雪坪煤礦通防系統(tǒng)安全管理的可視化研究

范一波

（同煤集團臨汾宏大礦業(yè)公司，山西 臨汾 041507）

1 工程概況

煤礦瓦斯爆炸事故的頻繁發(fā)生引起了社會的廣泛關(guān)注，必須加以重視。同煤集團臨汾宏大礦業(yè)公司雪坪煤礦位于山西省臨汾市堯都區(qū)土門鎮(zhèn)小腰村，經(jīng)1992年、2000年、2012年三次技術(shù)改造，該煤礦的設(shè)計生產(chǎn)能力從400萬t/年提升到800萬t/年。開拓方式為斜井，采煤方式為短壁式，炮采落煤工藝，運輸大巷為3‰的水平巷，回風(fēng)巷為平巷。隨著煤礦生產(chǎn)能力的提高，該礦瓦斯涌出量表現(xiàn)為逐年增加趨勢，煤層也表現(xiàn)為具有自燃傾向的煤層，給雪坪煤礦的開采帶來嚴(yán)重的安全隱患?；诎踩咝旱V的建設(shè)目標(biāo)，在集團公司的要求下，該礦采用計算機圖像技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、可視化技術(shù)研發(fā)了煤礦通防安全管理系統(tǒng)，對井下的采掘生產(chǎn)、瓦斯通風(fēng)、煤層自燃等問題進(jìn)行實時監(jiān)控。監(jiān)控數(shù)據(jù)可在地面調(diào)度室的電腦屏幕進(jìn)行顯示，并帶有識別和報警功能，給煤礦管理人員及領(lǐng)導(dǎo)提供決策依據(jù)。

2 可視性遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)

應(yīng)國家安監(jiān)總局及同煤集團的要求，雪坪煤礦公司與中煤科工重慶設(shè)計院進(jìn)行聯(lián)合技術(shù)研究，進(jìn)行了基于可視性的通風(fēng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的研制。開發(fā)前期進(jìn)行計算機通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取傳輸軟件的開發(fā)，然后利用數(shù)字化現(xiàn)代技術(shù)將傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將風(fēng)流、瓦斯和安全隱患等信息聯(lián)合一起，基于可視化技術(shù)建立可視化的煤礦通防安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在地面調(diào)度室計算機屏幕中直接進(jìn)行信息的反映，給煤礦管理者提供決策依據(jù)。

2.1 現(xiàn)代數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

現(xiàn)代可視化技術(shù)是知識發(fā)現(xiàn)的一個主要方法，是把數(shù)據(jù)、信息和知識轉(zhuǎn)化為可視的過程。人們通過可視化界面，能快速地了解和掌握數(shù)據(jù)的表現(xiàn)內(nèi)涵，同時掌握其隱藏的內(nèi)在關(guān)系、特征和趨勢。通過該技術(shù)，用戶由可視化的視覺反饋指導(dǎo)，能更快地研究數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的更多特性，也更有助于幫助用戶發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)在本質(zhì)及所蘊涵的信息。雪坪煤礦通風(fēng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的可視化技術(shù)的應(yīng)用，主要是將實時監(jiān)控采集到的風(fēng)流、瓦斯和空間位置的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為立體空間感的圖形，同時配套相關(guān)的文字安全信息在地面調(diào)度室的電腦屏幕上進(jìn)行顯示。當(dāng)前雪坪煤礦公司和中煤科工重慶設(shè)計院已根據(jù)該煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的實況，采用軟件開發(fā)語言，在計算機圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)知識的基礎(chǔ)上，研制了完善的可視化系統(tǒng)。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)可視化軟件

