網絡在煤礦安全監測監控中應用
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摘要：隨著網絡技術的更新與發展，現代網絡技術已經被廣泛應用于社會生產中的各個行業。現代網絡技術在煤礦的安全生產及監測監控中已逐漸得到普及，隨著現代網絡技術的發展及在系統中的廣泛應用，其必將為安全監測監控系統的發展指明新的發展方向，引領其向更加綜合化、智能化的方向前進，使煤礦企業的生產趨向更加安全化、現代化。
煤炭是保證我國民生的重要資源，其開采過程的安全情況直接影響到國計民生。隨著現代網絡技術的普及，傳統的監測監控系統已不能滿足現代煤礦開采的需求，網絡技術在煤礦監測監控系統的應用，有效解決了傳統監測監控系統無法實現全天候、全方位實時進行監測的弊病，實現了無間斷、無死角監測，有效保證了煤礦開采過程中的安全性，保證了人民生命安全。
1煤礦安全監測監控系統概述
煤礦安全監測監控系統主要由各個工作分站、網絡中心、監控終端、系統服務器等多部分組成，對礦井內外各工作場所進行實時監測，通過對各監測點監測信息的優化再處理，將數據傳送至監控中心，保證煤礦生產的安全進行，有利于煤礦行業健康良性發展。其系統主要是由計算機軟、硬件及其相應設備組成的中心監控站，用于信息、數據傳輸的傳輸裝置及對各種因素進行監測的監測裝置組成[1]。系統主要對礦井內瓦斯數據，空氣中各成分含量，空氣溫度、濕度等進行監測；對井內各設備的運行情況進行監測；對監測到的信息、數據經過傳輸裝置傳送至中心監控站，最后經過計算、分析、處理，準確提供動態數據信息。
2煤礦安全監測監控系統的重要作用
隨著社會經濟的發展，煤礦產業已經成為我國重要的經濟支柱產業，為推進社會發展帶來了積極作用。但現階段，煤礦安全事故頻發，主要是由于沒有做好安全管理工作，致使人員傷亡嚴重，阻礙了煤礦產業的健康發展。針對這一情況，必須要及時認識到煤礦安全監測監控系統應用的重要性，通過加大資金、技術等方面的投資來提升監測力度，不斷提升監測工作的智能化程度，從而減少安全隱患的發生。
2.1為煤礦的安全生產提供保證
煤礦企業的生產得以安全順利進行需要先進、高效的煤礦安全監測監控系統提供保障。當下我國各煤礦開采企業面臨的共同問題是：礦井內部地形復雜，如不及時對瓦斯進行處理，極易造成瓦斯聚集，產生安全隱患，嚴重時甚至會引發瓦斯爆炸事故；礦井內部各種大型機電設備較多，如膠帶輸送設備、通風設備、提升機等，其運行狀況是否正常會直接影響礦井內工作的正常進行[2]。通過煤礦安全監測監控系統對礦井內外進行數據監測，可隨時了解礦井內外數據信息，如瓦斯數據、空氣中各種氣體含量、濃度等，這樣利于對危險信息及時作出反應，并制定相應的解決方案、人群疏散方案、避險方案等，減少事故發生幾率，確保人身安全，從而實現安全生產。
2.2有利于煤礦企業提產、增效
通過監測監控系統對采掘工作中數據信息的分析，可了解“煤礦采掘進度、地質構造與瓦斯涌出量的關系及規律”，管理人員根據數據情況做出相應判斷，不僅能夠獲取準確的數據信息，還能夠降低安全隱患的發生，避免產生嚴重的人員傷亡事故，以此來打破傳統技術的不足之處。并且，監測監控系統能夠規范內部人員的工作行為，促使內部人員可以按照規定來執行工作內容，這樣有利于下一步工作計劃的有效開展，促進企業提產、增效[3]。
2.3有利于監管部門執法
