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关于煤矿安全监控系统联网技术的探索

2020-10-21 153 上传者：管理员

摘要：煤矿生产一直是我国重要的能源来源，煤矿开采工作运作的基础是煤矿产业的安全运行。但是在煤矿开采井下作业的环境中，由于环境的复杂以及地质条件的多样化，安全隐患较多，同时其生产的不确定性因素也较为复杂。物联网的技术可以实现实时数据的采集与传送，通过监控系统的监管与互动系统的构建可以有效在井下作业的复杂环境下实现物与物，人与物，人与人之间的信息沟通与有效对接，其应用对于煤矿企业安全生产有着有效的促进作用。

关键词：
安全科学
安全预防
煤矿安全
监控系统
联网技术
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在我国当前煤矿安全监控系统的构建过程中，仍然存在着诸多问题。技术应用、技术完整程度、联网技术等多样化的技术问题，仍然存在于我国煤矿企业安全系统的构建过程中。因此，煤矿企业安全监控系统关键技术的突破是提高当前煤矿安全系统推进的主要方向。对于煤矿企业来说，其安全隐患与不安全的因素对于煤矿企业的安全运作与煤矿施工人员的生命财产安全都有着重要的影响。同时就我国煤矿企业规模以及管理的现状来看，其内部存在着设备落后管理不到位、安全预防控制系统缺失的多样化问题。从国际上的煤矿企业安全事故产生比例来看我国的煤矿安全水平与国际相比仍然有较大的差距，其不仅对我国煤矿企业参与人员的人身安全与企业的财产安全造成影响之外，也对我国国际形象的建立有不良的影响。

1、煤矿安全技术发展的历程

煤矿企业其最初的安全隐患监测方向在于瓦斯的测量，我国在1958年通过利用传感器通过多方的研制制造出了瓦斯测量仪。到1973年瓦斯检测仪器的品种随着遥测仪，报警仪，断电控制仪等产品的出现，而有了丰富的形式。70年代我国井下煤矿作业的安全监控已经开始利用传播技术实现了电话指挥，到80年代初煤矿安全监控系统从国外的引进，使得我国煤矿的安全监控系统开始初步的发展，同时在引进的过程中，我国也在不断的进行技术的改革与推进。研发出了一系列的煤矿安全监测系统。而90年代之后计算机迅速发展的同时监控系统也在同步的更新与完善。

到21世纪初，各种自动化无线监控系统的出现使得煤矿企业的安全管理有了技术上的提高。但是在我国监测技术不断发展的过程中，面对煤矿企业多方面的监控需求，其传统的监控设备首先表现出了监控对象单一的问题。而当前煤矿企业对于安全监控系统的需求主要集中在矿井环境监测以及综合自动化的发展上，因此传统的单对象监控的监测方式逐渐淡出了煤矿企业安全生产经营的历史舞台。

其次在之前的煤矿安全监测系统中，除了对象单一的问题，建设与维护的成本相对来说都较高，分散监控系统虽然已经在我国开始运用，但是其主要的问题在于分层的结构需要大量的监控电缆与控制器，其复杂的布线与井下作业的有限环境，使得企业监控成本增加的同时后期维护相当困难。而在当前智能化的诊断需求背景下，煤矿企业的传统监控模式只能进行分散的管理与定期的维修，其日常的维护与诊断对于煤矿企业来说是一个巨大的技术挑战。因此当监控设备故障产生时其无法及时修复，使得煤矿企业的安全生产需求无法被随时随地的满足。

2、煤矿安全监控系统联网技术

在现代的技术背景下物联网技术的应用可以实现煤矿监控体系的智能化自动化需求，同时在物联网先进监控技术的推进过程中其已经逐渐开始应用于各大煤矿企业中，但是在我国数量众多的煤矿企业中物联网尚未完全覆盖到企业安全生产中。

在物联网监控系统的构建过程中，其面向传统监控模式的不足提出了改进的同时有效实现了智能化自动化的需求，但是在其应用的过程中仍然存在着多样化的问题。煤矿企业构建安全监控系统的过程中，在物联网的应用上主要的是通过先进技术的引入来实现其安全生产的需求。但是在相关设施设备的维护与管理上，煤矿企业又相对来说较为轻视这一部分，所以导致了系统的作用无法切实的发挥。因此面对当前煤矿安全生产过程中安全监控系统存在的种种问题，其联网技术的应用要通过软件与硬件技术的改进来推动监控系统的有效运行。

