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浅谈煤矿安全监控多系统的使用、功能及融合

  2020-02-04    435  上传者:管理员

摘要:通过对多种监控系统的基本内容进行分析,结合《改造升级煤矿安全监控系统方案》中关于多种系统共同使用的要求,对多种煤矿安全监测系统的使用技能、功能以及实现融合的方案进行的研究。系统通过地面融合,并在数据采集过程中会对数据进行综合分析、处理,数据采集完毕后,还需要对数据进查询和展示,并用GIS图形软件实现GIS与系统的完全融合。本系统的优点为应急联动和多个系统共同联动。

  • 关键词:
  • GIS图形展示
  • 多系统融合
  • 应急联动
  • 煤矿安全监控
  • 系统科学
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《改造升级煤矿安全监控系统方案》于2013年7月20日发布,此方案的目的之一是实现监控系统的信息共享及多元融合,综合利用并深度分析监控系统信息,加强煤矿安全事故发生的预测性[1]。其次,方案中明确提出“应急联动”、“强化数据分析与应用”、“支持多种系统、多种网络共同融合使用”等。由此可知,改造升级煤矿安全监测系统必须实现多个系统融合使用,本文在研究当前煤矿机械设备运行、煤矿安全监测系统及生产调度的基础上提出一种煤矿安全监控多系统融合平台设计方案[2-3]。


1、煤矿安全监控多系统融合内容


煤矿安全监控多系统融合实现了信息综合管理和多系统、多网的互相融合,将设备监测、电力监控和人员定位共同融合到系统中,解决了信息传递单一问题,人员定位、应急广播、工业电视与煤矿安全监控系统共同联合。所以,多系统融合包括应急联动、多种系统信息融合、GIS与监控系统融合、井下多个系统及多网联合、地面多系统数据融合等。

(1)井下多个系统及多网联合。在研发的可支持多种传输接口的合分站及数据统一处理传输的基础上,完成对各个系统的信息共享、设备监测、电力监控、人员定位信息的传输。

(2)地面多系统数据融合。通过接入不同数据达到监测系统数据共享及互相融合,并且将数据保存到关系型数据库和实时数据库中,在可视化软件和操作员站可直接实时显示。该数据融合系统能分析、查阅煤矿历年安全监测数据,为数据分析提供访问接口和平台。

(3)GIS与监控系统融合。利用GIS技术和Web矢量图形将电子矿图和人员定位系统、电力监控等系统融合,展示了矿山的基本情况,遵循一个矿山一张图的基本要求。

(4)多种系统的信息融合处理分析。将人员数据、设备运行情况、设备安全监测、环境监测等数据接入到多种系统融合平台,对数据进行综合分析处理,实现系统信息的共享。

(5)应急联动。在电力系统出现故障、瓦斯超量等需立即撤退工作人员的紧急状况下,应急广播系统、人员定位同安全系统紧急联动,避免造成重大煤矿安全事故的发生。


2、煤矿安全监控多系统融合平台实现方案


本文主要研究的是地面多系统融合平台,不涉及多系统、多网融合,分析了联动原理和实际应用,提出了煤矿安全监控多系统融合平台实现方案。

2.1 平台总体架构

图1显示了煤矿安全监控多系统融合平台架构。系统联动、数据中心、数据采集、数据分析与展示等模块都属于该融合平台。数据中心模块的主要功能为储存历史数据、分析计算数据、数据处理、处理报警逻辑,统一发布数据信息。数据分析与展示模块的主要功能是查询并展示数据分析结果、实时图形和数据、报警数据、历史曲线等[4]。数据采集模块的主要功能是实时采集人员定位系统、安全监测系统、设备监测系统、电力监控系统等系统数据。系统联动模块的功能是实现应急联动和数据展示联动,当警报发出后需撤离工作人员时,通过通讯组件下达到对应系统;当系统报警或故障时,自动显示电视视频、设备运行现状等。

图1煤矿安全监控多系统融合平台架构

2.2 数据采集与多系统融合数据综合分析

图2显示了融合平台的数据采集流程。煤矿安全监控多系统融合平台多采用原始综合自动化系统收集数据[5],通过WCF、OCF、文本文件等接入,后利用测点定义文件更新系统测点。

