矿井通风安全监测监控系统关键技术研究

矿井通风安全监测监控系统关键技术研究

李晶晶

神东煤炭集团公司总调度室陕西榆林719300

摘要：近年来，矿井通风安全监测监控系统得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了其系统功能以及系统运行情况。在探讨煤矿通风安全监测系统存在问题的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面提出了优化其运行效果的有效途径，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：矿井；通风安全；监测监控；关键技术

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，矿井通风安全监测监控的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对通风安全监测监控系统关键技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2概述

神东煤炭集团安全监测联网系统是将各矿井安全监测系统采集的数据，通过神东内网传输，存储在公司安全监测联网系统的服务器中，用户通过特定的网址及用户名进行浏览查询数据，实现对公司各矿井的实时监控。神东煤炭集团公司下属13个井工矿井和11个洗煤厂，目前所有直属部门均已经实现信息化、工业化。其中煤矿六大系统中的安全监控系统均已部署实施完毕，管理规范、职能高效保证了现代化矿井安全生产。

神东安全监测联网系统是以公司局域网为基础，在各矿井、洗煤厂设立数据采集服务器，将每个单位安全监控系统的实时数据通过相应的采集平台传输到信息中心的安全监控服务器，由服务器存储、分析、处理后，通过公司局域网以Web方式展现发布的集成系统。

神东煤炭集团目前采用公司信息中心研究开发的安全监测联网平台。公司各级领导、相关业务部门及单位可以通过公司局域网及时地查看各矿安全监控系统的实时运行情况和历史数据查询、分析。公司总调度室施行24小时的监控，对各矿监测到的瓦斯、一氧化碳等超限信息，风机开停异常等信息能够及时汇报，对井下存在的问题能够及时进行跟踪处理，为及时消灭现场“一通三防”事故隐患，确保矿井安全高效生产提供了有力保障。

根据集团要求，神东各矿井、洗煤厂监控数据向集团总部实时上传。同时各矿井向地方煤炭监管部门上传监控数据。

3系统功能说明

3.1数据传输管理：

3.1.1数据接收：在数据接收服务器上部署服务器，实现矿端前置机数据到服务器端的数据传送。

3.1.2数据采集：部署自有的数据集成平台，定制神东协议驱动，完成数据采集。

3.1.3数据存储：使用ORACLE和实时数据库进行变动存储和定时存储，满足至少保存3年历史数据的要求。

3.1.4断网数据处理：针对网络中断时的历史数据进行集中数据处理以及入库操作，防止历史数据的丢失。并区分正常数据和断点续传数据。

3.1.5报警数据处理：包含传感器报警、风机组合报警、区域组合报警的报警数据发布以及存储入库。

3.2安监联网在线监测：

3.2.1系统展现：集报警信息、矿井分布示意图、实时曲线和网络通断于一体；自动根据最高报警等级实时切换矿井分布区域背景色（红色高级报警、黄色中级报警、蓝色低级报警），实时更新报警数量和网络通断情况，并自动切换展示当前最高报警的曲线，进行语音报警通知。

3.2.2系统基础功能：标校管理、组合报警管理、报警等级管理、煤矿信息管理、报警通知管理、矿井开关量状态管理、权限管理、数据推送等功能。

3.2.3系统查询统计功能：完成了实时数据监控、历史报警数据管理、故障历史数据管理、测点定义数据管理、历史曲线查询、历史曲线对比、联网状态管理。

3.2.4报表功能：报表网签功能、传感器基本信息，开关量报警查询，模拟量报警查询，组合报警查询，故障查询，测点变化查询，组合测点变化查询，开关量传感器统计，模拟量传感器统计，传感器树形结构，报警次数月统计，故障次数月统计。

4系统运行情况

目前项目功能已经开发完成，已于2017年6月底正式上线运行。

4.1系统运行情况：

目前神东安全监测联网系统已经覆盖神东13个矿井单位，榆林神华2个矿井，神东10个选煤厂，新街1个选煤厂。各矿井及选煤厂运行状况良好。

系统从2017年1月份开始试运行至今，系统累计使用人员84人，共收集测点8112个，其中模拟量测点4374，开关量测点3738；系统共采集250287条报警信息，140996条故障信息，10911条组合报警信息，共录入报警故障处理措施70363条，记录历史联网状态数据11314，记录测点变化53284条。

4.2安全监测数据采集程序运行情况：

4.2.1安装情况

神东已安装数据采集程序的矿井有上湾矿、保德矿、大柳塔矿大井、大柳塔矿活井、寸草塔二矿、寸草塔矿、柳塔矿、石圪台矿、补连塔矿、乌兰木伦矿、布尔台矿、榆家梁矿、锦界矿、哈拉沟矿以及洗选中心下属的多个选煤厂。

4.2.2运行情况

采集程序运行过程中，除矿端无数据生成或断网宕机等外部原因外无数据中断现象出现。其中运行情况较好（外部影响较小）的寸草塔二矿连续运行两个月持续数据采集。保德矿、活井数据采集也持续一个月左右程序不间断数据采集。未能实现连续运行采集程序的矿井由于计算机重启、矿端机无数据生成等造成程序重启。

4.2.3实时数据库运行情况：

目前系统采用瑞中的实时数据库，实时数据库内共有测点8568个，粗略计算共有记录53亿条，数据占用磁盘空间6.3GB。试运行期间实时数据库出现过一次数据无法写入的情况。由于使用的是临时授权，且授权到期，已联系厂家处理此问题。

