政府监管部门煤矿安全监控系统建设方案

高穆

哈尔滨市煤矿安全检测监控中心

政府监管部门煤矿安全监控系统建设方案

高穆

哈尔滨市煤矿安全检测监控中心

目前，关于煤炭企业的煤矿安全监控系统建设方面的研究非常多，但对政府监管部门的煤矿安全监控系统建设方面的研究较少。本文以哈尔滨市煤矿安全监管部门煤矿安全监测系统（软件与网络部分）建设方案为例，通过利用成熟的新技术对政府监管部门原有的煤矿安全监控系统的更新建设，解决以往煤矿安全监测工作中遇到的问题，形成了较先进和完备的政府监管部门煤矿安全监控系统，对政府监管部门煤矿安全监控系统建设及与煤炭企业煤矿安全监控系统联网等工作具有一定的指导意义。

煤矿；安全；政府；监控；方案

为满足对年产240万吨高瓦斯突出井工矿井的安全监测任务要求，哈尔滨市煤矿安全监管部门根据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）、《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）等规范要求，对已有煤矿安全检测监控系统（软件与网络部门）进行重新设计，方案如下：

1 系统设计

1.1 体系结构

系统体系结构如下表所示：

应用系统应用系统平台消息系统传输系统统计分析系统监控系统终端管理系统移动A P P数据库统一管理系统W E B服务系统统计分析服务器设备安全管理系统网络管理系统网络设备通信线路

1.2 网络及硬件系统设计

系统网络数据中心设在市政府网络中心。1.3网络结构

系统网络结构如下图所示：

1.4 传输设计

传输系统租用通信运营商的线路。为了线路无故障运行，至少采用两家运营商出口带宽分别为100M的光纤线路，保证光纤线路直接到达运营商主干线路。

1.5 IP地址分配

IP地址分配是由业务驱动，IP地址分配应充分合理利用地址空间，提高地址的利用效率。分配如下：

存储网段：192.168.150.224/27主机数30

主机网段：192.168.151.224/27主机数30

虚拟网段：192.168.152.254/24主机数254

vMotion网段：192.168.153.254/24主机数254

网络设备内网IP：192.168.200.254/28主机数14

管理网段：192.168.154.254/24主机数254

1.6 软件设计

1.6.1 系统数据库设计

数据库包括基础工作面信息、传感器信息、矿井人员信息、统计信息、指标信息、预警信息、声音影像信息等数据库。

系统原始数据来源于煤炭企业综合管理平台下的各个子系统，双方系统要统一标准建设。

1.6.2 监测系统设计

煤矿监控系统主要包括煤矿接入认证管理、数据传输、异常监控报警、分析统计、移动终端通信5个模块。

1.6.2.1 煤矿接入认证管理模块

系统要对将要接入的煤矿进行安全接口认证权限管理，双方协商使用动态数据加密及网络地址权限双重验证，防止非法用户接入。对系统认证、数据接入实行统一记录、管理，异常情况及时报警。

1.6.2.2 数据传输模块

政府监管部门与煤炭企业之间通过互联网连接，传输模块负责将双方的信息数据流进行管理和控制，根据需求从煤炭企业读取数据，并在政府监管部门显示。

1.6.2.3 异常监控报警模块

系统要能够利用传感器和通讯技术对甲烷浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、矿井工作面温度、矿井地压、风速、风压、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停进行自动化监控分析，直观显示监测、控制设备位置、运行及控制状态；设置每项安全指标的安全报警线，通过系统实时监控传输的现场数据，及时掌握和处理多个矿井系统的报警信息。

1.6.2.4 分析统计模块

可以根据当前数据显示情况进行查询、分析、决策。按照管理的主要指标，对数据进行集中分析与处理。建立分析模型、分析指标和报表等，采用同比/环比/趋势分析等方法，对安全、生产、设备、人员、危险源等进行多维分析、统计分析，并将分析结果以图形（饼图、折线图、柱线图等）和报表的方式进行展现。系统中需要大量的统计分析报表，为加快报表开发速度，并利于后续各种报表的扩充和二次开发，须选用专业的报表开发工具。可视化报表工具是一个专用于生成统计图表的工具软件，用于报表样式的制作、数据的提取、表内的计算和打印。它通过各类接口从各种类型的数据库中提取数据，从而实现了对后端数据库的透明访问，利用它可以动态定义各种类型的报表，生成的报表可以存放成Excel、Pdf格式，供用户进一步修改、保存、打印。系统的功能模块包括样式和图表的制作、查询的定义、表内公式的定义、报表的WEB发布四大部分。图表制作提供了通过可视化的所见即所得的方式将报表中的数据以图形的方式直观的显示出来的功能。表内公式完成对表内数据的求和、求平均值等。定义查询就是针对具体的需求利用SQL语句将数据从业务数据库中提取出来，同时提供了查询变量的定义和引用的功能，并实现了参数化查询。WEB发布可以将制作好的报表发布到网页上，各网络内的各类用户浏览。

