煤矿安全监测监控技术现状及发展趋势

＊刘 凯

（晋能控股煤业集团三元微子镇煤业 山西 046000）

我国煤矿安全生产监测技术与先进国家相比仍有较大差距，但我国生产监测技术的发展空间是十分巨大的。这就要求我国的煤矿技术人员不断地加强这方面的研究，不断的改善我国的煤矿监测技术，将国外的先进理念融入到其中，让其发挥出更大的作用。基于此，对煤矿安全监测监控技术现状及发展趋势进行了探讨，以供参考。

1.煤矿安全监测监控系统概述

煤矿安全监测监控系统就是指在煤矿安全开采的过程中通过各种模拟量及开关量传感器对井下生产环境进行实时监测，将监测到井下大巷及作业地点的风速、瓦斯、温度、一氧化碳等数据信息传输到地面监测监控中心，便于工作人员能够有效的掌握井下的各种情况，在突发事件发生前给出预警信号，有效预防安全事故的发生。目前我国煤矿企业常用的安全监测监控系统的基本都是监测中心站、安全监控分站、各种传感器及断电器等组成。在作业现场连续作业过程中，目前的设备出现了作业稳定性低、安全监测参数不准确、不完整等问题。

2.煤矿安全监控系统应用的必要性

煤炭开采的工作环境是非常恶劣的，且煤炭开采大多都是井下作业这就导致了容易出现各种意外事故，而这些意外事故的发生都会在一定程度上影响到煤矿的开采效率，严重的甚至会导致煤矿停工。这些事故的原因主要为以下几个方面：①随着煤矿的不断开采矿井内瓦斯、CO等各种有毒气体也会不断的产出，且在煤矿开采时粉尘的产出也是巨大的，这就导致了矿井恶劣的开采环境。②虽然井下作业都会配备矿用通风机，能够将大部分的有毒有害气体和粉尘排出，但有一些大型煤矿产生的有毒有害气体和粉尘较多，现有的通风系统无法快速有效地改善井下现场作业环境，有害气体长期积聚很容易会造成重大事故的发生。③地下煤矿开采和运输设备的规模都比较大，而这些大型设备往往都会自带一些监测监控设备，但是机器自带的这些系统往往无法满足井下监测的具体需求，存在着一定的缺陷。因为不同的机器自带的系统是互相独立的，无法将监测得到的信息汇总起来，如果井下设备发生了故障，因为系统的局限性井上的操作人员无法在第一时间得到相应的信息，无法了解故障的发生点和整台机器的运行状态，这就严重的减缓了井下作业的效率，给设备的运行造成了一定的困扰。由以上分析得出，我们应当建立一个完整的实时的动态的监测监控体系，时时刻刻对井下的作业环境和井下设备的运行情况进行监测，并收集相应的数据信息为以后煤矿整体的数据一体化提供数据支持。

3.煤矿安全生产中监测监控技术的应用现状及存在问题

(1)智能化安全监控系统安装和使用

智能安全监控系统的安装很复杂，安装传感器时必须将传感器连接到分支机构传输的各段接口，安装地面监控软件时，必须合理配置各种类型的传感器，然后安装报警点和锁定端口。一般来说，分支机构传感器有数十个传输端口，智能安全监控系统在配置传感器时必须正确连接每个端口，如果连接分支机构端口时线路出现故障，则会生成伪数据，而且这些传感器无法识别这些伪数据。另外，如果安装过程中传感器类型不一致，或者报警点在断电点设置上出现问题，则传感器获得的数据与实际检测值就存在误差、甚至是数据错误，就使得煤矿智能安全监控系统存在潜在的安全风险。智能安全监控系统在使用中发生总线冲突，特别是设备地址号发生冲突时，这种问题是非常难以解决的。构建智能系统时设置的传感器地址号码必须与总线上的其他设备地址号码区分开来。地址号码重复的情况下，监视人员需要通过其他渠道询问真实情况，相关工作人员可能需要到传感器现场查看。安装时分制数据总线时，数据通过两种方式传输：主从通信和无主通信。系统传输数据值时，如果通过总线传输，则无法重复设备地址号码。模拟传输信号不能重复使用，因此每个传感器必须通过单独的电缆通过变电站信号传输，因此电缆连接量非常巨大。

(2)监控系统功能无法满足使用需求

现阶段个别系统无法实现系统资源的完全共享和整合，系统功能未能充分利用，现场设备的故障警报和记录功能不强，设备的远程操作存在困难。例如，矿山的电气防爆设备，现有制造商根据监控系统的通信协议，有彼此不兼容的标准，产品之间缺乏兼容性、集成和操作性。系统功能不可扩展，可维护性不高。管理维护监控系统的辅助手段，不能智能判断故障的类别、性质，与实际工作中需要快速判断分支机构、传感器、电缆故障的要求不一致，不能帮助维护人员快速判断故障和解决问题。

