安全檢查和監(jiān)測業(yè)務(wù)。有效降低事故發(fā)生率，為煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)提供有力的保證。數(shù)字煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)集成技術(shù)，整合煤氣和一氧化碳等礦山安全等系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)、安全防護(hù)的報告及修正數(shù)據(jù)、事故記錄、安全監(jiān)視數(shù)據(jù)等重要安全信息，通過信息可視化技術(shù)及時、準(zhǔn)確、全面、直觀地反映煤礦安全生產(chǎn)狀況，幫助安全檢查和監(jiān)督人員監(jiān)督和管理煤礦安全生產(chǎn)。該系統(tǒng)有效改善煤礦企業(yè)勞動安全衛(wèi)生管理系統(tǒng)、煤礦企業(yè)安全管理方法、風(fēng)險評估和風(fēng)險管理對策的開發(fā)和監(jiān)督中的煤礦企業(yè)效率，有效地提高改善煤礦的安全管理水平。

2 煤礦安全生產(chǎn)中存在的主要問題

煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)是煤炭企業(yè)高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。煤礦生產(chǎn)環(huán)境是一種特殊的工作環(huán)境，含有多種危險氣體，如硫化氫等腐蝕性氣體，環(huán)境參數(shù)等易燃易爆氣體。必須綜合對水溫、溫度和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。目前，煤炭生產(chǎn)和管理的自動化和信息生成水平相對較低，煤礦安全監(jiān)控沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。每個制造商都設(shè)計(jì)自己的傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)不能互操作兼容，并且存在“信息孤島”。信息資源難于共享，監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。

目前，我國重點(diǎn)煤礦的安全系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀不均衡，基本上通過自動化生產(chǎn)控制和子系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)，安全狀況得到了部分改善。但是在信息化建設(shè)上處于相對滯后狀態(tài)。在安全系統(tǒng)整體規(guī)劃、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、管理環(huán)節(jié)、控制環(huán)節(jié)等多方面尚未做到集成化，沒有形成統(tǒng)一的、資源充分共享的數(shù)字煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)，尚不能達(dá)到真正的安全管控一體化。其主要問題存在于以下幾個方面。

（1）對安全生產(chǎn)信息化建設(shè)缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識，沒有形成統(tǒng)一的煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一指導(dǎo)規(guī)范。

（2）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，存在大量的信息孤島。

（3）信息化和自動化脫節(jié)，互不連接，缺乏統(tǒng)一的分析平臺。

3 煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)架構(gòu)

煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)是提供全面的面向生產(chǎn)現(xiàn)場、企業(yè)安全管理工作、預(yù)測分析等多方面的綜合信息系統(tǒng)，能對各個業(yè)務(wù)單元的安全信息進(jìn)行分析和綜合管理，提高對整體安全的管理和監(jiān)控能力，是實(shí)現(xiàn)煤礦安全一體化的優(yōu)先路徑。各級管理者實(shí)時監(jiān)測各類安全反饋信息，從而達(dá)到快速響應(yīng)、動態(tài)反饋、安全預(yù)警、隱患閉環(huán)等多方集中管理。煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)如圖1所示。由圖可知，煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)主要連接煤礦業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，打通管理數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的壁壘，匯總統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源池。同時將地質(zhì)數(shù)據(jù)、績效數(shù)據(jù)、隱患數(shù)據(jù)、三違信息、安全規(guī)程，EHS數(shù)據(jù)等和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)等綜合，實(shí)現(xiàn)對煤礦安全的態(tài)勢感知、事件報警管理、應(yīng)急預(yù)案、隱患閉環(huán)處理、事故分析與預(yù)警等多方的信息綜合。

圖1 煤礦安全管理系統(tǒng)架構(gòu)

煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)收集現(xiàn)場安全信息、安全監(jiān)督管理、技術(shù)安全管理、月度隱患安全調(diào)查、安全信息預(yù)測、安全培訓(xùn)、安全規(guī)則和規(guī)章、安全工程管理、三防管理、安全統(tǒng)計(jì)、安全調(diào)查等信息。經(jīng)過系統(tǒng)的分析和處理，各種安全檢查的結(jié)果自動發(fā)送到區(qū)的各個部門，實(shí)施和處理后，補(bǔ)救措施輸入到區(qū)的各個部門，系統(tǒng)將處理各類閉路事故。安監(jiān)部門將及時發(fā)現(xiàn)各類危險源，在網(wǎng)上實(shí)時發(fā)布，督促相關(guān)部門及時排除，從而確保安全生產(chǎn)。

