计算机在煤矿监测监控及人员定位系统的作用

刘金儒

摘要：随着计算机信息化的不断发展，计算机信息技术在煤矿企业的应用已经越来越广泛，不仅提高了煤矿生产率，改善了安全生产状况，也为煤矿企业带来了巨大的经济效益。本文主要从煤矿安全环境监测监控系统、人员定位系统、人员考勤定位子系统三方面进行了分析和介绍。

关键词：计算机 煤矿 安全生产 监测监控系统

计算机信息技术，是煤炭安全生产监控中最基本的应用，也是提升煤炭生产安全水平、强化煤炭安全监督的技术革命和管理革命。由于我国目前煤炭资源比较紧缺，而且我国的煤矿企业安全生产工作的基础比较薄弱，与世界先进国家煤矿企业的差距还很多。这样严峻的安全生产问题造成了不良的社会影响和严重的环境危害，成为社会不稳定的因素。同时我国严峻的煤矿企业安全生产形势引起了国际社会的广泛关注，直接影响着我国的对外贸易与国际形象。

由于传统的生产技术和管理监督体系的落后，所以长期以来，我国的煤炭生产安全事故问题一直没有得到有效的控制，而煤矿的煤炭瓦斯爆炸，透水事件等恶性事故的频繁发生，给国家和人民造成严重的威胁和生命财产的损失。为了从根本上改变以往落后的传统安全管理模式，就把计算机信息技术应用到煤炭生产监控中，把煤炭安全监督管理正式归入信息化现代化的轨道。同时计算机信息化的不断发展，世界各国开始将数字计算机应用于煤矿企业，采用计算机网络技术，全面实现全矿井生产和安全系统的综合监测、监视与控制，大大提高生产效率，改善企业安全生产状况，取得了巨大的效果。

1 煤矿安全环境监测监控系统

1.1 煤矿安全环境监控监测系统构成

根据煤矿安全监测系统组成的概念，可以把监测监控系统功能分为两种，一是，检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数，即我们说的“测”；二是，根基检测的参数去控制安装、报警装置、生产设备和执行机构能，即“控”。煤矿安全系統一般只是监测生产过程，在监测的安全参数达到生产显示的极限值时，声和光报警就会及时输出，所以此类系统被称为监测系统；而一些简单的开关量控制，如断电和闭锁等，一般参与的系统称之为监测监控系统。

煤矿安全系统包含测控分站级和中心站级，而生产监测控制系统层次上一般又分为两级或者三级管理的计算机集散系统。每个测控分站负责内容不同，传感器信号和采集执行机构，实现了采集和控制分散；数据的处理、储存、传输归中心站负责，从而实现了集中的管理。而两者和计算机网络之间实现传输信道的是通过通信、传感器到监控分站的数据传输、测控分站到执行装置信号的传输。

煤矿监测系统一般包括地面中心站，井下工作站和传输系统三个系统组成。一般煤矿都配备恒温机房来调节计算机工作的稳定性，也不间断电源的辅助设施。而地面中心站则是由传输口装置和若干台计算机的电源，数据线处理及系统运行软件，存贮、打印和显示灯装置组成。

井下分站的作用有两个方面，首先是对传感器送来的信号进行接收并处理，然后把信号传送到地面中心站；其次是为了完成预定的处理任务，就需要将地面中心站发来的指令通过传感器传到有关信号经处理后送到分站指定的执行部门，并向传感器提供电源等。