4.煤矿监控技术发展方向

(1)三维可视化矿井模型

目前，相关的技术人员已经可以利用GIS和3D技术，科学整合地下的各项参数，以三维方式显示地下矿井的情况，让井外工作人员更直接地了解到地下的各种情况，为井下工作人员的工作提供了一个有效的参考数据。三维可视化矿井模型可以充分的反映出井下各个区域的具体情况，这对于安装通风设备和设置排水系统来说是非常便利的，可以有效保证安装位置科学合理，达到最大的使用效率，消除和减少冗余环节，减少人力和财务成本。除此之外，三维可视化矿井模型可以在意外事故发生时降低救援人员的搜救难度，确保救援行动高效有序进行，最大限度地保证施工人员的安全。

(2)网络安全监控信息管理系统建设

现阶段，煤矿网络安全监控系统产生的数据量是非常庞大的，这就要求监控系统具有与之相匹配的数据处理能力，保障煤矿作业的安全运行。而且，建立一个大容量的煤矿安全信息管理系统，可以规范煤矿的安全管理体系，监督煤矿的生产，并对每日的生产信息进行汇总。而且煤矿安全监控系统的核心组成部分就是安全管理信息系统，通过对网络信息技术和自动控制技术的应用，使安全管理更加主动。它记录和解决监管过程中出现的问题，提供更清晰的安全责任划分，并为安全责任调查提供基础。当发生紧急情况时，可以确定现场人员的数量和分布，为应急救援提供帮助。

(3)提升监测设备的抗干扰能力

在进行煤矿开采的过程中，需要应用到的电气设备是非常多的，而且各种电气设备之间会产生相互的电气干扰，为了有效的解决这个问题，矿井的工作人员一般将两个系统分开使用或者改变设备之间的传输方式。在安装监控设备时各个设备之间的距离要严格把控，通过计算电磁波辐射强度之间的距离，可以减少各个设备之间的电磁干扰。而传输方式可以改为光纤传输或者无线传输，相较于传统的传输方式，这种方式有着更强的抗干扰能力，可以有效保障传输过程中的数据完整性，而且光纤传输可扩展数据的传输距离，在布置电缆时可以更加便利。

(4)多技术的深度交叉融合

我们可以采用互联网技术和云计算技术来扩大监控数据的来源和实现监控数据的分布式存储。利用大数据技术可以大规模的处理监控数据，扩大监控数据的内在价值。将多技术深度交叉集成应用到云端大数据分析平台，可以有效的存储监控数据，并在需要应用时可以及时调取，提高煤矿监控系统之间的工作协调性。研究多技术深度交叉融合技术，挖掘监测数据的深层价值，是煤矿智能监测预警技术的发展方向之一。

(5)对通信协议进行合理的规范

目前，制造商在生产监控系统时，通常使用自己的通信协议，不同厂商的协议之间不兼容。现代化监控系统必须向未来开发和生产系统设备的方向保持兼容性，才能不断提高系统功能性。制定比较统一的技术标准，可以更好地促进煤矿安全监测系统的技术创新和发展，煤矿在选择安全监测系统时可以减少制约因素，对促进煤矿行业的发展具有重要意义。

(6)标准化、云计算及大数据应用

监控系统的专业分工合作越来越细，接口标准化、协议统一成为监控系统的发展趋势，也为设备的兼容提供了便利，为实现专业化开发、服务打下了基础。安全监控系统不再是由单独的单位开发，而是由专家开发，软件、平台、终端设备相互独立，但却可以相互兼容。

同时，随着技术水平的不断发展，数据存储基础设施平台将通过网络相互连接、构建计算资源库、统一管理，转变为根据用户实际需求提供远程服务的云计算。在云计算环境下，打破一台服务器的应用模式，集中管理数据，方便监管，确保数据的有效性，以实现高可用性。与此同时，云计算能够确保用户需求能够得到及时实现，提供按需服务，通过虚拟化技术提高硬件使用效率，简化软件重置过程，最终提高生产力。云计算还为大规模数据利用提供基础，综合分析环境数据与地质变化、人力公共效率和安全保障的关系，提高矿山综合管理能力，为智能矿山提供技术保障。

5.结语

在当前煤矿运营过程中，保障煤矿运营安全已成为每个企业的必然要求，也是保障煤矿运营效率的基础。为了在煤矿运营过程中获得更加理想的煤矿安全保障，煤矿安全监控系统具有非常重要的作用和意义，他能够有效保障煤矿作业的安全。因此，相关工作人员应该更好地了解煤矿安全监测系统、充分认识其发展趋势，为煤矿安全监测系统的有效应用提供更好的基础和保障，是满足煤矿安全生产的需要。