礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)融合平臺(tái)設(shè)計(jì)分析

寧亮

（中煤科工集團(tuán)沈陽研究院有限公司 遼寧省撫順市 113122）

在我國多種類型的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，煤礦產(chǎn)業(yè)所占據(jù)的比重相當(dāng)大，它能夠?yàn)槲覈鞘谢l(fā)展以及提升國際地位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)大力發(fā)展的前提下，煤礦企業(yè)應(yīng)該抓住該機(jī)會(huì)，完善企業(yè)的管理模式，進(jìn)而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。因此本文主要針對礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)以及體系安全設(shè)計(jì)等多個(gè)內(nèi)容進(jìn)行分析，希望能進(jìn)一步提高安全監(jiān)控體系的使用效率。

1 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)融合平臺(tái)

礦井設(shè)備的運(yùn)行效率將會(huì)在一定程度上影響到整個(gè)礦井的經(jīng)濟(jì)效益。與其他設(shè)備以及系統(tǒng)不同的是安全監(jiān)控系統(tǒng)，對于礦井工作人員的生命安全可以產(chǎn)生較大的影響作用，如果安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化以及科學(xué)化程度與得到不斷的提升，通過融入人員定位系統(tǒng)、設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，那么就能夠很好的定位每一位工作人員的具體位置，在發(fā)生礦井安全事故之后及時(shí)的找到工作人員的位置。除此之外，通過建立礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)融合平臺(tái)，利用人員定位系統(tǒng)，電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場工作人員可以及時(shí)的按照地面工作人員的信息發(fā)布，了解具體位置的故障，發(fā)生情況及時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行解決，或及時(shí)進(jìn)行疏散。總而言之，將監(jiān)控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，人員定位系統(tǒng)等多種類型的系統(tǒng)進(jìn)行充分的融合，是其成為具有全面性價(jià)值的平臺(tái)，能夠突破不同系統(tǒng)平臺(tái)之間的信息孤島，也可以更好的進(jìn)行系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)。

礦井中的都有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)融合工作，可以使得系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中對不同類型的信息以及數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的傳遞，而且這一信息和數(shù)據(jù)傳遞的過程能夠在不同的系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行。但是要想保證數(shù)據(jù)和信息傳遞的穩(wěn)定性，現(xiàn)場工作人員也需要對整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)計(jì)。而且礦井多系統(tǒng)，多網(wǎng)絡(luò)的融合，能夠?qū)Χ囝愋偷臄?shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)化傳輸內(nèi)容提供保障，也可以為數(shù)據(jù)共享的渠道奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)礦井電力監(jiān)控，人員定位，設(shè)備檢測，安全監(jiān)控等多個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容和目標(biāo)。特別是將安全監(jiān)控系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)進(jìn)行充分的融合之后，就可以以電子框圖作為基礎(chǔ)，對這個(gè)礦山的開發(fā)情況進(jìn)行了解，綜合保證其礦井開發(fā)過程的安全性。除此之外，礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的融合平臺(tái)可以保證應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，針對一些緊急情況例如突發(fā)性的停電，瓦斯超限等等，能夠快速的將礦井內(nèi)部工作人員全部撤離。

2 我國在礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)上的研究

近這幾年，我國礦井事故發(fā)生的概率比較頻繁，而且主要事故類型，屬于礦井坍塌以及爆炸事故。在開展事故救援工作期間，因?yàn)榫仍藛T無法對井下的實(shí)際情況進(jìn)行了解，所以救援的效果并不是非常的理想。再加上對井下的結(jié)構(gòu)不了解，所以在。語言效果方面不能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。但是如果在礦井內(nèi)部可以合理的安排安全監(jiān)控系統(tǒng)，那么礦井的開采過程就可以始終覆蓋在監(jiān)控系統(tǒng)之下。此時(shí)爆炸和礦井坍塌事故的發(fā)生概率就可以得到明顯的控制，井下安全的工作得到有效保障之后，應(yīng)急處理效果就可以得到明顯的提升。而且將礦井安全控制系統(tǒng)安裝在礦井之下，還可以在一定程度上提高礦井的生產(chǎn)效率，為礦井工作人員的生命安全打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，避免礦井企業(yè)出現(xiàn)財(cái)產(chǎn)損失的問題。

