煤礦風險監測預警體系構建及系統應用

何璐翔

(中國平煤神馬集團， 河南 平頂山 467000)

目前，我國構建了國家礦山安全監察局、省級礦山安監局和區域監察分局的三級垂直監察體系的煤礦安全管理體制[1]. 根據煤安監辦【2019】42號《國家煤礦安監局關于加快推進煤礦安全風險監測預警系統建設的指導意見》和礦安綜【2021】32號關于印發《礦山安全生產風險監測預警系統查看、上報及問題處置工作辦法(暫行)》通知的相關內容，在煤炭生產監督管理方面，建立了國家、省兩級風險監測預警系統，并與各基層礦井的管理系統聯網，實現動態數據采集、分析、預報、預警[2]. 相對完善的遠程檢查機制成為提升煤礦安全生產風險防范化解能力和安全監管能力的有效途徑。但支撐上述系統的數據只是按照“煤礦—煤業公司—省局—國家局”的路線上傳，煤業公司并未實現平臺化的風險監測預警系統的建設和使用，經常發生國家局系統已報警，但煤業公司安全管理部門尚未知曉的報警事件“倒掛”現象，為了進一步加強煤礦企業的本質安全水平，真正實現煤礦風險監測預警系統“一數一源、一源多用”的建設目標，應繼續建設和完善基于煤業公司應用的煤礦安全風險監測預警系統。

1 煤礦風險監測預警體系

危險源作為危險源頭，決定事物發展方向和趨勢，決定了事故類型和大小，是導致事故發生的根本原因[3]. 隱患是推動危險源向事故轉化的外在力量，是事故發展必備條件。作為內因的危險源和作為外因的隱患共同作用，事故才會發生[4]. 事故的內在發展規律無法決定，但能改變外在條件，通過人為隱患排查、系統監測預警來減少事故發生。

通過排查煤礦存在的人、物、環3大危險源，從“日常安全管控→隱患排查治理→實時監測管控→分級預警管控”各環節來管控“危險源—風險—事故”鏈條，從而構建了煤礦風險監測預警體系，見圖1.

圖1 煤礦風險監測預警體系圖

危險源由人員、設備設施以及環境引發，管控缺陷會進一步讓危險源失控轉化成為風險，進而釀成事故。通過各種管控手段阻斷鏈條發展，利用日常安全管控、隱患排查治理、實時監測管控中斷“危險源→風險”鏈條，利用風險分級管控中斷“風險→事故”鏈條。

需要監測的3類危險源分別是人員、環境以及設備設施。其中人員指的是人員定位和人為作業。人員定位包括井下人員定位的各項參數，即區域超員信息、重點區域人員、非法進入人員、井下超時人員及超時時長等信息，并通過視頻監控、語音通訊、在線軌跡來管控人員活動安全。人為作業包括井下各種形式人為作業，可通過兩個方面進行管控：1) 加強崗位操作規程學習，通過教育培訓等日常安全管控強化操作人員安全意識，提高人員操作能力。2) 通過系統上報作業流程實現以“隊、班組”為單位的專人作業監督，并通過人員呼救功能來管控風險，中斷鏈條進一步發展。環境由生產系統場所及危險區域兩個方面組成，生產系統場所主要指的是開采生產活動中經過場所，有生產的場所就會有安全隱患；危險區域主要指采空區、采掘工作面、廢棄巷道等存在中毒窒息、水害、自燃等風險的區域。可通過視頻監控、傳感器監測指標參數等手段來監測生產環境。設備設施包括生產過程中開采破碎、運輸、提升等生產設備設施，通過對設備運行監測、故障維修實現設備的安全生產，排除物的不安全狀態。

日常安全管控。若危險源經過日常安全管理得到辨識，并采取相對措施有效管控，可從源頭上掐斷鏈條。日常安全管控指的是將日常安全管理用流程化、信息化方式實現各要素(領導排班日歷、事故事件管理、人員培訓教育、應急演練計劃、崗位操作規程等)穩定管理，通過加強宣揚安全文化、普及安全知識，保障各要素處于健康安全發展狀態。

隱患排查治理。隱患排查類型分為礦井自查和政府監查兩種，其中礦井自查以每日三班方式進行周期性巡查，而政府監查隨機抽查發現的隱患應及時優先整改。隱患等級基于整改優先級和緊急性，分為A級隱患(緊急優先)、B級隱患(緊急不優先)、C級隱患(不緊急優先)、D級隱患(不緊急不優先)。

實時監測管控。通過各種實時監測手段對人、設備、環境進行監測，除建設安全信息化管理子系統、環境監測系統、人員定位系統、視頻監控子系統的通用要求外，建設專題模塊。建設瓦斯治理專題、煤礦超能力生產專題、設備檢驗逾期、超期分析專題等。

