煤矿安全监控系统智能化现状及发展对策

＊潜利忠

（山西省长治经坊煤业有限公司 山西 047100）

煤炭资源的采集存在着较大的风险，自然灾害和人为因素都可能对煤炭开采产生不良影响。为此更多煤矿用安全监控系统取代了人工监管，使煤矿生产风险可控性更高。随着煤矿对更高安全系数的需求以及科学技术的进步，煤矿安全监控系统智能化建设必不可少。通过对煤矿安全智能化监控系统的研究，可以发现其仍存在一定的不足，需要融入更多新技术，不断提高安全监控系统的智能化水平，保证煤炭资源开发的安全。

1.煤矿安全监控系统智能化现状

安全监控系统智能化为煤矿的可持续发展提供源源不断的动力，所以越来越多的煤矿加大了智能化力度，主要包括工作人员位置检测、视频监控、无线通信、安全监控、调度通信、应急广播等多个方面。智能化监控系统有效提高了煤矿安全系数，是煤矿高效且安全生产的重要保障。但是在煤矿建设系统不断增加，功能加强的同时，智能化安全监控系统也表现出了一些不足，主要包括以下几点：

(1)智能化系统稳定性和准确性存在不足

目前，煤矿建设存在许多系统，而且有些系统存在相互干扰的问题，尤其是变频设备很容易扰乱安全监控系统，形成伪数据。与此同时，如果设备防护不到位，在煤炭资源开采时，高温高湿也会损坏监控设备，所以智能化系统准确性和稳定性还有待进一步加强。

智能系统不能有效识别安全监控系统伪数据，煤矿在安装智能化监控系统时可能出现某些问题，相关数据不能准确反应环境监测的真实状况，从而导致伪数据的产生。智能化系统在伪数据识别方面存在一定难度。例如，煤矿智能化安全监控系统构建时调校传感器有可能产生伪数据，要建立安全监控智能化系统需要在其设置点开展传感器调校工作，设定气体浓度，一旦所设定的气体浓度高于报警值时，安全监控智能化系统便会出现伪数据；煤矿智能化安全监控系统设备故障有可能产生伪数据，如系统传感器仪表受潮时会造成电路数据放大，从而导致传感器内部功能失效，上述问题都会导致数据异常情况产生，智能化数据不准确便不能准确反应安全监控真实情况。智能化系统还存在篡改数据、模拟传输有误差、检测周期长、数据有滞后性等问题。

(2)智能化安全监控系统安装和使用复杂

智能化安全监控系统的安装工作较为繁杂，在安装传感器时需要将传感器同分站传输的各个线段接口相连接，在安装地面监控软件时要合理配置不同类型的传感器，随后安装报警点和闭锁端口。通常情况下，分站传感器有几十个传输端口，智能化安全监控系统在开展传感器配置时必须准确连接各端口，如果分站端口连接时线路出现错误，会产生伪数据，而这些分站传感器是无法识别这些问题数据的。同时，如果安装过程中传感器类型不匹配，或者报警点与断电点的设置存在问题，传感器得到的数据将会与实际检测值不一致，从而使煤矿智能化安全监控系统有潜在安全隐患。

智能化安全监控系统在使用过程中如果总线出现冲突，尤其是从设备地址号出现冲突，是难以解决的。在构建智能化系统时，所设置的传感器地址号必须同总线其他设备地址号区分开。如果地址号出现重复情况，则需要监控人员通过其他渠道询问实际情况，甚至可能需要相关员工到分站传感器实地查看。安装对时分制数据总线时，是通过两个方式传输数据的：主从式通信与无主式通信。系统在进行数据值传输时，如果是通过一条总线传输，则该设备地址号不可以重复。因为模拟传输信号不能重复使用，所以要求每个传感器应当通过独立电缆同分站信号进行传输，则布线量非常大。

(3)智能化安全监控系统的报警机制单一

目前，煤矿安全监控智能化系统的报警机制较为单一，主要是根据环境数据的参数设置了超限报警。这就导致智能化安全监控系统难以及时发现煤矿中低于报警值的危险状况，不能及时发现则不能及时快速采取预防措施，当出现危险情况时很难提前作出应对反应，这就加大了解决煤矿安全问题的难度。例如，智能化安全监控系统设置瓦斯达到一定浓度才报警，但是一旦矿井内出现瓦斯泄露，其扩散是非常迅速的，当报警出现时瓦斯扩散已经高于规定值，是有比较大的安全隐患的，可能会造成严重的安全事故。因此，安全监控系统要对瓦斯体积范围扩散进行早期分析研究，设置不同分级，积极采取有效措施应对，切实做好预防和保障工作。