監測監控系統所監測的數據是對井內生產的真實反映，監管部門可以通過監測監控系統中各數據的反映、報表等信息了解礦井內部真實生產情況，有利于監管部門及時發現煤礦企業的超產行為、違法生產行為、無安全措施生產行為、瓦斯數據做假行為等，有效避免安全隱患，為監管部門執法提供便利。在現代網絡監測監控系統的應用下，如果出現違規違法行為就能及時制止，防止各種因素對煤礦生產造成不利影響，進而維持煤礦生產行業的秩序。
3煤礦安全監測監控系統的主要監測范圍
現代煤礦安全監測監控系統具有監測范圍廣、效率高的特點，能夠在各種復雜環境下進行高效運作，確保監測數據收集的精準性，從而提升煤礦生產的嚴密性。
3.1對井內瓦斯進行監測和管理
瓦斯的產生在礦井內是不可避免的，其是由煤礦中產生的多種有害氣體混合而成，其主成分是CH4、N、CO，當其濃度達到一定程度時，遇明火極易發生爆炸，引發事故。煤炭的開采，由于其特殊的環境因素導致其各工作場所及通道的各個角落都有瓦斯的存在。要想對瓦斯爆炸事故做到有效地防范，應明令禁止生產場地出現明火，保持場地通風，降低瓦斯濃度。同時通過安全監測監控設備對礦井內的瓦斯數據進行無死角實時監測，當發現其濃度接近臨界值時，或發現井內有明火時自行報警、切斷設備電源，避免瓦斯事故發生[4]。
3.2對生產設備進行監測和管理
監測監控系統除對礦井內瓦斯數據監測外，同時應對礦井內各種機電生產設備的生產情況進行實時監測。在煤礦實際生產當中經常會出現生產設備保護措施不到位，或設備檢修不及時的情況，其中膠帶輸送機在生產運行過程中由于各種原因發生跑偏、打滑等故障，其極有可能對膠帶輸送機的邊緣造成不同程度損壞，影響其工作的正常進行，出現漏煤撒煤等情況，如對其置之不理，任其惡性發展，將會導致更為嚴重的后果。各種生產設備中應配備相應的安全保護措施，并對其進行實時監測和自動化控制處理，在生產過程中發現設備故障，設備自動停止運行防止更大事故的發生，有利于保證設備的長期有效運行及煤礦安全生產的順利進行[4]。
3.3對采掘工作面進行監測和管理
隨著煤礦現代化進程加速，開采技術日益提升，礦井深度不斷增加，礦井內部結構日益復雜，在井下生產作業當中頂板垮落的幾率大大增加，給井下安全生產造成威脅。因此，煤礦單位必須要認識到加強煤礦生產安全的重要性，通過加強對安全監測監控系統的重視來提升煤礦生產的安全性，為相關工作人員提供一個安全、穩定的生產環境，有利于減少不必要的安全隱患，從而推進煤礦生產的健康發展。所以，要對煤礦工作面進行監測，能夠及時發現生產過程中的各種問題，從而針對不同問題進行分類解決，有效避免安全事故的發生[5]。
4現階段我國煤礦安全監測監控系統存在的些許問題
相較于國外發達國家來說，我國在煤礦安全監測監控系統方面還存在一些不足之處，主要是研究時間較短，還需依靠外來先進的技術來消化，從而制約了我國煤礦安全監測監控系統的進一步創新。目前，監測監控系統存在數據傳輸受限、故障率較高等問題，針對這些不足之處要加以優化和改進，不斷提升監測監控技術的先進性，進而為煤礦生產的安全性提供保障。對此，本文將主要探討以下幾點問題：
4.1監控系統故障率較高
