煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現狀探析

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摘要：隨著現代信息技術的發(fā)展，煤炭行業(yè)借助信息技術建立煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化、創(chuàng)新化發(fā)展勢在必行。其不僅可以提升采礦效率和效果，更能把控整個采礦作業(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)智能化的現狀及發(fā)展，以期能提升中國煤礦開采的安全水平。

關鍵詞：煤礦安全監(jiān)控；智能化；偽數據識別；設備自識別；自診斷

現如今，隨著信息技術的發(fā)展，各行各業(yè)出現了“互聯網+”的發(fā)展趨勢，借助信息技術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。借助信息技術構建完善的安全監(jiān)控系統(tǒng)成為許多采礦企業(yè)開展工作的關鍵點。這不僅要求監(jiān)控系統(tǒng)的位置檢測、無線通信、應急廣播等方面的全覆蓋，也要求所獲取監(jiān)控數據具有準確性和監(jiān)控具有實時動態(tài)性。因此，采礦企業(yè)應充分重視煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化建設，借助其加強對采礦流程的監(jiān)控能力和應急事件的處理能力，掌握實時動態(tài)數據，提高對煤礦生產安全風險的把控性。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現狀

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

1.1系統(tǒng)準確性有待提升

目前，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在一些偽數據，智能化系統(tǒng)的準確性和有效性有待提升。偽數據存在的原因包括：a)煤礦生產系統(tǒng)、機電系統(tǒng)及安全監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)之間的干擾影響，表現為變頻設備的干擾、防護設備不到位導致安全監(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)螖祿到y(tǒng)的性能需要提升。安全監(jiān)控系統(tǒng)設備故障、傳感器儀表受潮、模擬傳輸有誤差、調校傳感器調校工作不到位等都會導致系統(tǒng)中出現偽數據，嚴重影響著實際采煤監(jiān)控工作效果[1-2]。

1.2系統(tǒng)安裝和使用程序較為復雜

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)需要經過復雜的安裝步驟，先要合理配置不同類型的傳感器并將其同分站傳輸的各個線段接口建立連接關系，然后安裝報警點和閉鎖端口。幾十個傳輸端口的連接、傳感器配置類型及報警點與斷電點等都要嚴格按照要求進行設置，否則很容易造成偽數據，從而使煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在隱患。

1.3系統(tǒng)預警機制較為單一

目前，受制于環(huán)境數據的參數設置，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)預警機制較為單一，無法預測到參數范圍之外的狀況，因此無法第一時間對突發(fā)事件做出應急處理，加大了對突發(fā)事件的處理難度，還有可能造成經濟、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_到一定數值之上煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)才能發(fā)出預警信息，但瓦斯?jié)舛仍鲩L速度快，極短的時間就能超過規(guī)定值，造成嚴重的安全事故。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應該完善對瓦斯等氣體濃度變化情況的監(jiān)測，增強敏銳反應的能力，給予預警信息，提升整個礦區(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AQ6201—2006《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》，對煤礦安全監(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：a)改變現有傳感器采樣的離散點模式，逐漸實現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)，解決出現的安裝、維護問題；b)強調多系統(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、自評估功能，具體評估模塊包括模擬量傳感器維護、定期未調校提醒；d)對安全監(jiān)控系統(tǒng)收集到的信息進行歸類整理與分析，形成科學報告，在此基礎上可加強對異常數據的分析與監(jiān)測。

3煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢

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

3.1分布式多點激光甲烷檢測技術

分布式多點激光甲烷檢測技術借助可調諧激光吸收光譜技術和光路空分復用技術將光路輸入自校準氣室，能降低工作面瓦斯監(jiān)測點的造價成本，加強瓦斯實施動態(tài)監(jiān)控能力，使激光甲烷傳感器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。分布式多點激光甲烷檢測裝置如圖1所示，該裝置由中煤科工集團重慶研究院有限公司研制，可同步測量8路氣室，φ(CH4)（CH4體積分數）處于0%～100%的測量區(qū)間，響應時間15s，誤差準確控制在±3%。

