煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現(xiàn)狀探析

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摘要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，煤炭行業(yè)借助信息技術(shù)建立煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化、創(chuàng)新化發(fā)展勢(shì)在必行。其不僅可以提升采礦效率和效果，更能把控整個(gè)采礦作業(yè)流程，減少意外事故的發(fā)生。鑒于此，分析了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化的現(xiàn)狀及發(fā)展，以期能提升中國煤礦開采的安全水平。

關(guān)鍵詞：煤礦安全監(jiān)控；智能化；偽數(shù)據(jù)識(shí)別；設(shè)備自識(shí)別；自診斷

現(xiàn)如今，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)出現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢(shì)，借助信息技術(shù)提升自身的智能化水平。煤炭行業(yè)的發(fā)展同樣具備這種發(fā)展特點(diǎn)。借助信息技術(shù)構(gòu)建完善的安全監(jiān)控系統(tǒng)成為許多采礦企業(yè)開展工作的關(guān)鍵點(diǎn)。這不僅要求監(jiān)控系統(tǒng)的位置檢測(cè)、無線通信、應(yīng)急廣播等方面的全覆蓋，也要求所獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性和監(jiān)控具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性。因此，采礦企業(yè)應(yīng)充分重視煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化建設(shè)，借助其加強(qiáng)對(duì)采礦流程的監(jiān)控能力和應(yīng)急事件的處理能力，掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，提高對(duì)煤礦生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)的把控性。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現(xiàn)狀

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)雖然應(yīng)用廣泛，但是仍然存在較多不足，主要包括以下幾點(diǎn)。

1.1系統(tǒng)準(zhǔn)確性有待提升

目前，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在一些偽數(shù)據(jù)，智能化系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和有效性有待提升。偽數(shù)據(jù)存在的原因包括：a)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)及安全監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)之間的干擾影響，表現(xiàn)為變頻設(shè)備的干擾、防護(hù)設(shè)備不到位導(dǎo)致安全監(jiān)控系統(tǒng)受損害等。b)智能化系統(tǒng)本身存在的問題。其無法有效辨別真?zhèn)螖?shù)據(jù)，系統(tǒng)的性能需要提升。安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備故障、傳感器儀表受潮、模擬傳輸有誤差、調(diào)校傳感器調(diào)校工作不到位等都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中出現(xiàn)偽數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響著實(shí)際采煤監(jiān)控工作效果[1-2]。

1.2系統(tǒng)安裝和使用程序較為復(fù)雜

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)需要經(jīng)過復(fù)雜的安裝步驟，先要合理配置不同類型的傳感器并將其同分站傳輸?shù)母鱾€(gè)線段接口建立連接關(guān)系，然后安裝報(bào)警點(diǎn)和閉鎖端口。幾十個(gè)傳輸端口的連接、傳感器配置類型及報(bào)警點(diǎn)與斷電點(diǎn)等都要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行設(shè)置，否則很容易造成偽數(shù)據(jù)，從而使煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在隱患。

1.3系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制較為單一

目前，受制于環(huán)境數(shù)據(jù)的參數(shù)設(shè)置，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制較為單一，無法預(yù)測(cè)到參數(shù)范圍之外的狀況，因此無法第一時(shí)間對(duì)突發(fā)事件做出應(yīng)急處理，加大了對(duì)突發(fā)事件的處理難度，還有可能造成經(jīng)濟(jì)、人員等多方面的損失。比較有代表性的例子是瓦斯爆炸問題，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到一定數(shù)值之上煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)才能發(fā)出預(yù)警信息，但瓦斯?jié)舛仍鲩L速度快，極短的時(shí)間就能超過規(guī)定值，造成嚴(yán)重的安全事故。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該完善對(duì)瓦斯等氣體濃度變化情況的監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)敏銳反應(yīng)的能力，給予預(yù)警信息，提升整個(gè)礦區(qū)的防范能力[3]。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展要求

依據(jù)AQ6201—2006《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》，對(duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展提出更高的要求，大致包括以下幾點(diǎn)：a)改變現(xiàn)有傳感器采樣的離散點(diǎn)模式，逐漸實(shí)現(xiàn)傳感器智能化的全覆蓋，以便更好地診斷各類傳感器的工作狀態(tài)，解決出現(xiàn)的安裝、維護(hù)問題；b)強(qiáng)調(diào)多系統(tǒng)間的協(xié)同配合，完成具體采礦作業(yè)，將系統(tǒng)間的制約降到最低；c)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中增添自診斷、自評(píng)估功能，具體評(píng)估模塊包括模擬量傳感器維護(hù)、定期未調(diào)校提醒；d)對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)收集到的信息進(jìn)行歸類整理與分析，形成科學(xué)報(bào)告，在此基礎(chǔ)上可加強(qiáng)對(duì)異常數(shù)據(jù)的分析與監(jiān)測(cè)。

3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢(shì)

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢(shì)具體分為以下三方面。

3.1分布式多點(diǎn)激光甲烷檢測(cè)技術(shù)