2.煤矿安全监控系统智能化发展对策

(1)采用有效的矿用物联网技术

尽管煤矿智能化安全系统已经实现了多个系统的信息融合，如人员定位、调度广播和通信联络等。但是这些系统的融合只局限于矿井之上，它们单独建立信息系统，并以此为平台将所采集的各项数据进行融合。而矿井之下，只是将各项信息数据集中化，没有进行分发共享，各系统并没有真正实现融合，还是各自独立工作，尤其是没有将综合监控信息分发给矿井下监控区域安全管理员。因此，煤矿安全监控智能化要结合物联网技术，建立统一标准，将各个系统的有效融合运用到矿井上和矿井下，最大程度发挥网络智能化信息的优势。

(2)加强云计算和数据应用分析

要升级传感器的传输系统，做到有效数字化传输，保证传感器智能化进步，形成数字化智能安全监控系统。目前，煤矿智能化安全监控系统会储存大量的数据，但是系统对数据只能进行简单的分析和逻辑控制，不能有效区分标校信息和报警信息的类型，也不能做到根据数据库来判断重大隐患并及时作出预警。因此，要加强云计算和数据应用分析在智能化安全监控系统中的运用，便于统一管理矿井下的各种信息资源，并利用系统对大数据进行分析和应用。从而能够准确标注出系统运行中产生的伪数据，并对异常数据开展总结分析，及时对有毒气体的扩散和火灾等进行预测警示。例如，在瓦斯传感器调校信息时，要有效识别伪数据应当将传感器设置为调校状态，主机能够有效显示该状态，做好设定工作后，再对采集数据进行分析应用。

(3)完善智能监控系统报警功能

以瓦斯报警系统为例，要改变单一的报警机制，煤矿智能安全监控系统应当根据瓦斯浓度设定多个报警级别。既可以将瓦斯超限持续时间作为依据，也可以将瓦斯超限范围作为依据，科学合理地设置成不同的报警级别，以便更准确更及时根据报警信号采取措施。报警系统的实施是以巷道设置地点与涌出的瓦斯为逻辑关系的，所以这就要求在安装各个类型的传感器时给予正确的指导，并且要做好传感器设备维护工作，确保煤矿智能化安全监控系统能够稳定使用，防止违法事件的发生。

(4)研制更加高效的矿业传感器

传感器是智能化安全监控系统的重要设备，相关工作人员应当对其品种和可靠性进行更高层次的研发。最大程度发挥微处理的优势，通过自我诊断和校正、配置标准远传接口等保证传感器的互换与稳定可靠，使数据传输更为简便。随着科学技术的快速发展，提高了煤矿开采的自动化程度，智能化安全监控系统已经融入到煤矿运营的各个环节中，如开采、运输等，大大提高了煤矿生产质量和效率，对煤矿安全生产起着至关重要的作用。因此，研制更加高效的矿业传感器，保证智能化安全监控系统正常运行势在必行。

(5)将量子通信技术用于系统建设

无线通信有着很强的优势，当煤矿出现紧急情况时非常重要。但是无线通信技术对基站过于依赖，基站越密集则通讯质量越好，而矿井下环境比较特殊，对无线通信质量有所影响。不管是目前常用的4G技术，还是快速发展的5G技术，其通讯基站的密集程度都不太理想。煤矿安全监控需要的不是高流量宽带，而是更可靠的信息通讯，是关键时刻能够及时准确发出呼救信号。量子通信技术安全性和效率性更高，有较强的抗干扰能力和隐蔽性，噪音较低，这在煤矿生产管理和应急救援方面有着更大的优势。因此，随着量子通信技术的发展，应当将其引入到煤矿智能化安全监控系统建设中来。

(6)系统要便于调用、维护和培训

煤矿所采用的智能化安全监控系统要便于用户使用，在进行系统软件安装时，界面设计要简洁友好，方便相关工作人员调用和维护，强化系统的帮助功能，使智能化安全监控系统真正为煤矿运行和安全生产做出贡献。同时，该系统除了便于管理，还要便于培训，让更多员工可以操作，而不是作为摆设放置一旁不用。

3.结束语

科学技术的快速发展，为我国煤矿安全监控系统智能化的构建提供了更多可能，优秀的智能化方案使安全监控系统更加完善，煤矿运营安全系数越高。煤矿安全监控历来是企业和社会关注的重点，所以要不断引入新的科学技术，建立更符合各方需求的智能化安全监控系统，使相关人员的生命安全、经济利益得到保障，保证该行业健康可持续发展。