煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控升級(jí)改造的優(yōu)勢(shì)及未來發(fā)展方向

張建飛

河南焦煤能源有限公司古漢山礦 河南焦作 454002

當(dāng)前，我國煤炭行業(yè)在生產(chǎn)過程中，煤礦安全事故頻發(fā)，針對(duì)這種情況國家加大對(duì)煤炭行業(yè)的監(jiān)控力度，并提高對(duì)其的安全生產(chǎn)要求，推動(dòng)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)得到有效提升。煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，為煤礦生產(chǎn)的安全開展提供環(huán)境情況監(jiān)測(cè)和災(zāi)害預(yù)警數(shù)據(jù)，以此保障煤礦安全生產(chǎn)的有序進(jìn)行，為我國工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活提供煤炭能源[1]。

1 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控現(xiàn)狀

（1）實(shí)時(shí)性、可靠性差?，F(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)還采用主、從輪詢的通訊方式，巡檢周期長，數(shù)據(jù)傳輸速率低，井下發(fā)生短暫報(bào)警往往由于較長巡檢周期的緣故而不能有效記錄。井下設(shè)備之間無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互控、區(qū)域危險(xiǎn)快速斷電控制。

（2）抗電磁干擾水平低。煤礦井下空間狹小，機(jī)電設(shè)備集中，電磁環(huán)境惡劣，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常受到強(qiáng)烈電磁干擾，大部分現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)還不具備成熟的井下抗電磁干擾技術(shù)，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)很難被執(zhí)行。因此經(jīng)常產(chǎn)生數(shù)據(jù)混亂、誤報(bào)警、通訊中斷等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

（3）數(shù)字化程度低、兼容性差。系統(tǒng)終端設(shè)備數(shù)字化程度不高，尤其是傳感器采用基于頻率信號(hào)或電流信號(hào)的模擬傳輸技術(shù)，易受電磁干擾，“上大數(shù)”“誤動(dòng)作”頻發(fā)。系統(tǒng)不具備開放性，異構(gòu)系統(tǒng)無法接入，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不能與人員定位、通訊聯(lián)絡(luò)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)相融合，容易形成“信息孤島”。

（4）智能化水平低、缺少新技術(shù)、新產(chǎn)品、新功能。現(xiàn)有主流監(jiān)控系統(tǒng)只具備簡單的監(jiān)測(cè)、閉鎖功能，傳感器功能單一，不具備類型自識(shí)別、故障自診斷等智能功能。井下的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)普遍停留在上世紀(jì)90年代的水平，比如甲烷傳感器多采用催化燃燒式，穩(wěn)定周期短、頻繁標(biāo)校、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

2 升級(jí)改造的優(yōu)勢(shì)

眾所周知煤炭生產(chǎn)工作大部分都是在地下進(jìn)行的，煤炭生產(chǎn)工作存在較大的特殊性和風(fēng)險(xiǎn)性，其不但擁有地面作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)因素，另外還有地下工作的特殊性風(fēng)險(xiǎn)因素，假如達(dá)不到良好的監(jiān)測(cè)效果，很容易出現(xiàn)較多的安全生產(chǎn)事故。此外，煤礦生產(chǎn)和采掘活動(dòng)容易遭受各種環(huán)境的干擾，使其外部條件和生產(chǎn)時(shí)間產(chǎn)生較大的差異，對(duì)于煤礦生產(chǎn)和采掘的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)同樣有著較大的不確定性，假如只根據(jù)普通的測(cè)評(píng)方式就極易忽略一些潛在風(fēng)險(xiǎn)，致使煤礦開采中潛存著重大的安全風(fēng)險(xiǎn)，利用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)監(jiān)控進(jìn)行設(shè)計(jì)改造能夠有效針對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)展開檢測(cè)，更好的免除或者防止安全事故的出現(xiàn)，確保煤礦生產(chǎn)和采掘工作的安全度。