分布式多點(diǎn)激光甲烷檢測(cè)技術(shù)借助可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)和光路空分復(fù)用技術(shù)將光路輸入自校準(zhǔn)氣室，能降低工作面瓦斯監(jiān)測(cè)點(diǎn)的造價(jià)成本，加強(qiáng)瓦斯實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控能力，使激光甲烷傳感器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。分布式多點(diǎn)激光甲烷檢測(cè)裝置如圖1所示，該裝置由中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司研制，可同步測(cè)量8路氣室，φ(CH4)（CH4體積分?jǐn)?shù)）處于0%～100%的測(cè)量區(qū)間，響應(yīng)時(shí)間15s，誤差準(zhǔn)確控制在±3%。

3.2高分辨率激光痕量檢測(cè)技術(shù)

高分辨率激光痕量檢測(cè)技術(shù)能解決采空區(qū)自然發(fā)火束管測(cè)量不準(zhǔn)確的困擾，通過CO，C2H4，C2H2本質(zhì)安全型在線監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)火特征氣體的就地測(cè)量與處理，提高對(duì)火災(zāi)的預(yù)警和預(yù)防能力。

3.3超聲波時(shí)差法斷面風(fēng)速監(jiān)測(cè)技術(shù)

因巷道通風(fēng)的不均勻性，“以點(diǎn)代面”的風(fēng)速測(cè)量監(jiān)測(cè)方式易導(dǎo)致風(fēng)量計(jì)算誤差較大，且存在下限測(cè)量盲區(qū)（風(fēng)速<0.3m/s），難以滿足智能通風(fēng)系統(tǒng)建設(shè)需求。超聲波時(shí)差法斷面風(fēng)速監(jiān)測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)巷道全斷面風(fēng)速測(cè)量，利用多線測(cè)量與巷道斷面擬合積分，精確計(jì)算通風(fēng)風(fēng)量，為智能調(diào)風(fēng)提供穩(wěn)定、精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[4-5]。

4煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展對(duì)策

4.1建立井上井下綜合安全系統(tǒng)

目前，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在井上區(qū)域能實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的信息融合和數(shù)據(jù)集中，井上的位置定位、通信調(diào)度等工作銜接也比較順暢。但井下安全監(jiān)控系統(tǒng)還是相對(duì)獨(dú)立的個(gè)體，未實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的融合和信息資源的溝通共享。為此，采礦企業(yè)應(yīng)借助礦用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立井上井下綜合安全系統(tǒng)，有效運(yùn)用各級(jí)各類系統(tǒng)信息。

4.2加強(qiáng)云計(jì)算和數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

該措施的提出是針對(duì)當(dāng)前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用率低、不能準(zhǔn)確分辨標(biāo)校和報(bào)警信息種類、無法預(yù)警安全隱患問題提出的。加強(qiáng)云計(jì)算和數(shù)據(jù)應(yīng)用分析能識(shí)別出真?zhèn)螖?shù)據(jù)，深入分析數(shù)據(jù)信息類型及來源，對(duì)瓦斯爆炸、火災(zāi)等進(jìn)行提前預(yù)警，進(jìn)一步發(fā)展成為數(shù)字化、智能化的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。

4.3完善安全監(jiān)控系統(tǒng)智能報(bào)警功能

采礦企業(yè)要改變現(xiàn)有系統(tǒng)單一的預(yù)警功能，建立多級(jí)別多類型的應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)。例如，根據(jù)瓦斯?jié)舛戎祷虺蕹掷m(xù)時(shí)間設(shè)定不同的報(bào)警級(jí)別，發(fā)出更加具體準(zhǔn)確的報(bào)警信號(hào)。另外，應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)發(fā)揮功能需要保障傳感器的傳輸工作無誤，采礦企業(yè)可研制更加高效的礦業(yè)傳感器，使其發(fā)揮微處理的優(yōu)勢(shì)，保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各類傳感器設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)、監(jiān)控等工作。

4.4將量子通信技術(shù)用于系統(tǒng)建設(shè)

將量子通信技術(shù)用于系統(tǒng)建設(shè)可更迅速地處理危險(xiǎn)事件，能在危險(xiǎn)時(shí)刻立即發(fā)出準(zhǔn)確的通訊信號(hào)，抓住黃金營救時(shí)間，在一定程度上減少人員傷亡和設(shè)備損失。因此采礦企業(yè)應(yīng)積極借助量子通信技術(shù)的安全性、效率性、抗干擾性等優(yōu)勢(shì)，將該技術(shù)廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)管理和應(yīng)急救援系統(tǒng)建設(shè)方面，實(shí)現(xiàn)采礦流程的風(fēng)險(xiǎn)高把控。

5結(jié)語

現(xiàn)如今，煤炭行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)自身的轉(zhuǎn)型發(fā)展必須借助信息技術(shù)的力量，實(shí)現(xiàn)智能化、流程化及創(chuàng)新化轉(zhuǎn)變。為此，主要討論了借助信息化技術(shù)建立與完善煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，指出煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化的現(xiàn)狀及發(fā)展。采礦企業(yè)應(yīng)建立井上井下綜合安全系統(tǒng)、加強(qiáng)云計(jì)算和數(shù)據(jù)應(yīng)用分析、完善智能監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警功能及充分發(fā)揮量子通信技術(shù)的功能，使煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在未來發(fā)展得越來越好。

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作者:牛嘉 單位:山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司