煤矿的监测系统大部分用的是专业做通讯的电缆作为信息传送道的。信息媒介通过传输系统，将井下的信息和监控的指令通过传输道传到井下分站去。

我国国家规定的标准传感器需要满足模拟量信号和电流输出和电压输出三种条件，开关量信号也有±0.1mA、

±5mA和200～1000HZ三种，以稳定进行输出信号。而传感器和分站之间又用直接传输方式进行传输信号。

1.2 煤矿安全环境监控监测系统功能指标

根据煤矿安全环境监控检测系统的构成，主系统的功能指标以各个子系统的功能指标为特征。

1.2.1 输入和输出量的类型统称测控分站容量。例：模拟量输入16，开出8个TTL电平、8个继电器触点输出等；开关量输入8个接点信号、8个电流形式信号等。

所接配传感器的种类、测量范围、型号、供电电压、输出信号形式、精度等称为接配传感器。

检测精度：一般用满量程相对误差来表示，数值越小越好，数值小则检测精度越高。检测精度也是反映分站性能好坏的重要指标之一。

此外，还有转换时间、分辨率、传输距离等指标。

1.2.2 中心站主机配置及型号：配置外设的型号、种类、数量等；CPU型号，内存及硬盘容量；软驱数量、规格，此外，还有备用主机的情况。

容量：指的是井下80个分站，地面8个分站等系统可带分站的数量。

传输速率：指的是数字传输的波特率。波特率越高越好，因为波特率越高，传输效率越高。

另外，还有可靠性及传输距离等指标。

1.2.3 系统信息管理软件的开放性：可实现数据库的

二次开发，因为组态软件数据库可提供开放数据访问接口。

安全性极好：使用的采集系统对监控系统影响达到最小，所有设计方案都充分考虑顾及到系统的安全性。

数据容量大：理论上讲数据受硬盘空间和内存大小的影响存储是没有限制的，这是虚拟内存的管理技术。也是衡量运行稳定、速度、兼容性能好坏的依据。

1.2.4 防爆及防爆标志：防爆型设备在外壳上的总标

志为：“Ex”。根据国家标准爆炸危险环境用电设备分为2类。

根据防爆型电气设备按防爆的不同结构，又分为以下几种类型：本质安全型、增安型、充油型、隔爆型、特殊型、通风充气型、无火花型等。

1.3 煤矿安全环境监控监测系统分类

煤矿安全环境监控监测系统的两大分类是工况监测系统和环境监测系统。工况监测系统配有胶带监控、综采监控等若干的子系统；而环境监测系统会配备顶板监测子系统和瓦斯突出预报子系统，这些系统都包含若干小的子系统。

安全环境监控监测系统：此系统更侧重于自然环境的参数，主要监测采掘工作面和采区主要进回风道等。它的主要功能是监测自然环境的参数，除了实时显示检测数据功能以外，还根据自身矿井的实际情况，除了在工作地点设置报警执行装置以外，还可用来防止和预报灾害。

侧重于监测机电设备的是工况监测系统，生产工况监测信息并不是要全部传输到集中监控系统中，它的主要监测参数有设备故障监测和井下采区产量等的效率监测。

大型的监控系统具有两大监测功能，适应性十分广泛，包括环境监测和工况监测。

1.4 煤矿安全环境监控监测系统结构

煤矿安全生产监控检测系统分为分布式和集中式两大系统结构。

1.4.1 分布式：分布式多级计算机控制系统（简称DSSC系统），是实时控制系统中十分常见的一种控制系统。DSSC系统是以协作方式由分布在不同地点互相配合进行工作的多级计算机系统。多数情况下，一般执行简单的任务用低档计算机，中、高档计算机则执行的是较为复杂的任务。

1.4.2 集中式：由中心计算机直接对被控对象进行集中式控制的系统。当中心站计算机传输道发生故障时，信息采集以及信道管理等系统都会出现瘫痪状态。而中心站计算机是系统关键性的节点，负担繁重，一般都会出现故障导致瘫痪。

星型：集中式控制系统多数是结构简单的星型状的，中心可以增加很多节点进行连接，方便简捷。整个系统的中心节点的问题是系统的可靠性，这在一定程度上决定中心节点的好坏。

树型：煤矿监控监测因为结构简单，信息单一，所以一般都是呈现树型结构。而树型结构易于构成分布式系统，十分利于矿井的安装施工。而且这种结构是在地面中心站用一个电缆直通井下然后许多分站并联在主传输电缆上。具体操作，需要根据矿井现场实际的情况在灵活运用，这样分站用起来也十分方便灵活。两者之间的并联连接，大大提高可靠性，防止故障发生，但是不易匹配距离较远的分站。