3.2高分辨率激光痕量檢測技術

高分辨率激光痕量檢測技術能解決采空區(qū)自然發(fā)火束管測量不準確的困擾，通過CO，C2H4，C2H2本質安全型在線監(jiān)測傳感器，實現對發(fā)火特征氣體的就地測量與處理，提高對火災的預警和預防能力。

3.3超聲波時差法斷面風速監(jiān)測技術

因巷道通風的不均勻性，“以點代面”的風速測量監(jiān)測方式易導致風量計算誤差較大，且存在下限測量盲區(qū)（風速<0.3m/s），難以滿足智能通風系統(tǒng)建設需求。超聲波時差法斷面風速監(jiān)測技術可實現巷道全斷面風速測量，利用多線測量與巷道斷面擬合積分，精確計算通風風量，為智能調風提供穩(wěn)定、精確的監(jiān)測數據[4-5]。

4煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化發(fā)展對策

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)域能實現多系統(tǒng)的信息融合和數據集中，井上的位置定位、通信調度等工作銜接也比較順暢。但井下安全監(jiān)控系統(tǒng)還是相對獨立的個體，未實現多系統(tǒng)的融合和信息資源的溝通共享。為此，采礦企業(yè)應借助礦用物聯網技術，建立井上井下綜合安全系統(tǒng)，有效運用各級各類系統(tǒng)信息。

4.2加強云計算和數據應用分析

該措施的提出是針對當前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數據利用率低、不能準確分辨標校和報警信息種類、無法預警安全隱患問題提出的。加強云計算和數據應用分析能識別出真?zhèn)螖祿?，深入分析數據信息類型及來源，對瓦斯爆炸、火災等進行提前預警，進一步發(fā)展成為數字化、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)智能報警功能

采礦企業(yè)要改變現有系統(tǒng)單一的預警功能，建立多級別多類型的應急預警系統(tǒng)。例如，根據瓦斯?jié)舛戎祷虺蕹掷m(xù)時間設定不同的報警級別，發(fā)出更加具體準確的報警信號。另外，應急預警系統(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，保證傳輸數據的可靠性和穩(wěn)定性。同時，技術人員應加強對各類傳感器設備的維護、保養(yǎng)、監(jiān)控等工作。

4.4將量子通信技術用于系統(tǒng)建設

將量子通信技術用于系統(tǒng)建設可更迅速地處理危險事件，能在危險時刻立即發(fā)出準確的通訊信號，抓住黃金營救時間，在一定程度上減少人員傷亡和設備損失。因此采礦企業(yè)應積極借助量子通信技術的安全性、效率性、抗干擾性等優(yōu)勢，將該技術廣泛運用于生產管理和應急救援系統(tǒng)建設方面，實現采礦流程的風險高把控。

5結語

現如今，煤炭行業(yè)要想實現自身的轉型發(fā)展必須借助信息技術的力量，實現智能化、流程化及創(chuàng)新化轉變。為此，主要討論了借助信息化技術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)智能化的現狀及發(fā)展。采礦企業(yè)應建立井上井下綜合安全系統(tǒng)、加強云計算和數據應用分析、完善智能監(jiān)控系統(tǒng)報警功能及充分發(fā)揮量子通信技術的功能，使煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在未來發(fā)展得越來越好。

參考文獻：

［1］黃祥祥，李鵬，王桂婷.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化建設及未來展望［J］.山東煤炭科技，2018，36(11)：86-87.

［2］徐江陵.基于物聯網的智能化煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究［J］.煤炭技術，2018，37(8)：229-231.

［3］汪叢笑.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)智能化現狀及發(fā)展對策［J］.工礦自動化，2017，43(11)：5-10.

［4］劉媛媛.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)技術現狀及智能化發(fā)展趨勢［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2021，48(4)：104-108.

［5］亓校岳.煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現狀及發(fā)展趨勢［J］.現代礦業(yè)，2019，35(9)：217-219.

作者:牛嘉 單位:山西蘭花集團東峰煤礦有限公司