3.1 安全態(tài)勢感知

建立煤礦安全態(tài)勢感知系統(tǒng)，使得煤礦生產(chǎn)環(huán)境、動態(tài)、整體地洞悉安全風(fēng)險的能力，以安全大數(shù)據(jù)綜合分析為基礎(chǔ)，從全局視角提升對安全威脅的發(fā)現(xiàn)識別、理解分析、響應(yīng)處置能力的一種方式，為了決策與行動，是安全能力的落地。煤礦安全態(tài)勢感知是煤礦生產(chǎn)和建設(shè)過程的系統(tǒng)和全面監(jiān)測，其中包括煤礦的安全、職業(yè)安全與衛(wèi)生、日常生產(chǎn)過程等領(lǐng)域。

3.2 安全監(jiān)察

煤礦安全監(jiān)察是對煤礦生產(chǎn)和建設(shè)的系統(tǒng)和全面監(jiān)測，把安全監(jiān)管人員日常關(guān)心的井下瓦斯?jié)舛鹊葘?shí)時數(shù)據(jù)、每日安全檢查情況、安全隱患整改情況、日常安全檢查監(jiān)管工作等直接整合，方便煤礦安全檢查與監(jiān)管人員日常工作。消除潛在的安全隱患，日常安全控制和監(jiān)測，以促進(jìn)煤礦安全控制和監(jiān)管日常運(yùn)作，這些對日常安全人員非常重要。

3.3 安全臺賬

用于記錄、調(diào)查和總結(jié)煤礦的日常安全狀況，記錄日常安全動態(tài)、重大安全事故和嚴(yán)重違規(guī)行為，對機(jī)電、運(yùn)輸、頂板、瓦斯等生產(chǎn)事故和死亡、輕傷、重傷等安全事故按時間、單位記錄、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析。

3.4 隱患管理

對煤礦安全隱患的發(fā)現(xiàn)、處理、整改、驗(yàn)收全過程進(jìn)行記錄和管理，將各種隱患信息在電子地圖上進(jìn)行標(biāo)注，便于安全檢查和監(jiān)管人員實(shí)時查看隱患整改情況，及時督促隱患整改。

3.5 實(shí)時監(jiān)測

采集礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)由地面中心站、現(xiàn)場分站、安全生產(chǎn)參數(shù)傳感器以及信息傳輸介質(zhì)、通訊接口等實(shí)時數(shù)據(jù)。對礦井生產(chǎn)環(huán)境中影響安全生產(chǎn)的參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行自動檢索和閉瑣控制，并在地面中心站計(jì)算機(jī)上進(jìn)行集中顯示、報警、記錄和自動報表等，以提高礦井生產(chǎn)的安全性和自動化水平。主要檢測的參數(shù)有瓦斯?jié)舛取L(fēng)速、負(fù)壓、溫度、一氧化碳濃度、風(fēng)門開關(guān)狀態(tài)、局扇開停狀態(tài)等。實(shí)時監(jiān)測礦井生產(chǎn)與安全狀況，對井下設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)時監(jiān)控、對井下瓦斯、一氧化碳等傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時采集。對于異常情況及時發(fā)現(xiàn)、處理報警信息，實(shí)現(xiàn)對礦井安全生產(chǎn)的實(shí)時檢查與監(jiān)管。

3.6 安全狀況分析

對煤礦整體安全狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按照工作面、通風(fēng)、運(yùn)輸、監(jiān)測等系統(tǒng)，礦井分別對其進(jìn)行安全狀況進(jìn)行動態(tài)分析，對企業(yè)、礦井、工作面的安全隱患、報警、事故等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便有針對性地采取各項(xiàng)措施，保障企業(yè)安全生產(chǎn)。

3.7 應(yīng)急救援

建立煤礦應(yīng)急救援體系，明確礦指揮系統(tǒng)崗位職責(zé)，制作、維護(hù)應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)事故發(fā)生時，結(jié)合電子地圖模擬事故現(xiàn)場的災(zāi)情影響范圍，及時提供逃生路線和救援策略，輔助現(xiàn)場應(yīng)急指揮。

4 結(jié)束語

我國煤炭行業(yè)依然屬于危險系數(shù)比較高的行業(yè)之一，要想使煤炭行業(yè)生產(chǎn)長治久安，就務(wù)必建立健全而高效的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和認(rèn)識理念的提升，加強(qiáng)煤礦安全監(jiān)測管理勢在必行。建立煤礦安全監(jiān)測管理系統(tǒng)，有利于從多環(huán)節(jié)有效解決煤礦安全生產(chǎn)問題，增強(qiáng)了安全保障能力，有利于增強(qiáng)煤礦企業(yè)安全管理水平，增強(qiáng)安全生產(chǎn)能力。