5煤矿通风安全监测系统存在的问题

一直以煤矿企业发展之关键是解决煤矿生产过程中的安全问题，随着监测系统的引进，煤矿的安全现状得到有效的改善，然而在长期发展的过程中还存在诸多问题与不足，主要体现在以下几个方面。

5.1煤矿安全监测系统的多样性。由于安全监测系统产品多样，厂家众多，各个厂家生产的监测产品参数不一，缺乏兼容性。使得设备在运行的过程中维护，增容，升级带来困扰。受市场经济的影响，监控系统厂家都签有自己的专用通信网络，各个厂家的监控系统相互不兼容。从而加大了煤矿企业的重复投资，造成了人力物力的极大浪费，同时系统的维护更加艰难；

5.2煤矿监测系统功能不健全。在煤矿安全监控系统发展的过程中，厂家把精力集中在监测能力和控制系统的使用性能开发方面。对于煤矿企业不可预测的安全问题并没有引起足够的重视，在系统设计上存在严重的不足。就系统的本身设计来说，系统的自身保护就存在很大的缺陷，抗雷击能力不强，有的设备根本没有安装避雷设备，安装的也不符合要求。当雷电强度达到一定程度的时候，雷电击中通信传输线路中防雷能力较差的部分，尤其是高度架空的传输线路，即使传输线路使用了屏蔽线缆，并且也接地。但是如果屏蔽效果达不到使用要求，接地效果不好的情况下，雷电的能量一旦窜入线路，进入运行的设备之中，很容易造成主机以及井下设备损坏，情节严重的火花外泄，由电火花而引发瓦斯和煤尘爆炸事故，不可小视；

5.3煤矿监测系统中甲烷传感器普遍质量不高，校验方法落后。传感器是煤矿安全监测控制系统的核心组成部分，传感器的性能是监测环境与设备参数准确性的保证。我国目前使用的传感器主要有瓦斯，负压，风速，水仓水位，电压，电流，温度等模拟量传感器，以及机电设备状态，机电设备开停，风门开关状态等开关量传感器。普通传感器基本能满足监测煤矿安全生产，但是存在使用寿命短，稳定性与可靠性有等加强，有些传感

器已不能满足实际生产需要。与其发达国家传感器相比，还存在以下缺点：

（1）抗冲击性差。当矿井巷道大量瓦斯涌出时元件处于极度活跃状态，在频繁的作用下，出现零点漂移现象，从而出现对甲烷的检测性能下降。抗冲击性能差的同时元件的使用寿命与稳定性也低下；

（2）防潮性能不稳定。甲烷、一氧化碳等传感器防水性不稳定，在井下喷雾较大时，传感器容易受潮导致误报警。

6优化矿井通风安全监测监控系统运行的有效途径探讨

6.1提高煤矿生产安全监控系统的智能化水平

突发灾害、生产设备故障是影响煤矿安全与生产的2个主要因素，及时应对突发灾害、对生产设备进行实时诊断监控是煤矿监控系统研究的重点方向，在监测灾害的同时，将现代的预测理论（灰色理论、混沌理论等）与专家决策智能模块引入监控系统，之形成有状态监测、灾害预报与处理、决策支持功能的智能系统，更加有效地防止灾害的发生。

6.2建立矿井通风事故隐患信息管理系统

矿井通风事故隐患信息管理系统主要包括以下五个方面的内容：矿井通风系统状况评估，评估全矿通风事故隐患，主要包括通风阻力、稳定性分析、有效风量、通风系统的设计、分区通风等。矿井通风设施评估，主要包括质量检查、可靠性检查。通风措施评估，主要包括全矿反风的效果、可靠性分析，下行通风应用效果等。通风系统特殊问题的分析评估，例如微风或无风、角联巷道、串联风、循环风等引发灾变的可能性分析。评估抗灾能力和矿井通风系统防灾体系总体稳定性，通风事故隐患管理系统能够协助技术人员从通风角度全面查找各种事故的隐患，能够提高矿井总体抗灾能力与通风能力。

6.3制定煤矿通风安全监测监控标准。

制定煤矿企业监控系统设计方案，对不规范的通信协议与传输设备物理层协议进行规范，解决重复购置问题。为避免系统不兼容现象，建议煤矿安全监测监控系统对软件技术与信息通信技术的使用方面广泛运用组态软件技术。组态软件是通用型的监控软件，不需要任何语言与编程。利用软件本身的工具便可自动生成通信，控制，储存，显示等多种功能的应用软件。具有通用性，实用性以及维护方便等优点，从而有效避免不同监控设备之间系统不兼容现象；

6.4建立通风安全数据库

目前煤矿企业都开始向现代化管理方向发展，而通风安全数据库作为矿井通风安全管理的重要标志，其将计算机技术有效的应用到通风系统中业，通过对通风系统模拟分析，从而为煤矿通风管理现代化提供必要的依据，通风安全数据库的主要内容是不仅需要做好通风系统的管理，而且还要完成通风报表，另外还要做好防火、防尘和瓦斯管理等若干工作。

6.5加强煤矿监测系统安全。

当保护区与中心站的范围内，加装安全栅，利用安全栅缓解并吸收线路上的雷电能量，通过安全栅把雷电的瞬间电压电流限制在安全值之内，能有效的避免因雷电造成设备损坏。

7结束语

综上所述，加强对矿井通风安全监测监控系统关键技术的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的矿井通风安全监测监控系统应用过程中，应该加强对其关键技术与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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