煤矿安全监控机房系统冗余与主备设备心跳切换综合布置研究

刘超

摘 要：近年来，我国煤矿企业的安全生产状况十分严峻，煤矿安全问题已成为影响煤炭工业生产以至于社会稳定的重大问题。本文主要论述了煤矿安全监控系统机房标准化，优化监控机房系统网络和供电结构，提高安全监控系统稳定性和可靠性。

关键词：煤矿;安全监控系统;稳定性;可靠性;优化结构

煤矿安全监控系统是各矿生产、安全及管理方面的实时监测监管系统，对于煤矿的生产运行状况，安全水平、预测预报具有重要的作用。煤矿安全监控系统是煤矿瓦斯事故防治的最后一道防线，是煤矿和矿工生命安全忠实的“保护神”。因此，煤矿安全监控系统的稳定性和可靠性尤其重要。

1   概述

目前，各单位安全监控系统正在逐步建设，结构水平、设备配置情况不尽相同，导致已建安全监控系统存在诸多问题。由于没有总体指导标准，煤矿安全监控系统情况各异，对煤矿安全集中管理、科学调度、应急抢修等各方面带来诸多隐患。因此，迫切需要设计一套高起点、高质量、统一先进的安全监控系统建设技术标准，对现有安全监控系统进行升级改造，并指导煤炭矿井安全监控系统的新建及改扩建工作。

2   煤矿安全监控系统现状及存在的主要问题

2.1  系统现状

二台监控主机并列工作，主备角色自动适应，监控软件中赋予了自动识别主备的功能，开机后可以设定主备角色，也可以自动生成主备角色。机内数据库通过局域网连成同步模式，主备机的心跳监控由自行研制的专用通信接口担任，软硬件相结合的双机热备，当系统主机出现异常后，接口能立刻切除网络中的故障主机，5min内备机自动接续工作。

煤矿安全监控系统大都采用工业以太环网+总线型拓扑结构。通常说的这种架构模式是指煤矿井下安全监控系统的结构，却忽视了煤矿安全监控机房设备的架构，由此造成一些煤矿安全监控系统事故。

2.2  系统存在的问题

监控系统数据作为各级煤矿监察机构对矿处罚的依据，矿井既是监控系统的投资者，又是监控系统的管理者。矿井通风部门（煤矿安全监控系统又吏属于通风部门）即管理矿上通风系统又保证监控系统的正常运行。因此煤矿安全监控系统的运维人员（即监测工）的压力主要聚集在煤矿井下，认为安全监控机房由厂家建设和更新不应该存在问题，缺乏对安全监控机房的监控系统认知、思考和探索完善。

煤矿安全监控机房设备是煤矿安全监控系统的中枢。安全监控机房出现故障一般定性为非人为原因，认定未为设备故障等原因。

传统的煤矿安全监控机房监控机、服务器以及网络联机等设备仅从主机、备机自动切换的角度实现煤矿安全监控不间断运行。

3   安全监控系统故障案例

①2017年7月淮北矿业袁二煤矿安全监控机房的机柜防雷插排内部短路，市电供电开关保护切断电源，安全监控机房备用电源也负载保护，导致矿井安全监控机房设备不能供电，安全监控系统无法运转工作。

② 涡北煤矿安全监控系统监控主机/备机，监控数据库主机/备机均连接在一个网络交换机（称：内网主交换机）上，内网备交换机加电运行未连接设备。2015年11月，此内网交换机因故障无法完成数据交换，安全监控系统运维人员紧急赶到安全监控机房，运用ping等排查方法寻找故障节点，把连接在内网主交换机上的设备转移致内网备交换机，安全监控系统恢复正常。

③某煤矿安全监控机房内仅设置1台井下环网交换机，虽然井下环网交换机内设计两块模板，可并列运行，但1台井下环网交换机只能有由1台供电源箱供电。供电电源箱故障时，安全监控机房内的井下环网交换机内两块模板均不能工作，造成煤矿井下所有安全监控数据不能传输致安全监控机和监控数据库服务器。

4  安全监控系统冗余备份设计

随着设备性能和稳定性能的提高，上述情形发生的几率很低，但是一旦发生，就会造成安全监控系统不能运转，而且短时间内不易排查和恢复，降低了煤矿安全风险的防控能力。

煤矿安全监控机房系统冗余方案不增加计算机的硬件设施，优化调整物理结构、网络结构和供电系统，实现安全监控机房主系统和备份系统独立运行，安全监控主、备系统除关联切换外其他方面军不交叉不相互影响。保留煤矿安全监控系统监控机、服务器等设备的主机、备机实现心跳自动切换的优势。从而实现煤矿安全监控机房系统冗余备份和设备心跳切换综合布置。

不管是供电方面，还是网络结构方面的任意单一节点发生意外或故障时，安全监控系统只会发生报警，给安全监控系统运维人员争取到充足的排查和修复时间，而避免造成整个安全监控系统在故障期间排除之前落的瘫痪的情形。需强调的是：安全监控机房至安全监控中心站的网线和电源线均不少于2根，严禁使用1根网线，再用路由器或小型换网交换机扩展。

在条件具备的情况下，煤矿安全监控系统网络结构中内网交换机可不安设，内网交换机上的设备连接可全部转移至安全监控机房中的对应的换网交换机上，已达到简化系统结构的目的。

5   结语

煤矿安全监控系统冗余备份结构提高了安全监控系统的稳定性和可靠性，减少了煤矿安全监控系统运维人员的劳动强度。不但可以指导现有的安全监控系统进行升级改造，而且还规范了煤矿安全监控系统的新建项目，将会创造巨大的经济效益和社会效益。

煤矿安全监控系统对保证矿井安全生产起着人工无法替代的作用。要充分发挥煤矿安全监控系统的作用，必须在思想、组织、技术、资金、培训、售后服务、监管等诸多方面落实到位，上下重视，齐抓共管。从煤矿安全监控系统顶层设计上下功夫，装备的先进性才得以體现，才能使安全监控系统在煤矿安全生产中发挥出最大的社会、经济效益。

参考文献：

[1]孙继平，矿井监测与控制，北京工业大学出版社，1990.12。

[2]刘礼志.煤矿安全生产监控集成系统研究[J].中国安全生产科学技术， 2007， 3（4）： 107～110.

[3]矿井安全监控原理与应用，煤炭工业部安全司主编，中国矿业大学出版社，1995.10.