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用不僅是對井下工作人員的日常工作狀態(tài)進(jìn)行記錄，更重要的是能夠起到安全預(yù)警的效果，一旦系統(tǒng)處于異常的運(yùn)行狀態(tài)，那么該監(jiān)控系統(tǒng)就能馬上發(fā)送報(bào)警信號(hào)。礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)使用的是并聯(lián)電路，它的蓄電池是24小時(shí)循環(huán)放電的，所以該系統(tǒng)24小時(shí)都會(huì)處于運(yùn)行的狀態(tài)當(dāng)中，一旦出現(xiàn)危機(jī)之后就可以立即發(fā)布緊急預(yù)告，從而指導(dǎo)井下工作人員到避難場所避難。

除此之外，礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)還具有一項(xiàng)人員定位的功能，它能夠?qū)碌娜藛T進(jìn)行實(shí)時(shí)的清點(diǎn)工作，每一位校慶開采的工作人員在入境時(shí)，必須要進(jìn)行掃描，體系將掃描得到的數(shù)據(jù)記錄在自動(dòng)化體系當(dāng)中，而井上的工作人員能夠在人際界面清晰地看到井下工作人員的工作狀態(tài)，借每一位工作人員的實(shí)際工作情況，以及他們的出勤率，總出勤的時(shí)間，遲到的情況，早退的情況。

3 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 融合平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集及綜合分析

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)融合平臺(tái)總體的架構(gòu)如圖1所示。整個(gè)融合平臺(tái)需要有不同的模塊共同組成，包括數(shù)據(jù)信息采集模塊，儲(chǔ)存模塊分析模塊，展示模塊，系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模塊等等。在礦井的安全監(jiān)控系統(tǒng)融合平臺(tái)數(shù)據(jù)采集分析方面，況且所有與安全相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)體系都需要進(jìn)行信息的采集工作，也都需要有該模塊進(jìn)行，它系統(tǒng)涉及的內(nèi)容比較復(fù)雜，對于人員定位的問題，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的問題，監(jiān)控系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)的問題等等都可以收納到該體系當(dāng)中。數(shù)據(jù)的中心模塊，主要針對數(shù)據(jù)儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行分析處理，并且將處理之后的結(jié)果儲(chǔ)存到設(shè)備當(dāng)中，或者按照系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況以及人們的實(shí)際需求將這些數(shù)據(jù)和信息對外公布。數(shù)據(jù)分析以及展示的模塊對于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)而言可以產(chǎn)生巨大的影響，它不僅可以將數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行有效的優(yōu)化，還可以將其以圖形化的方式展現(xiàn)給現(xiàn)場工作人員，讓工作人員使用該模塊當(dāng)中的數(shù)據(jù)和信息，對后期的工作任務(wù)進(jìn)行完善前。且以相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息作為基礎(chǔ)，還可以更好的應(yīng)對礦井突發(fā)事故的相關(guān)問題，了解故障出現(xiàn)的區(qū)域，故障的實(shí)際情況。

3.2 數(shù)據(jù)采集分析設(shè)計(jì)