区别于通讯过程中数据流的路径和方式，树型结构、公共总线型和环型等结构都构成分布式计算机系统。

2 人员定位系统结构功能及优势

2.1 系统功能定位：员工定位系统是为了帮主煤矿企业实现对员工的出入井考勤、实时追踪、区域分布，路线查询等信息的统筹管理软件。

2.2 系统优势：①行业尖端的软硬件技术：通信系统和非接触式信息识别、采集处理技术等。②功能全面，自动化程度高：可自动监测员工的位置、活动路线、区域分布等信息，自动生成符合格式要求的统计报表。③运行效率高：通过减少巡检间隔时间，系统可以更快捷准确的获取井下实时动态，高效的设计保证软件运行速度快，请求反应及时。④健全的信息存储及查询：全部数据都可在数据库中查找，可以根据条件进行检索，找到想要的数据，进行各种统计，自动生成报表，可进行打印。数据库自动备份，提供恢复工具，保证数据安全。

3 人员定位考勤子系统

3.1 系統简介：现代无线通讯技术是人员定位考勤子系统功能得以实现的基础，它利用现代通讯技术中的信令技术和无线发射接收技术，首先用井上调度室的设置中心来控制计算机系统，然后，利用相关位置监控基站进行整体的监控。光纤、电缆或太网环网是监控中心计算机系统和控制基站之间的连接，井下作业人员及相关设备必须携带安装无线数据收发机，系统以此来实时掌控井下作业人员的一切情况。

3.2 系统构成：监控主机→传输光缆→主节点→传输节点→基站。

3.3 系统优势：①实时性，系统通过现代无线通讯技术，可以达到井上井下实时监控的功能；②准确性，可以通过系统准确查询当前人员或以前某个历史阶段的区域和活动的踪迹；③统计性，对人员的情况进行分类统计，如下井次数、时间等考勤信息，必要时可以打印相关信息表；④警报性，当出现问题后能及时进行警报，如故障、超时、超员、违章等情况进入危险区域；⑤突发性，出现突发事件时，能及时通过多种方式进行人员疏散；⑥主动性，当井下人员遭遇危险时，能及时主动发出求救信号，减少危险系数；⑦及时性，该系统在事故发生后，能为搜救人员提供准确的人员具体位置，以便最快速度进行搜救。该系统能及时提供有效信息，处理紧急事件后，还能把有关数据传输到各个部门，为指挥决策提供重要依据。

在煤矿工作中，除了利用计算机技术应用来保障矿工的生命安全以外，还能有效提高生产效率。应用计算机技术除了提高对故障还有突发事件的监视、识别、诊断和预报能力以外，还能解决现有的生产过程出现的一些涉及人员安全的问题。应用计算机能拓宽故障诊断的领域，能可靠增加煤矿监测系统。井下人员定位系统在工人遇到危险的时候，能够及时全面了解井下的分布结构和人员人数，以便搜救人员能及时救助。为了提高工作效率又能减轻调度人员现场监视产生的劳累度，而计算机技术的现代化手段对煤矿的安全生产具有重大意义，与此同时计算机应用也是政府各部门在实行煤炭安全生产过程中所迈出的一大步。目前，因为有关生产、管理的自动化与信息化水平比较低，各运营商都是自己协议商定传输接口的标准，但是由于没有明确的行业目标，所以煤矿生产安全监测系统之间不能互相兼容，就出现信息资源共享难，系统之间就导致“信息孤岛”的现象存在；现如今，煤矿安全各方面比较落后，生产软件和服务保障制度一定程度上比较落后，一定程度上造成研发力量薄弱，为了寻找适合煤矿特点和需求的软件，以此来满足煤矿技术升级需要。

因此，为了提高信息化水平，就要推进我们煤矿行业信息技术的应用，进一步提高煤矿安全生产技术。煤炭生产安全信息化任重道远，这是今后摆在我们面前的重要任务。

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