監(jiān)控系統(tǒng)可視化軟件有三大組成部分：圖形顯示、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、礦井監(jiān)測。通過對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算可以實現(xiàn)對煤礦井下的火災(zāi)模擬預(yù)測。可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件聯(lián)系如圖1所示，該系統(tǒng)主要是采用Access數(shù)據(jù)庫、TEXT文件、二進(jìn)制文件，使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，F(xiàn)TP服務(wù)將傳輸數(shù)據(jù)文件給圖形系統(tǒng)?；赪indows狀態(tài)下開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)解算軟件及配套的火災(zāi)模擬軟件，開發(fā)格式Access型數(shù)據(jù)庫，該設(shè)計操作簡便，數(shù)據(jù)信息的輸入也簡便，當(dāng)采集到的風(fēng)阻、溫度、節(jié)點信息輸入后，軟件自動運行將結(jié)果以圖形的方式顯示。礦井監(jiān)測系統(tǒng)部分：采用計算機自動對井下安裝的探頭進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，時間間隔為15s/次；傳感器名稱、位置等探測設(shè)備數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存于Access數(shù)據(jù)庫中，探測結(jié)果數(shù)據(jù)保存于二進(jìn)制文件中。圖形顯示系統(tǒng)用ETP文件傳輸方式提取數(shù)據(jù)，保存在計算機上。

圖1 可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件聯(lián)系

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的報警功能

當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測到井下火災(zāi)及瓦斯數(shù)據(jù)達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值時，系統(tǒng)會開啟報警功能進(jìn)行報警提示。報警提示信息主要是采用聲音及圖示進(jìn)行，聲音報警采用了VB中的VBX控件技術(shù)，來實現(xiàn)對聲音設(shè)備的控制。當(dāng)監(jiān)測到存在安全隱患時，啟動報警功能，同時進(jìn)行報警的位置查找，進(jìn)行閃爍標(biāo)記來實現(xiàn)系統(tǒng)的圖示報警。

3 監(jiān)控系統(tǒng)可視化的實踐應(yīng)用分析

3.1 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算

以雪坪煤礦公司的1491工作面通風(fēng)系統(tǒng)為研究對象，采用該通風(fēng)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)操作方法，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算在讀取到巷道、節(jié)點后自動解算，即可在屏幕上看到1491工作面通風(fēng)系統(tǒng)的圖形形成，如圖2所示。

圖2 1491工作面通風(fēng)系統(tǒng)

3.2 瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)將井下瓦斯探測數(shù)據(jù)采集后，圖形軟件即對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后展示在屏幕上。在計算機操作時，將鼠標(biāo)移至該探測器圖標(biāo)上，稍停片刻，計算機屏幕上即可出現(xiàn)本傳感器探測到的具體數(shù)據(jù)變化。

3.3 火災(zāi)模擬及報警

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)火災(zāi)、冒頂?shù)葼顟B(tài)下的風(fēng)流變化的模擬情況。設(shè)定進(jìn)行火災(zāi)模擬時，系統(tǒng)會自動讀取煙霧到達(dá)的巷道及時間等災(zāi)情數(shù)據(jù)，同時啟動聲音、圖示報警系統(tǒng)，以閃爍的紅色圓圈表示火災(zāi)發(fā)生區(qū)域，粗線條表示煙霧覆蓋區(qū)域。系統(tǒng)還會自動提供井下人員的安全撤退線路，為搶險救災(zāi)提供決策。

4 結(jié)論

對煤礦井下瓦斯通風(fēng)進(jìn)行實時的可視化監(jiān)控，是降低瓦斯爆炸事故的技術(shù)措施，是提高煤礦安全管理水平的手段，也是實現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。雪坪煤礦公司與中煤科工重慶設(shè)計院聯(lián)系研發(fā)的可視化監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地將井下監(jiān)測數(shù)據(jù)信息、通防安全屬性數(shù)據(jù)信息、空間位置數(shù)據(jù)信息進(jìn)行結(jié)合，在地面調(diào)度室的電腦顯示屏將風(fēng)流、瓦斯數(shù)據(jù)信息以圖形的方式顯示。該系統(tǒng)還能完成對當(dāng)前及歷史數(shù)據(jù)的查找，及時掌握通風(fēng)現(xiàn)狀、瓦斯?jié)舛?、異常風(fēng)流，為煤礦管理人員及領(lǐng)導(dǎo)提供了處理安全隱患的決策依據(jù)。該系統(tǒng)從2015年12月運行至今已有2年多的時間，系統(tǒng)的整體運行情況較穩(wěn)定，技術(shù)人員操作簡便，顯示的數(shù)據(jù)真實可靠，圖形界面直觀，對該煤礦瓦斯通風(fēng)安全做出了巨大的貢獻(xiàn)。