人工系統(tǒng)當(dāng)中的子系統(tǒng)運(yùn)行的效率相對較快，而且每一個(gè)子系統(tǒng)的負(fù)責(zé)內(nèi)容都具有比較明顯的差異，所以我們需要利用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口，對礦井內(nèi)所有的子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集工作。這樣才可以保證數(shù)據(jù)以及信息采集的準(zhǔn)確性和可靠性就采集到的數(shù)據(jù)都可以儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，所以整個(gè)數(shù)據(jù)庫是礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。現(xiàn)場工作人員在針對礦井進(jìn)行管理時(shí)，其系統(tǒng)的管理重點(diǎn)需要放在數(shù)據(jù)庫的信息錄入，信息檢索和信息分析工作上只有針對這些信息進(jìn)行有效的監(jiān)控，才可以保證體系運(yùn)行的價(jià)值得以發(fā)揮。了解現(xiàn)在很多煤礦企業(yè)使用的安全監(jiān)控系統(tǒng)，在體系方面都存在較比為明顯的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題，不僅存在數(shù)據(jù)檢索速度慢的情況，而且數(shù)據(jù)查詢的速度也非常慢。在實(shí)際操作的過程當(dāng)中，可以通過三級數(shù)據(jù)庫命名的模式來將設(shè)備的名稱，數(shù)據(jù)塊的名稱以及數(shù)據(jù)的類型等三個(gè)子體系進(jìn)行設(shè)定，需要注意的是在多個(gè)子體系進(jìn)行設(shè)定的同時(shí)，還需利用下劃線對其進(jìn)行劃分。

圖1：GIS圖形軟件結(jié)構(gòu)框圖

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)融合平臺(tái)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)也就是數(shù)據(jù)采集及綜合分析的過程，系統(tǒng)在進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)之后，就需要以綜合自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成方案作為根本對不同類型的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集工作，而這一過程，它又需要利用不同特點(diǎn)的數(shù)據(jù)以及不同特點(diǎn)的定義文件，快速的獲取數(shù)據(jù)和信息，從而達(dá)到及時(shí)更新數(shù)據(jù)和信息的目的。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，每一個(gè)測點(diǎn)定義的文件又有各個(gè)子系統(tǒng)提供運(yùn)行載體。也就是說子系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)和信息也會(huì)及時(shí)的更新到數(shù)據(jù)庫中。因?yàn)閿?shù)字更新的過程和信息設(shè)計(jì)的內(nèi)容會(huì)比較復(fù)雜，包括故障數(shù)據(jù)，報(bào)警數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理的結(jié)果等等，所以在將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存之前，我們必須要經(jīng)過專門的處理。

3.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

人機(jī)界面的存在就是為了工作人員能夠?qū)ΦV井安全監(jiān)控體系進(jìn)行操作的過程當(dāng)中，能夠更加方便的完成各項(xiàng)指令的發(fā)布。首先通過人機(jī)界面，工作人員可以進(jìn)入到體系當(dāng)中，對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢索以及查詢，最終確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)是否得到有效的執(zhí)行。上文曾經(jīng)提到，大部分安全監(jiān)控體系主要以iFIX3.5為主導(dǎo)，而以其為主導(dǎo)的人際界面體系，主要包括了變電所監(jiān)控分體系，通風(fēng)監(jiān)控體系，提升機(jī)監(jiān)控體系等多項(xiàng)內(nèi)容。在對某一個(gè)監(jiān)控的分體系進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，工作人員可以通過人機(jī)界面當(dāng)中的柱狀圖進(jìn)行直觀的反應(yīng)。一般情況下，一個(gè)較為完善的人機(jī)界面體系，不僅要以人的智慧作為支撐，還需要有效的將計(jì)算機(jī)的智能化進(jìn)行融入，只有這樣才能夠達(dá)到實(shí)現(xiàn)人機(jī)有效合作的目的。

