信息技术在煤矿瓦斯监测与预警中的应用

郑迎春 宋聪聪

摘 要：在分析信息技术在煤矿瓦斯监控工作中的应用动态基础上，探讨了当前信息技术在煤矿瓦斯监测与预警应用过程中存在的主要问题，构建了基于C/S网络结构的煤矿瓦斯监测与预警系统，以期实现对煤矿工作面瓦斯含量的监测和预警。

关键词：信息技术；煤矿瓦斯监测；预警

中图分类号：P208；TP389.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0167-02

虽然当前煤矿企业通过对企业安全生产工作的整顿与改革，使得煤矿的生产作业安全性得到了明显提高，但是依然存在一定的问题。在信息网络技术快速发展的背景下，在瓦斯监控和管理工作中合理利用信息技术，已经成为了大部分煤矿保证生产安全、提高生产作业效率的重要途径。

1 信息技术在煤矿瓦斯监控工作中的应用动态

从上世纪的八十年代开始，我国已经从西方国家首次引入矿井监控系统，并在部分大型煤矿中进行了使用。之后，根据引进系统的实际使用经验以及相关的技术研发基础，相继自主开发了KJ2、KJ4 等型号的监控系统，并利用WebGIS等技术措施实现了对煤矿瓦斯信息的监测管理，极大的提高了煤矿企业的生产效率，为煤矿的安全生产提供了有效保障。但是，在实际的技术应用、操作和系统管理工作中，依然存在着一些问题，主要包括这样几个方面：

①在应用信息技术开展瓦斯监测系统构建过程中缺乏一个统一的标准技术体系，因此在不同系统之间难以进行有效的信息融合，使得系统功能扩充难以持续进行；②在监测过程中系统、线路、传感器和电源故障等容易引发预警系统错误响应的情况；③大部分煤矿使用的监控系统多为综合型，主要是通过安全参数对瓦斯进行监控，不能掌握其中的主要细节，难以进行精确的预警与决策；④系统的传感器灵敏度不足，虽然当前瓦斯传感器的类型较多，但是依然以催化燃烧式传感器为主，寿命较短、稳定性较差，容易出现信息监控不全面的情况。

2 存在的主要问题

2.1 信息技术应用管理制度不够完善

虽然我国的社会经济得到了快速发展，但是煤矿企业在利用信息技术构建瓦斯监测系统的过程中依然存在着管理制度不够健全，管理措施不够完善的问题。尤其是在一些国有大型煤炭企业快速发展的背景下，众多的中小型煤矿经营发展空间缩小，受到自身利润空间的限制，通常不会使用先进的信息技术构建对应的监测网络，这些都使得信息技术的应用质量受到限制。因此，在利用信息技术对煤矿瓦斯进行监测的过程中应该根据企业自身使用过程中存在的主要问题，制定出相应的管理制度和规范，从而保证煤矿监测、预警的目的得以实现。

2.2 企业内部对信息技术应用管理不尽合理

信息技术及以之为基础构建的内部信息网络已经成为了现代煤矿企业开展瓦斯监测及管理工作的有效方法。信息技术、系统管理制度措施等都会对监测结果和预警效果产生对应的影响。但是，煤矿企业内部的管理机制才是影响信息技术应用水平的最根本因素。就目前情况来看，我国大部分的煤矿企业内部管理机制及管理理念依然存在着较为落后的情况，并没有完全实现市场化的经营，由于受到诸多行政因素的干预和影响，也没有形成独立的管理体系，导致瓦斯监测及预警应用技术的管理工作不到位，相应的信息技术不能得到有效的应用。

2.3 信息技术的应用水平参差不齐

在应用信息技术开展煤矿的瓦斯监测及预警工作中，煤矿企业自身是信息技术的使用及管理机构。为了保证煤矿瓦斯监测与预警系统的功能得以充分发挥，必须在煤炭企业的内部构建一个成员团结、技术力量雄厚的专业队伍。但是，由于此前煤矿企业每年都有很大的生产任务，大多数的企业在任务量的压力下以追求自身利益的最大化为目的，往往会以较低成本安排一些不具备专业信息技术能力、综合素质整体能力不高的人对瓦斯监测系统及相关设备的进行操作，这些人员的专业知识和技能达不到正常的要求，影响了煤矿瓦斯监测与预警系统工作效能地充分发挥。