隨著煤礦開采現代化進程的加速，其生產過程逐步實現機械化、自動化，其生產能力、開采規格逐漸擴大，各種大型機電設備逐漸應用于礦井內部的生產當中。在煤礦開采量大的情況下，對于監測監控系統的應用更是日益頻繁，造成監測監控系統運行時間長、負荷量大，同時其功率也大幅增加，影響礦井內的監測監控設備的正常運行，最終造成系統故障，產生錯報、誤報等情況，為煤礦生產帶來不必要的安全隱患，不利于為相關技術人員提供準確的數據作分析。4.2數據傳輸受限現階段煤礦井內的各種情況日益復雜，需要監測的數據量大幅增加，這給監測數據的傳輸帶來了影響。這是因為監測數據的增加，導致了數據體量的增加，受傳統監測監控系統傳輸方式所限，其傳輸效率和質量受到一定的影響。在受到數據傳輸局限的情況下，監測監控系統的運行效率也會大大降低，致使生產效率和生產質量無法得到保障。
4.3監控系統智能化、自動化水平有待提高
隨著智能化時代的發展，各行業越來越重視應用智能化技術，而煤礦生產領域也不例外。受傳統技術的局限性，再加上我國煤礦生產對監控工作的不重視，從而導致監控系統的智能化水平不高，嚴重影響了監控系統的檢測效率，同時也無法滿足當前煤礦生產的需求。所以說，現階段的安全監控系統大部分智能化、自動化水平不高，綜合預防處理能力不夠完善；監測數據綜合利用率不高，監測數據不能充分得到利用、整理、分析，受條件所限實際數據不能實現即時共享等。
4.4監測監控設備水平參差不齊
現階段，我國煤礦企業多數缺乏瓦斯監控系統，不管是監測監控設備還是生產設備，都存在水平參差不齊的問題，一旦長期運行就會帶來諸多安全隱患，從而影響煤礦生產的效率，無法保證煤礦企業的經濟效益，同時也會阻礙相關數據分析工作的開展，為煤礦企業的監管工作帶來較大的難度。
5現代網絡技術煤礦安全監測監控系統組成
應用現代網絡技術的煤礦安全監測監控系統由各個工作分站、網絡中心、監控終端、系統服務器等多部分組成，整個系統主要負責完成信息的采集、分析、加工處理、信息傳輸及數據的監控，如圖1所示。
5.1系統服務器
系統服務器主要負責數據信息的處理和存儲。系統服務器將從各個工作分站采集到數據信息進行處理，分類存儲（如空氣中各種氣體含量、濃度，井內各生產設備運行狀況等），系統服務器內還應配置數據分析處理系統，針對各個工作分站實時傳送上來的數據進行數據分析，并與歷史數據進行對比[6]。
5.2數據采集與傳輸
數據采集系統主要由各種傳感器及采集器組成。通過各種傳感器可以實時檢測礦井內各種有害氣體含量及濃度，空氣濕度、溫度，礦井內各設備運行情況（如膠帶輸送設備運行是否正常，通風設備運轉是否正常等），采集到的信息經過加工處理會傳送到各個工作分站，由各個工作分站傳送至系統服務器[6]。
5.3路由器與防火墻
在煤礦安全監測監控系統中加入防火墻是為了給系統的安全運行提供保證。煤礦安全監測監控系統的運行基于互聯網平臺，其屬于公用平臺，如不采取有效的防范措施極易受網絡黑客的攻擊和病毒的侵入，為系統的安全運行帶來隱患。通過人為設置防火墻，對傳輸數據進行限制傳送，保證系統的安全有效運行。各工作分站與主站、系統服務器之間的連接需要由路由器來完成。路由器是連接各個工作分站、主站與系統服務器的樞紐，各工作分站的數據信息傳輸均通過路由器對傳輸通道暢通情況進行擇優傳送，確保信息傳送效率和準確性。
6現代網絡技術煤礦安全監測監控系統應用優勢
6.1成本相對較低，方便施工及后期維護
現代網絡技術煤礦安全監測監控系統與傳統的系統相比成本更低、施工及后期維護更便捷。傳統的監測監控系統通過電纜、光纜等傳輸方式進行數據信息傳送，需要在礦井內部根據地形布設大量線路，其工作強度較大、成本較高，如后期出現故障，其維護成本較高。而現代網絡技術煤礦安全監測監控沒有這種顧慮，通過提升傳統網絡技術的智能化程度來實現信息共享，不僅能夠保證信息傳遞的準確性，還可以節省大量的成本支出，以此來發揮出現代網絡技術的應用優勢，從而方便后期施工和維護工作。