3.4 安全監(jiān)控系統(tǒng)與GIS融合

GIS技術(shù)是一種能夠?yàn)榈V井安全監(jiān)控系統(tǒng)管理進(jìn)行坐標(biāo)定位支持的技術(shù)。與此同時(shí)，它還可以整體提高設(shè)備管理，數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)等多個(gè)層面的管理水平，保證安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性。使用GIS圖形軟件實(shí)現(xiàn)兩者之間的融合，能夠保證圖形編輯模塊將外部電子框圖導(dǎo)入到軟件當(dāng)中使用，從而整體提高平臺(tái)運(yùn)行的效率。其中圖形軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。以圖形編輯模塊作為基礎(chǔ)，將外部電子框圖導(dǎo)入到軟件當(dāng)中，之后可以對不同層別的圖形進(jìn)行分層顯示，從而有效的避免圖形丟失的現(xiàn)象出現(xiàn)。而且在這一個(gè)過程當(dāng)中，他也可以將各種類型的對象配置在圖形中江機(jī)電設(shè)備的圖形位置進(jìn)行同步相中帝騎的位置以及子系統(tǒng)定之后，工作人員就可以在顯示器當(dāng)中，這兩者之間的運(yùn)行情況進(jìn)行了解，并開展一系列的數(shù)據(jù)信息更新工作。圖形展示模塊的應(yīng)用價(jià)值在于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)楦菀桌斫獾膱D形，主要讓工作人員更好的理解數(shù)據(jù)的含義，見圖1。

3.5 各子安全監(jiān)控系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)

各個(gè)子安全控制系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的傳輸，如果煤礦采集區(qū)域出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備故障問題或者其他類型的安全事故之后，安全監(jiān)控系統(tǒng)以及整個(gè)區(qū)域的子系統(tǒng)，都可以在第一時(shí)間產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)快速的傳輸?shù)狡脚_(tái)上，并且針對故障發(fā)生區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，現(xiàn)場工作人員就可以以這些視頻畫面和數(shù)據(jù)參數(shù)作為基礎(chǔ)，快速得來給出故障問題的解決方案。而且當(dāng)平臺(tái)檢測到礦井出現(xiàn)安全事故之后，就會(huì)自己啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對其進(jìn)行維修。如果是在停電期間出現(xiàn)故障的問題，那么系統(tǒng)就會(huì)對有可能。針對發(fā)生斷電的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的提示以及分析，此時(shí)現(xiàn)場工作人員就可以根據(jù)提示的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行后續(xù)的準(zhǔn)備工作。如果某一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了安全性的話，那么應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)對這一區(qū)域的工作人員下發(fā)緊急處理的通知。地面工作人員也可以通過平臺(tái)的視頻系統(tǒng)對區(qū)域現(xiàn)場的情況進(jìn)行處理。

4 礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)融合平臺(tái)具備的功能

將各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行有效聯(lián)合之后，礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)融合平臺(tái)的功能可以得到有效的豐富它，包括子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集功能，數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)顯示功能，歷史曲線功能，歷史數(shù)據(jù)查詢與分析功能，圖形顯示功能，應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能，安全等級評估功能等等。以上功能整體提高了礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的價(jià)值，同時(shí)保證礦井生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

我國對于煤礦企業(yè)的安全問題非常重視，而企業(yè)自身也需要對安全制度以及安全系統(tǒng)給予充分的關(guān)注。這不僅能夠整體提高企業(yè)的綜合素質(zhì)能力，同時(shí)也可以使得企業(yè)的發(fā)展速度變得越來越快。如果能夠?qū)踩O(jiān)控系統(tǒng)融入到礦井安全生產(chǎn)工作中，那么一些常見的安全生產(chǎn)問題就可以迎刃而解。如果使用單一的設(shè)備進(jìn)行煤礦開采活動(dòng)的監(jiān)控，那么其優(yōu)勢將無法得到有效的發(fā)揮，而企業(yè)也應(yīng)該根據(jù)自身工作運(yùn)營的情況，將體系進(jìn)行完善。上文分別從融合平臺(tái)，總體構(gòu)架，融合平臺(tái)，數(shù)據(jù)采集綜合分析，安全監(jiān)控系統(tǒng)與GIS融合各自安全監(jiān)控系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)等多項(xiàng)內(nèi)容，針對礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行簡單的分析。從整體的情況來看，這些組成部分的共同使用，整體提高了煤礦企業(yè)的運(yùn)行穩(wěn)定性，從而有效推動(dòng)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展。