風險分級管控。未及時實時監測管控，隱患發展成風險，根據風險大小進行分級，分別有重大、較大、一般、低風險4個等級，根據風險等級大小來推送監管端、企業端，實現分級報警和管控。若風險已轉化成事故，即刻啟動應急響應機制，上報地方相關管理部門，啟用應急救援一張圖，為事故現場應急指揮提供應急預案及周邊應急資源等數據支撐。

2 煤礦風險監測預警系統

1) 系統定位。

以風險分級監管為目的，實現實時監測、預警提醒、風險分級是煤礦風險監測預警系統設計的初衷，整合了不同礦井子系統的風險監控服務需求，為日常遠程巡查、執法檢查和應急救援等工作提供可靠的技術支撐手段，監督煤礦落實安全生產主體責任，倒逼煤礦提升安全生產水平，最終實現綜合風險研判與閉環、應用系統平臺化智能化，數據交換標準化統一化。

2) 業務架構。

按照面向服務的架構(SOA架構)+組件的思路進行設計，以模塊化方式構建不同的業務應用，通過門戶系統實現統一的身份認證管理，采用標準、完整、靈活的“工作流+表單”方式實現業務流程驅動，并通過統一對外接口進行數據共享與融合分析，實現“業務高內聚，數據松耦合”的軟件架構。系統業務邏輯架構見圖2.

圖2 煤礦業務邏輯架構圖

3) 主要功能。

a) 安全生產風險庫。

構建基礎信息、風險清單、應急救援預案、風險管控記錄等煤礦安全生產風險庫，實現煤礦企業基礎信息、風險監測數據、風險管理數據、風險綜合評估結果等數據的統一存儲與集中發布，實現煤礦安全風險監測與預警。

b) 風險數據集成。

實現煤礦風險監測數據集成；實現風險分級管控及事故隱患排查、應急管理、事故事件調查與分析、安全教育培訓、特種設備等安全風險管理數據集成；實現企業信息、證照、圖紙、從業人員、安全技術管理體系、工藝及設備管理等企業基本數據集成。實現被監管企業圍繞風險的安全環境數據、設備運行數據、人員位置服務數據、視頻數據、隱患數據等異構化安全數據集中存儲與分類管理，構建風險數據中心。

c) 風險監視。

融合煤礦企業基礎信息、風險監測數據、風險管理數據、風險清單、風險綜合評估等，應用二三維地圖，實現企業風險地圖，直觀查看企業風險分布，以藍、黃、橙、紅4色圖動態反映企業各風險當前狀態。以企業重大、較大風險為核心，實現與風險點相關的安全環境數據、重大設備運行數據、人員位置服務數據、視頻數據、隱患數據的一體化融合監視。基于風險分級預警級別，實現安全數據在線巡查，支持異常數據溯源鉆取查詢，為監管監察部門提供本區域的各類預警周報、月報等信息，為監管監察部門精準監管、精準監察、精準執法提供數據支撐。

d) 風險綜合評估。

基于風險基礎信息、風險監視數據及風險管理數據，從“4 M+專題分析”視角構建基于煤礦風險監測預警指標體系的風險綜合評估模型。

e) 異常分級預警與處置。

利用安全生產風險看板及工作臺分級處置預警,根據個人應急管理層級、用戶角色設置個人安全工作臺，實現個人安全工作的一體化處理及跟蹤。基于應急管理層級、個人職責、異常類型及持續時間，建立危險源失控或風險管控措施失效情況下的分級預警及異常處置跟蹤模型，以語音報警、短消息、移動桌面消息等多種方式，實現各類異常預警信息的分級精準推送及處置跟蹤管理。基于動態預警與實時監測的風險信息，實現了對企業的風險預警與處理。

3 總 結

建立具備安全風險的數據實時在線監測、專題風險分析研判及分級預警等監管能力的煤礦安全生產風險監測預警系統。數據上傳采用“一級上傳”方式，避免數據上傳過程存在被修改的結點和可能，煤礦安全生產風險監測預警系統按照“集中部署、一級上傳、分級應用”原則，解決了數據一致難、業務協調處理難的問題，實現風險研判“智能化”、應用系統“平臺化”、數據交換“標準化”、預警推送“精準化”。

1) 智能風險研判。應用了海量數據庫及數據對象化技術實現異構化安全數據快速融合，構建了風險對象化數據中心，依托安全風險分級預警體系，結合礦井安全監控和瓦斯抽采需求，建立智能風險分析模型，實現智能化安全風險等級研判。

2) 多級平臺應用。構建煤業集團和下屬礦山企業的多級系統平臺，以滿足風險分析預警與防控需求。

3) 標準數據交換。系統應用標準化的傳輸接口及規范，滿足相關平臺的數據交換需求，保持數據上傳的一致性。

4) 風險預警推送。建立統一消息推送模塊，聚焦煤業集團最為關注的瓦斯、一氧化碳，基于報警濃度和持續時間進行預警分級推送，并能根據調度室人員值班表，實現風險預警消息智能推送短信發送對象。