提高煤矿安全监控系统智能化水平技术探讨

提高煤矿安全监控系统智能化水平技术探讨

杨龙龙

新疆拜城天辰矿业有限公司 新疆阿克苏地区拜城县 842300

摘要：目前，各煤矿安全监测系统基本实现了对环境中有毒有害气体和设备运行状态的实时监测、超限控制、应急联动等基本功能。然而，随着安全监控技术和传感技术的不断发展和进步，以及国家对矿山智能化建设的高度重视和煤矿企业对安全监控系统的个性化、智能化需求不断增长，传统的安全监控系统存在的传输架构较复杂、系统功能单一、多系统融合联动程度不够深入、系统数据分析能力较弱、监控数据的利用率较低等问题突显。通过调研本地区需求，结合安全监控技术未来的发展趋势，从综合自动化平台、传感器智能化、高性能预警技术等方面提高安全监控系统的智能化水平。

关键词：煤矿安全；监控系统；智能化；水平技术

引言

煤矿安全监测系统是保证煤矿安全生产的重要手段。目前，中国绝大多数煤矿都配备了煤矿安全监测系统，大大降低了重大灾害事故发生的频率和危害。由于矿井安全监测系统是一个涉及通风、排水、电力的复杂系统，非常有必要实现智能化甚至实现无人化管理。在此背景下，深刻认识煤矿安全监控系统智能化现状非常有必要。本文围绕煤矿安全监控系统智能化现状展开，重点探讨安全监控系统智能化未来的发展趋势。

1煤矿安全监测监控存在的问题

1）在煤矿安全监测系统中，传感器的性能有待提高。与系统相连的甲烷、一氧化碳传感器是矿山灾害预测的重要技术装备，受到各单位的高度重视。但在具体使用中，大多数传感器采用载体催化元件，存在寿命短、灵敏度差等缺点，对矿井有害气体的检测有一定影响。同时，现场设备的诊断、报警等功能不强，设备远程参数设定难度较大。作为管理维护监控系统的辅助手段，部分系统只能够诊断通讯情况，无法有效判断故障位置以及故障性质，从而无法有效处理故障。

2）通信协议不规范，监控系统通信协议不兼容，监测监控系统处于独立状态，各自成体系，无法实现系统资源的共享，从而形成“信息孤岛”现象，阻碍了煤矿安全生产管理水平的提升。

3）现场管理水平较低，相关部门强制要求各个煤矿的瓦斯突出矿井，需要装备监测监控系统，并加大煤矿安全生产的管理力度，但是部分煤矿缺乏专业技术人才，对于已经装备好的系统，无法有效使用和维护，对于系统配接的传感器，没有及时进行调校。同时，监测监控相关管理制度不够完善，监督管理不到位，从而制约安全监测监控系统的运行。煤矿环境较为复杂，安全隐患较多，瓦斯气体事故十分常见，而大多数煤矿生产还依赖人力，不管是采矿还是地下安全监控，由工人负责，现代化监测监控系统的覆盖率不够高，导致煤矿安全生产的监测监控水平不理想[1]。

2提高煤矿安全监控系统智能化水平技术要点

2.1综合自动化平台

一是数据采集功能，系统通过以太网、自动化设备现场总线技术，将各子系统的实时数据读取到综合自动化平台，存储在数据库中，同时也保证了数据的安全性。二是图形组态功能，系统可以对煤矿现场进行全息监控，整合现场生产和设备的实时信息，将矿井监测监控子系统以图形界面形式接入，并直观地将工艺流程实时展示出来。三是实时监控功能，可以精准地采集数据，并以组态画面、图表的形式呈现，在不同操作站，操作人员有各自权限，能够根据不同权限，监视设备的运行状况，并对现场设备进行控制，具有本地、远程开关启停功能。对于具有远程控制功能的设备，获得授权的人员可以远程开启、关闭操作，依据设定好的控制逻辑关系，实现自动远程控制。四是实时监测功能。系统具有两个状态，即编辑态、运行态，在编辑态下，能够修改系统中的消息类别、报警临界值等，在运行态下，能够显示过程变量的实时数据、设备运行状态，并实时更新，操作人员可以对有关变量进行调整。五是数据报警功能。该功能是基于ISA的安全报警管理规范，确保报警的正确性，在实时数据采集基础上，实现实时报警管理。当检测出数据超出正常值的时候，则会驱动报警程序，例如，设备故障，或者模拟量超限，报警数据会在组态界面闪烁，发出警告信息，提示管理人员进行管理调度；发生故障时，对系统采集的数据进行统一化管理。预警信息应提供多种选项，包括延时、报警抑制、死区等，避免重复报警[2]。