图2多系统融合平台的数据采集流程

综合分析数据模型建立的前提条件是在多个系统融合使用的基础上,如评价区域环境模型、预测环境模型等。评价区域模型是平台设计的重中之重,利用设备运行状况、人员定位、监测环境所得数据、矿井安全状况等方面综合做出评价,通过不同的声音或颜色显示不安全区域或安全区域,避免发生安全事故。

2.3 安全监控系统与GIS的融合

GIS软甲与煤矿安全监测系统的融合大大提高了监控的时效性,准确提供数据联动、信息展示、设备管理的空间位置,具有更好的经济效益和应用价值,遵循了“一矿一图”、“一网一站”的改造升级要求。此融合系统主要利用GIS软件运行的,图3显示了GIS软件结构。

图3 GIS软件结构

编辑图形并形成图形文件,图形文件支持不同格式的矿图,按不同类型分类保存图形。可将通风机、传感器等动态对象配置到相关系统中。图形展示可缩放图形、回放轨迹、鹰眼、自定义动画、事件等。图形驱动可提供历史数据、实时数据接口,并生成测点对象定义文件。在GIS软件基础上可开发其他图形的应用,进行二次开发利用[6]。

2.4 统联动

系统联动模块实现了电力监控系统、应急广播系统。人员定位系统、通信系统的联动,达成与各子系统的联动配合。

(1)若工作现场的机械设备发生故障时,工业电视和监控系统会联动配合将设备运行画面自动弹出播放,以实时了解现场情况。

(2)同电力监控系统融合。若安全监测系统发现矿井某区域需进行断电处理时,会向电力监控系统发出图形闪烁提示,工作人员进行判断后决定是否采取断电措施。

(3)应急联动。若监测系统发现矿井某区域存在重大灾情或隐患时,会在区域显示屏上提示此区域工作人员迅速撤离、撤离路线、救援物资储存地及储存量;并通过广播系统播放撤离消息及撤离路线,工作人员定位卡相应发出撤离警报。


3、煤矿安全监控多系统融合平台功能


(1)采集数据功能。根据统一标准收集各个融合子系统的数据信息,若数据发生变动时将自动传达给平台。(2)实时显示数据功能。平台依据数据的类型、等级进行分类筛选。(3)查询、分析历史数据功能。可查询煤矿历史警报次数、设备故障次数、测点数据等进行统计,并自动绘制成图表以便直观分析。(4)记录事件功能。完整记录一些有关系统设备的重要操作,包括操作人、操作时间、操作流程、操作码等。(5)图形功能。可利用GIS图形处理软件显示设备状态数据、各类系统的动态数据,且利用图中的快捷菜单快速查询设备出现故障的次数、设备开始及停止次数等。(6)应急联动功能。在监测系统发现矿井某区域存在重大灾情或隐患时,会在区域显示屏上提示此区域工作人员迅速撤离、撤离路线、救援物资储存地及储存量;并通过广播系统播放撤离消息及撤离路线,工作人员定位卡相应发出撤离警报。


4、结语


针对我国煤矿安全监察局提出的关于《改造升级煤矿安全监控系统方案》中设计多系统融合平台建立的要求,设计了多个系统融合使用的监测煤矿安全平台。此平台解决了“信息孤岛”问题,有利于多个系统之间的实时联通,实现GIS图形软件、数据采集与分析、应急联动多个系统的融合。


参考文献:

[1]刘同文,姚明朝,潘宝玉,等.数字矿山建设的研究及实现[J].地矿测绘,2014,30(2):15-18.

[2]王李管,陈鑫.数字矿山技术进展[J].中国有色金属学报,2016,26(8):1693-1710.

[3]王继,潘涛.数字矿山建设实践探索[J].工矿自动化,2014,40(3):32-35.

[4]闫兆振.基于数字化矿山的自动控制中心设计[J].电子世界,2015(19):80-82.

[5]王德青.主成分聚类分析在矿井安全评价应用中的思考[J].中国矿业,2011,20(1):51-53.

[6]于涛,漆涛,陈建强.神新能源公司数字矿山架构设计与分析[J].西安科技大学学报,2014,34(3):362-367.


陈利文.煤矿安全监控多系统融合平台[J].西部探矿工程,2020,32(1):188-190.

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