3 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控發(fā)展方向

3.1 與精確的定位系統(tǒng)融合

煤礦井下工人的定位系統(tǒng)在應(yīng)用期間經(jīng)常會(huì)因外部條件的干擾出現(xiàn)功能性問題，造成傳輸數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，致使其使用效果不佳。在新的環(huán)境條件下，煤礦井下工人定位系統(tǒng)針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸功能進(jìn)行了改進(jìn)，有效的提升了數(shù)據(jù)傳輸效果，在一定程度上確保了傳輸數(shù)據(jù)的精確度，確保礦井外部工作者能夠及時(shí)的獲取礦井內(nèi)部信息，方便了后續(xù)工作的開展。

3.2 強(qiáng)化抗干擾能力

在煤礦井下生產(chǎn)過程中，電力設(shè)備較多，為了有效解決強(qiáng)弱電間的相互干擾，通常會(huì)讓兩者系統(tǒng)分離，或者改變它們的傳輸方式。在設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備的位置時(shí)，需要考慮與其他電氣設(shè)備之間的距離，通過計(jì)算電磁輻射極限強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)備間的不互擾布局，這樣能夠有效降低電磁輻射干擾[2]。而傳輸方式可以采用光纖或者無線傳輸，相較于傳統(tǒng)傳輸方式更能對(duì)電磁輻射起到抗干擾效果，促使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠在傳輸過程中完整、準(zhǔn)確、快速，而且光纖傳輸能夠拉開數(shù)據(jù)傳輸距離，在線纜布局時(shí)操作更容易、更自由。

3.3 運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

之前，國內(nèi)的礦井對(duì)于所使用的安全監(jiān)控設(shè)備配件的管理重視程度較低，不能有效的保證設(shè)備配件品質(zhì)，在一定程度上降低了監(jiān)控裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的條件下，施工單位應(yīng)該積極改變管理理念，科學(xué)引用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，確保設(shè)備配件能夠得到智能化管理，保證每個(gè)設(shè)備均具有科學(xué)性，有效的降低操作人員的工作量，防止外界環(huán)境對(duì)設(shè)備的干擾，保證其質(zhì)量能夠滿足運(yùn)行要求，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4 實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)融合

多系統(tǒng)融合又劃分為分站級(jí)融合、鏈路級(jí)融合和數(shù)據(jù)級(jí)融合。分站級(jí)融合采用ARM處理器，把各個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)施經(jīng)過自身的物理鏈路接到融合分站的各類通訊接口內(nèi)，進(jìn)而完成多系統(tǒng)分站級(jí)融合。這種方式可以降低電纜、無線接口的設(shè)施數(shù)量。而數(shù)據(jù)級(jí)融合則能夠完成跨系統(tǒng)式的參數(shù)共享。在某個(gè)系統(tǒng)裝配了參數(shù)傳感器以后，其余的系統(tǒng)能夠經(jīng)過地面融合軟件獲取這一數(shù)據(jù)。

3.5 合理規(guī)范通訊協(xié)議

目前國家安監(jiān)總局對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還不夠具體，生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的廠家沒有統(tǒng)一的協(xié)定，構(gòu)架的設(shè)計(jì)原理相同，但是設(shè)備接口型號(hào)不同，導(dǎo)致設(shè)備的聯(lián)通性能不好，對(duì)環(huán)境的依賴性強(qiáng)。要規(guī)范通訊協(xié)議，就需要做大量的基礎(chǔ)性研究工作，對(duì)每種型號(hào)的電氣性能、安全可靠性進(jìn)行數(shù)據(jù)直觀化，在聯(lián)合生產(chǎn)廠家一起對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)備關(guān)聯(lián)性的評(píng)判，制定通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。為設(shè)備的聯(lián)通使用提供便利，不受接口不匹配等問題的困擾[3]。

4 結(jié)語

安全監(jiān)控是保障煤礦安全生產(chǎn)的保障。按照目前的發(fā)展趨勢(shì)，未來的安全監(jiān)控系統(tǒng)將不止于環(huán)境監(jiān)測(cè)、參數(shù)采集和閉鎖控制，諸如在大型設(shè)備運(yùn)行遠(yuǎn)程控制、施工工藝革新、煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)控制以至于礦井的物聯(lián)網(wǎng)推廣等方面都將會(huì)擔(dān)當(dāng)承載平臺(tái)，將在煤礦未來集約型管理、降本增效、提高安全管理水平等方面發(fā)揮更大作用。