3 基于信息技术的煤矿瓦斯监测与预警系统

3.1 设计技术

本文在构建煤矿瓦斯监测与预警信息系统的过程中，使用WebGIS、WSN 等信息技术实现了对煤矿井下工作面瓦斯浓度等相关参数的实时在线监测，并通过设置对应的阈值对瓦斯浓度进行预警。利用信息技术对系统的功能模块进行对应的扩展，通过加强信息系统的数据管理及数据分析功能，实现了该系统综合功能的提升。

同时，在系统的具体构建过程中还重点关注了设备安装的便捷性和入手的简单性需求。在构建监测系统及网络的过程中，首先应用WSN技术可以实现对人员不能到达的危险区域的远程监控，实现对煤矿工作面瓦斯浓度的全面监控，可以在尽量减少节点移动的情况下，实现对整个工作面的覆盖；然后再将各个传感器节点监测获得的信息利用WSN网络传送到地面，实现对煤矿工作面瓦斯的监控与预警处理。在这个监控过程中，瓦斯传感器通过自由组合构建成为相应规模的网络，并将数据传送到对应的中心节点，然后由中心节点发送到各个计算机终端，借助WebGIS技术对采掘现场的瓦斯分布情况进行监测与预警。

3.2 结构设计

以信息技术在煤矿井下的应用为基础，在网络通讯等技术和设备的支持下，在煤矿瓦斯监测与预警系统的结构设计中，主要使用了监控主机设备、传感器和WSN网络，在实施监测的过程中，如果需要监测主机与网络远程对接，那么只需接入Internet网络即可实现。

监控主机设备：煤矿井下瓦斯监测与预警系统使用的是C/S的网络架构模式，终端服务设备使用SuperMapIS.net 6，即地理信息发布与开发平台，通过设备的GIS接口将二次开发获得的相关功能模块嵌入系统中，丰富该系统的功能。同时，将监控主机设备与VisualStudio 2008结合起来，实现对客户端的开发，在服务器配置工作之前及时启用，并借助SuperMap Desk pro 6对采掘区域地图进行制作，为需要监控的采矿区域提供地图目录。

WSN网络：WSN网络中包含无线传感器节点、中心节点设备及监控主机等，构建成WSN网络的主要部分。在实际的煤矿开采工作中，由于受到地质条件的限制，井下的采掘通道通常是非常复杂的，因此要保障瓦斯监控与预警工作的安全性和可靠性并不是一件容易的事情，所以很有必要在采掘通道里根据地形情况和距离的远近分别安装一定数量的报警器，并利用传感器把他们连接起来，从而形成了一个局域性的信息流通网络，之后才能将该网络检测到的瓦斯含量信息及时准确地发送到地面，从而实现对瓦斯的在线监测与预警功能。

3.3 监测与预警系统运行流程

瓦斯监测与预警流程，如图1所示。

传感器网络利用分布在采掘工作面的节点收集各个具体位置的信息，然后将获得的数据信息发送到附近的中心节点，最终将数据和具体的位置识别号发送到主机中，并在可视化的界面中实时显示采集获得的信息。之后，在地图中采取分布式的方式将井下实时情况体现出来，最后在WebGIS 服务器中对数据和设备的识别号进行存储。一旦发现检测节点的瓦斯含量超出了预先设置的阈值，主机将立即发出报警，并在系统的显示界面上显示具体的报警位置，将该信号传送到对应区域，驱动报警设备，提醒在该区域中的人员立即撤离。当主机接入Internet之后，还可以实现对应数据的共享与远程监控，从而将煤矿各个采掘工作面的数据融合起来，实现系统的联动预警功能。

参考文献：

[1] 贺晓云. 浅析信息技术在煤矿瓦斯监测及预警中的应用[J].建筑工程 技术与设计，2015，（10）.

[2] 吴永善.浅析信息技术在煤矿瓦斯监测及预警中的应用[J].电子制作，

2014，（5）.

[3] 贺嘉玉.信息技术在煤矿瓦斯监测监控领域应用状况分析[J].科技资 讯，2007，（6）.