2.1硬件

从硬件的设计上来看煤矿企业安全监控系统的联网功能需求需要设置感知与控制、信息集成、管理决策与应用三个方面的系统功能。从感知与控制层的技术应用来看，其使用上主要是通过骨干传输网与感知层网络构成整体的感知结构。骨干网其主要的目的在于以高效网络传输通道的构建形成信息的传播通道，通过监控子系统虚拟网站的构建，从而使得煤矿安全生产监控系统中的各个子系统实现独立的运行。在独立运行的基础上通过监控整体信息的融合与传输，实现对矿山整体安全生产的管理。而在后期的维护维修问题上，骨干网通过模块化的独立启用便捷的实现分模块化的维修与管理。同时该系统为了满足煤矿企业故障自主维修的需求可以通过架构网络管理与诊断功能的形式实现运行系统的自我检修与维护。

而感知层网络的构建，其主要的任务在于矿山外部信息的采集。对于煤矿企业的安全监控系统来说，除了要实现对环境的实时监测之外，还要对于煤矿生产中的危险源进行判断与预警，因此，安全监控系统中感知网的构建可以便捷的实现对于煤矿开采中瓦斯、突水、供电等多样化危险源的实时监测。同时对于煤矿开采中实时变动的作业人员与设施设备，感知网的构建也可以便捷的感应人员与设备的位置，明确作业开展情况从而实现对于煤矿企业的安全管理。

在煤矿企业安全监控系统的联网技术中，骨干网与感知层是其系统的基础功能，两层网络一个提供了信号的传输通道，一个实现了环境与人员的实时监控，因此从技术上可以有效的推动井下工作区域的安全监控管理工作。

信息集成层。在联网技术的实现过程中，信息集成层其主要的任务是对收集的信息进行智能的处理，从而指导煤矿安全生产。在信息集成层的实现过程中主要利用了以太网进行数据的传输结合控制中心的信息指挥及数据集群，从而实现对数据进行智能处理。而网络层搭建的关键技术在于数据仓库平台的搭建，为了便捷的实现对于煤矿企业信息数据的处理，其收集到的数据应该采用统一的描述形式与管理方式以此来推动信息处理工作的开展。

安全监控系统最后一个功能是管理决策与应用。该功能主要是通过技术的处理实现动态化的生产管理，主应用方向在于故障诊断，安全评价、灾害预防、事故预警等多种安全事故的预先处理与方案的实践。其主要依赖的技术在于各种应用型软件的组合与应用，从而在搭建基础技术平台的基础上，实现动态化的自动化控制。因此面对硬件系统的三个不同层次的功能需求在开展硬件布置的过程中，要通过井上井下分部分控制系统的设计与完善来实现信息的互动交流。

在地面系统运行的过程中，其主要需要通过服务器实现基础的架构。同时利用技术服务实现控制信息到子系统的传输，结合外部服务器实现信息到局域网的传送。数据库服务器主要承担数据的管理与查询分析任务；安全监控系统服务器是为了实现对井下所有安全监控设备上传来的数据进行计算存储；工程站则主要负责设置全站的控制系统防火墙，将监控网络相对独立起来；最后的核心工业交换机可以实现整个矿山信息的互动交流。

在网络设计的过程中，为了搭建出信息的传递平台需要无线网络实现信息的传输。其主要的硬件设备在于无线传感器的位置放置，因此在安全系统监控的联网过程中，为了保障其可以有效实现动态的监控，无线传感器要依托信号的全面覆盖与传感系统的分部设置实现数据采集的同时也使井下网络进行便捷传送。

在联网硬件设施的完善上为了保障该电路的安全性及使用的产品类型，应从企业供电系统出发选用统一的产品类型，保障日常的正常运转。交换机、无线基站与WiFi产品的引用可以便捷的实现井下作业环境中信息的采集与处理，提高安全监控系统的有效性。

2.2软件设计

安全监控系统的联网除了硬件技术的实现之外，也要通过软件设计的搭配来更好的呈现其安全监控的效果。在软件架构的过程中，基础的软件系统需要操作、数据库、开发、支撑、子系统5部分内容，在各个系统的选择上，根据实际选择较为稳定的系统。而子系统的搭配则要根据煤矿安全监控系统功能的不同来针对性的进行选择。

在煤矿安全生产中监控系统的构建主要功能在于对用户的日常操作进行管理，同时对信息进行传递，在运行的过程中实现数据检索统计同时结合建模的分析与数据服务板块的引入实现安全监测。

软件系统设计的主要任务在于平台模型构建，这部分工作则主要需要依托数据中心、输入接口、应用系统、输出接口、外部服务5部分内容进行数据的传递与使用。因此软件系统与硬件系统的要求与功能确定之后其主要的任务是通过技术的应用实现上述功能。

3、结束语

虽然在当前的安全监控系统构建过程中存在着多样化的问题，但联网技术的实践仍在不断的更新与发展，其需求的多样化必然带动技术的更新，而煤矿企业的安全生产运营也会在技术的不断更新与发展过程中得到较大程度的技术更新，从而有效的改善当前安全监控系统联网技术中信息孤立，系统封闭等缺陷，通过互动交流平台与信息传输模式的建立提高自动化安全管理自动化水平的同时推动煤矿企业的安全生产经营。

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