6.2覆蓋無死角，傳輸無障礙
現代網絡技術煤礦安全監測監控系統與傳統的監測監控系統相比，其監測范圍更廣泛、可以做到無死角、全方位監測。傳統監測監控系統由于受地形因素制約，無法做到井內全范圍覆蓋，易留下監測死角；受傳輸方式所限，如線路出現故障，可能導致整個監測監控系統運轉出現異常。在煤礦生產過程中應用現代網絡技術能夠做到覆蓋無死角，改善原先傳統技術應用的不足之處，有利于實現傳輸無障礙，打破監測死角的局限，從而滿足現代煤礦生產的需求。
6.3數據的實時動態監測
將現代網絡技術應用到煤礦安全監測監控系統中，可以實現監測系統自動化、信息化。現代網絡技術具有傳送速度快、容量大、安全、便捷等特點，通過對井內數據的實時檢測、快速傳遞可對各種應急突發情況及時做出反應，以便提前作出防范措施及處理預案。現代網絡技術的傳輸容量較大，能夠允許大體量數據同時傳送。由于礦井內的特殊條件所致，井內需檢測因素眾多，空氣中CO、CO2、CH4等各種有害氣體含量及濃度，井內各通風口通風設備運行情況，膠帶輸送設備運行情況等各種需檢測因素較多，數據信息傳輸量較大，現代網絡技術的應用為此提供了技術支撐。
6.4數據存儲和管理
數據信息收集完成以后其存儲和管理工作也是煤礦安全監測監控系統中的重要環節。數據信息的監測需要長期進行，不僅需要對接收到的實時監測數據進行分析，還要通過歷史數據對其進行縱向比較、分析、匯總，積累煤炭開采經驗，對風險提前做出預測，完善系統預警機制。煤礦安全監測監控系統中數據存儲量巨大，對服務要求較高，現代網絡技術的應用為其提供了便利。
7應用現代網絡技術的煤礦安全監測監控系統發展趨勢探討
通過對傳統煤礦安全監測監控系統現狀的了解分析得知，其具有監測對象相對單一、硬件設備抗干擾能力不強、傳輸方式受限、軟件系統不通用等特點。隨著現代網絡技術的深入發展，煤礦安全監測監控系統必將借用其現代技術，向著更加現代化、智能化、綜合一體化、數據資源共享的方向發展。
7.1煤礦安全監測監控系統綜合一體化
煤礦安全監測監控系統綜合一體化的發展，要求系統網絡資源共享。目前我國煤礦安全監測監控系統的現狀是企業根據自身需求自行設計，不同礦井內部的安全監測監控系統硬件、軟件系統不通用，難以實現安全監測監控系統的綜合一體化管理和數據資源共享。今后煤礦安全監測監控系統應該對整體系統進行升級，提升硬、軟件設備的通用性、普遍性。
7.2煤礦安全監測監控系統信息數字化
現階段的數據傳輸方式多采用模擬信息傳輸，其傳輸過程容易受到外界因素影響，導致數據信息受損；其傳輸容量、傳輸速度受到限制，不利于大體量數據傳輸。數據信息數字化的傳輸方式采用多路傳輸，其抗干擾能力強，傳輸速度快、傳輸容量大，可以實現數字信號的無損傳輸。
7.3設備智能化升級
安全監測監控系統采用智能化傳感器。智能傳感器可實現各設備電路通用，同時安裝多個傳感器組件；可實現采集信息數字化傳輸，方便數據信息傳輸，有利于實現數據信息共享；可實現自動報警和自動應急處理能力，具有更強的安全性[7]。
8結束語
在煤礦安全生產中，現代網絡技術對瓦斯數據監測、機電生產設備監測有著至關重要的作用，可以實現對礦井內的生產、安全進行實時監測，保證井內的安全生產，有利于企業掌控生產的全過程。現代網絡技術能夠提高監測效率，拓寬監測范圍，有利于煤礦企業的生產和管理，為煤礦安全監測監控系統的發展指明了方向。
作者:羅金偉 單位:寧夏寶豐能源集團股份有限公司