2.2传感器智能化

传感器是安防监控系统的基础，是系统数据的根本来源。我们应充分利用微处理器和现代传感技术的优势，研究高性能、可靠、可监测参数的传感器，同时使传感器实现自诊断、自校正、自调谐、自故障排除，以提高传感器的智能化。①传感器数字化所有传感器、断电器实现全数字化传输，使传输信息更多，内容更丰富。传感器除正常实时监测环境中有毒有害气体以外，还应对传感器供电电压、电流、功率、传感器工作状态（预热、启动、故障、自检、调校）、传感器黑白元件工作时长、工作状态等参数实时监测，并将监测参数上传至地面中心站；②传感器分级报警通过地面中心站软件设置分级报警后，实时同步到传感器，传感器根据不同的监测值，按照不同的频率发出不同的报警声音和闪烁报警灯光；③传感器精确定位采用UWB技术，对传感器安设位置（距顶、距帮）进行精确定位，确保现场传感器安设位置符合要求；④模拟量传感器在线调校每周定期对传感器调时，无需在地面中心站软件或上传软件上进行设置，即可在本地以及上传平台上自动显示为调校状态，减少了值班人员的工作量，减少了因传感器未设置调校状态或调校超时而导致报警的情况；⑤传感器自动识别标校数据和运行过程中的异常数据传感器在日常运行过程中，能够对调校数据和异常数据进行自动识别，并将数据进行存储，其存储时间最长24h，存储期间可通过遥控进行数据查询，但不能够人工修改或删除；⑥模拟量传感器应采用高效的开关电源，元器件应采用贴片类型，降低传感器的整机功耗，延长传感器的有效工作距离；⑦传感器内部应采用抗静电、浪涌、群脉冲、射频辐射防护措施，增强传感器对外界干扰的抵抗力；⑧模拟量传感器应采用不锈钢带内部注塑外壳，防护等级达到IP68，增强传感器的防水防尘能力；⑨传感器故障自动识别实现模拟量传感器元件异常、电路板异常、供电不足、线路故障等典型故障的自动识别。

2.3高性能预警技术

目前，煤矿安全监控系统的智能化还停留在初级阶段，有些情况还需要人工处理。换句话说，监控系统的作用只是预测危险情况，而不能处理危险情况。因此，在未来，还需要在监控系统中加入高性能预警技术。通过添加一些人工智能处理，使系统不仅能对出现的紧急情况发出预警，还能做出一些处理，从而避免煤矿安全事故的发生。例如在视频监控系统中，采用计算机视觉技术识别工人的行为，一旦工人出现重大违规行为，立即发出警报，并通知工人立即纠正行为；在监测到巷道中的瓦斯浓度过高时，能根据以往的经验进行紧急处理，自动增加巷道的风量，使瓦斯浓度降到安全水平。综上所述，在未来，煤矿安全监控系统不仅仅要对安全状况进行监测，还要对安全状况进行智能化控制，从而保证煤矿安全监控系统发挥最大的作用[3]。

结束语

煤矿安全监测系统是煤矿安全生产的重要保障。为了提高煤矿安全监控系统的性能，实现系统的智能化势在必行。分析了煤矿安全监控系统智能化发展的现状，探讨了煤矿安全监控系统的智能化情况。在未来，应该采用先进的数据处理技术、高速稳定的高性能预警技术。

参考文献：

[1]张军胜,李长营.煤矿安全监控系统智能化现状及发展对策[J].电子技术与软件工程,2019(22):108-109.

[2]黄祥祥,李鹏,王桂婷.煤矿安全监控系统智能化建设及未来展望[J].山东煤炭科技,2018(11):86-87.

[3]白景志,王永宝,徐国华.智能化安全监控系统在王楼煤矿的应用[J].山东煤炭科技,2018(11):90-92.