1.6.2.5 移动终端通信模块

系统根据需要授权开通移动监控终端的短信、邮件、电话、微信、视频等多种消息渠道来通知监控及管理人员，管理人员可现场或远程实时监控各项业务安全指标。

系统模块流程如下图所示：

1.7 安全保密设计

1.7.1 实现内部网络隔离，所有对外应用均使用CISCO或H3C企业级硬件防火墙进行监控隔离，外网对内部服务器进行访问均使用VPN协议进行加密互联传输。

1.7.2 内网使用三层交换技术，合理对管理网、监控网、存储系统网络进行VLAN划分。在设备上配置访问控制表，限制内部网络上只有维护工作站和网管工作站可以登录网络设备。

1.7.3 WEB应用使用SSL协议，对数据进行加密传输。

2 细节设计

2.1 预警分析

根据瓦斯、一氧化碳等传感器所安装的位置，可以进行自定义预警设置，当某一瓦斯或其他有害气体测点高于设置的预警值并持续上升，且延续超过规定的时间，系统将进行预警报警提示。

2.2 统计分析

可以根据CAD矢量图中实时数据显示情况进行查询、分析、决策；按照管理的主要指标，对数据进行集中分析与处理；建立分析模型、分析指标和报表等，采用同比/环比/趋势分析等方法进行统计分析，并将分析结果以曲线和报表的方式进行展现；生成的报表可以存放成Excel格式，供用户进一步修改、保存、打印。

2.3 图形实时显示

具有动态图形实时显示功能，可以直观的显示各个传感器的所在的位置，数值及状态；当出现报警时，进行声音提示，并以不同颜色图标进行区分，动态图形为Dwg格式的CAD图形，可以进行放大、缩小、平移等操作，并能进行自动刷新。

2.4 重点监测实时显示

具有重点监测实时显示功能，可以根据传感器管理功能中设置的重点监测传感器进行关注，显示传感器的名称、安装位置、实时值、状态等,支持自动刷新。

2.5 模拟量曲线查询

具有模拟量曲线查询功能，利用成熟的图表组件，查询实时与历史数据生成曲线图，应能支持查询传感器至少一个月的历史曲线，并保证显示效果，且可缩放查看更小时间范围的数据,支持多模拟量分图关联展示。

2.6 系统背景图管理

能直接加载矿端上传的Dwg格式的CAD系统背景图，并在背景图中灵活设置各传感器的位置。

3 设计效果

该方案能够很好的满足政府监管部门对煤炭企业的监测要求。

该方案的操作系统基础架构底层使用云操作系统平台。数据库使用SQL Server、Mysql和Oracle数据库。内网安全管理系统使用天擎终端安全管理、企业防病毒及系统安全防御系统。计算机网络是以Internet技术为基础的Intranet企业网。开发技术为基于框架（Framework）的构件化软件技术，设计工具采用JAVA、.NET、PHP、FLEX等。

以上各种成熟的新技术的应用，使政府监管部门能实时准确监测煤炭企业矿井的安全状况，为随时调度指挥，快速制定安全防范措施，避免和减少安全生产事故提供了有力的帮助，对政府监管部门的煤矿安全监测系统的建设及联网工作，提供了成熟稳定的解决方案，具有一定的指导意义。

[1]国家安全生产监督管理总局.《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006），2006-05-01

[2]国家安全生产监督管理总局.《煤矿安全生产监控系统联网技术要求》（MT-T_1116-2011），2011-09-01

[3]国家安全生产监督管理总局.《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007），2007-04-01

[4]质量监督检验检疫总局国家标准化管理委员会.《计算机软件可靠性与维护性管理》（GB/T14394-2008），2008-12-01

高穆（1977-），男，信息技术高级工程师、哈尔滨市煤矿安全检测监控中心主任，多年从事煤矿安全监控系统一线工作和研究，主持设计哈尔滨市煤矿安全监控系统，该系统现已投入使用。