煤矿井下重大危险源监测及预警系统

文/李存有

煤矿井下安全是煤矿工作人员生命财产安全的保障，同时也是国家社会发展的需求。随着我国科学技术的不断发展，各大煤矿的信息化水平不断提高，并且卓有成效。其中4G技术、射频识别以及无线传感网络在煤矿信息化中应用的最为广泛。同时各大煤矿还将一些与井下环境相匹配的现代先进技术引入煤矿生产中，使煤矿企业对井下安全预警、监测以及识别危险源工作更加顺利。

1 煤矿井下重大危险源监测及预警系统的重要性

近些年来，各大煤矿对其井下安全生产愈发重视，不断的重建井下危险源预警和监测系统，使煤矿管理人员能够快速找出事故发生的原因。对于煤矿来说，其井下环境非常复杂，潮湿、巷道弯曲、空间狭小、瓦斯煤尘等气体，同时井下还有禁入区域。这些因素对煤矿安全生产有着严重的威胁。而预警与监测系统的应用，以预警和监测为手段，可以对危险源的规律与特征进行分析，同时对各类数据进行综合分析。这样最大限度的减少损失和规避风险，保障工作人员的安全。此外，系统有非常强的预见性，它能够对危险源状态进行分析，并预测其发展趋势，为管理者提供真实有效的决策数据。系统还能够及时的进行判断，对危险源状态危害程度进行实时评价，当达到预警条件后，会及时的发出相应的预警信息。同时系统还能够对错误数据和复杂冗余的数据进行筛选，保证预警信号发出无误，方便预警活动的开展，并且始终保持信息完整，它可以对危险源周围环境的温度、湿度等数据进行有效处理和储存，为管理者对危险源进行综合分析提供保障。

2 煤矿井下重大危险源监测及预警系统的建设

2.1 构建监测网络

构建监测网络时，需要有较强事件突发网络生存性、联通性和网络能量。通过构建监测网络可以使工作人员踏入危险源区域的几率大大降低。在建设网络过程中，应用的信息化技术有无线传感网络技术、4G技术以及射频识别技术等。其中射频识别技术主要是对特定点进行布局，利用传感器对信号进行采集，随后再利用有线传输法将信号传输到相应的数据控制中心。同时结合煤矿井下复杂的环境，将无线传感网络与组网方式介入有线和无线之中，进行网络拓扑，从而优化总体结构。这样可以大大降低系统在监测预警危险源时，出现误判漏判和盲区等现象。此外，将传统的无线传感技术和总线技术紧密的结合在一起，在不对井下采掘运输工作影响的情况下，对网络区域进行无线和有线的双重配置。这样既可以在事件突发情况下确保网络的生存性和联通性，又能够使节点信号传输过程中的能量损耗大大减少。监测网络的构建可以使系统组网性和移动性更加顺畅，且无线传感网络能够发挥最大效用，为井下危险源预警监测数据的传输提供强有力的保障。

2.2 构建预警系统

在构建预警系统过程中，需要从以下几方面考虑：

2.2.1 构建危险源数据库

将瓦斯指标、收尺进尺、日常工作、机电设备、掘进和综采工作面等基础数据收录进行数据库，实现其管理和填报。同时将电力、皮带、顶板、瓦斯等监控网络数据纳入数据库中，并将所有可用的指标、参数、数据变量化，将其放入危险源预警评价体系中。这样在监测网络对给数据监测过程中，将数据传输到预警系统中，预警系统通过与数据库中的数据进行比对，对超出预警值的数据进行及时警告。实现从发起、传输、跟踪、执行到最后完成的闭环预警。

2.2.2 构建处理消息模块

处理消息模块主要是根据整个系统的配置，组织预警信息，同时发布、控制和调度相关信息，随后，利用射频识别技术将预警系统与消息客户端和短信平台相连，使三者可以进行交互，在交互过程中，各个部门与业务科室之间实现信息共享，提高他们协同处理信息的能力，促使预警信息处理速度的提升。

2.3 构建数据采集与处理系统

在构建完监测网络和预警系统之后，系统中的传感器节点最终成为整个系统的末端，这个末端的传感器节点可以完成信息传输、处理与将采集等工作。在系统实际运行过程中，如果单纯的以一个传感器节点对相关数据进行采集与处理，那么只能进行局部判断，而局部判断只是体现了系统的监测作用，并没有实现预警功能。

因此，在构建数据采集与处理系统过程中：

（1）要构建危险源隐患关联库，将煤矿监察条例、安全规程以及安全质量标准、操作规程表格化之后纳入关联库中，使传感器采集数据时判断更加全面，从而更好的辨识危险源所处的状态。

（2）构建危险源因素影响库。在这个库中，纳入各种原理图示和指标描述，为危险源预警识别提供参考。在此过程中，利用图形、列表等方式对煤矿井下机电设备、地质构造、顶板以及瓦斯等危险源数据进行采集，如果发现采集到的数据有异常，在发出警报后，由该系统对其进行处理。通过数据评估、预测、筛选、过滤、压缩、合并、计算等手段对异常数据进行处理，从而为管理人员提供更加精准的数据。

3 结论

综上所述，对煤矿井下危险源进行有效的监测以及预警，是煤矿企业正常生产以及工人安全的重要保障。经过上文分析可得，监测以及预警系统包括监测网络、预警系统以及数据采集与处理等模块，三个模块之间相互合作，相互配合，协同工作，确保煤矿井下作业安全。