制定监控系统升级改造标准加快煤矿信息化建设步伐

山东煤矿安全监察局 田学起

为深入贯彻落实《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》，加快推进升级改造工作，根据《国家煤矿安监局关于印发〈煤矿安全监控系统升级改造技术方案〉的通知（煤安监函〔2016〕5号）》《国家安全监管总局办公厅关于印发〈煤矿安全生产在线监测联网备查系统通用技术要求和数据采集标准（试行）〉的通知（安监总厅规划〔2016〕138号）》和《煤矿安全规程》的等有关规定，山东煤矿安全监察局编制了《山东煤矿安全监控系统升级改造技术方案实施标准》（以下简称《实施标准》），旨在规范山东煤矿安全监控升级改造工作，提高安全监控系统性能性，增强煤矿安全保障能力。同时，借助升级改造，推进煤矿安全生产 “一张网、一张图、一张表、一盘棋” 信息化建设，促进煤矿运行信息化手段提高安全生产技术水平，加快煤矿数字化、信息化、智能化建设。

1 出台背景

国家煤矿安监局印发了《煤矿安全监控系统升级改造工作方案》后，山东煤矿安全监控局召开专题会议研究，成立了升级改造领导小组，对全省煤矿开展了一次以安全监控、人员位置监测和应急广播三大系统为主要内容的专项监察，到中国矿业大学、重庆、河南等地专题考察调研安全监控系统、井下通讯融合等方面的先进技术和装备，清楚掌握了山东煤矿安全监控使用现状、存在问题和技术发展状况。

经认真调查研究发现在升级改造技术方案13个方面中，存在深化、量化不够明确，升级改造后易出现“八国九制”，不利于系统数据统一，不易于与山东煤矿事故风险分析平台对接。需结合山东安全信息化建设和煤矿实际，在国家局技术方案基础上，制定出台符合满足山东需求的升级改造实施方案。针对这一情况，山东煤矿安全监察局成立了监控系统升级改造专业技术小组，明确了总体思路、遵循原则和技术保障。

2 总体考虑

2.1 《实施标准》制定思路

密切结合煤矿实际，着眼煤矿信息发展趋势，以推广新装备应用、推动系统融合、满足信息化建设为重点，提升安全监控系统技术性能和安全可靠性，提升煤矿安全技术水平，拓展煤矿安全监察执法方式，督促煤矿主体责任落实，满足安全生产需要。

2.2 《实施标准》制定原则

以“政府主导、企业协助、技术先进、经济实用、可操作强、符合实际”为原则，编写了实施标准初稿，与煤矿企业、生产厂家座谈讨论征求意见，多次修改形成《实施标准》，试点试行后，发布推广实施。《实施标准》编制要求：按照相关安全规程和规定，在保证可操作性的前提下，尽可能采用目前先进适用的技术，并适度超前，同时充分考虑利用现有设备、数据和网络等资源，避免重复建设，节约资金。使采用《实施标准》新建的系统在煤矿煤矿安全生产的同时能够最大限度适应煤矿长远发展需要。

2.3 《实施标准》推进重点

（1）促进新装备新技术推广应用。目前安全监控系统所参考的设计标准是2006年颁布的，至今已有十多年时间，随着科技技术发展和煤矿现代化水平的提高，标准、设备和系统均已落后，存在检测数据不准、传输信号不稳定等诸多问题。而在这十多年里，新技术不断涌现。先进的激光检测技术，以其精准的检测特性、更长的使用寿命，在各行业均已普遍应用。“大数据分析”作为一种科学的分析方法，整合数据并发现隐藏在数据背后的价值信息，为理性判断和决策提供依据，并已开始在医疗、交通等领域得到应用并发挥了重要作用。煤矿企业，作为高危行业，作为能源供应的基础，更应该提供标准，尽快推广应用数字传输、大数据分析和激光传感器等新技术、设备，尽早享受新技术所带来的方便和安全，让人们彻底摆脱“谈矿色变”的传统思想。

（2）促进系统融合联动信息共享。以安全监控系统升级改造为切入点，首先实现安全监控、人员位置监测和应急广播三系统有机融合，再根据安全需要，实现矿井各子系统的整体有机融合，实现地面中心站分析控制的预测预警及相应子系统的互联互通互动，按照矿井灾害性预防计划的预案，实现安全生产。

（3）拓展执法方式实现远程监察。借助升级改造，做到安全监控和人员位置监测数据信息上传至山东煤矿事故风险分析平台，实现远程监察，拓展监察执法手段。通过登录山东煤矿事故风险分析平台，远程查看两系统运行状况和数据。通过查看系统运行状况，督促煤矿企业加强两系统管理和维护，减少漏报、误报、中断等现象，提高系统运行的可靠性。通过对煤矿井下瓦斯、一氧化碳浓度升高甚至超限报警等异常情况的处理跟踪，监察煤矿企业应急处置情况。通过人员位置监测系统，监察煤矿领导带班下井制度落实情况和煤矿生产组织情况。通过对煤矿安全监控系统、人员位置监测系统进行适时远程监察，即履行了国家监察职责，更督促了煤矿企业落实安全生产主体责任。

3 主要内容

《实施标准》从“传输数字化、采用先进传感器技术及装备、防护等级、完善报警断电等控制功能、多网多系统融合、格式规范化、数据应用分析和联网要求”等14项内容明确了要求，进行了细化、量化。主要体现在九方面：

3.1 传输数字化方面

要求所有模拟量传感器至分站的传输必须是数字化，分站连接模拟量传感器的接口必须为数字接口，对智能传感器、非数字化传输传感器的数字化改造提出了明确要求，实现监控系统数字化，促进智能传感器发展。尤其是对智能传感器要求具有故障自诊断功能，同时并建议煤矿企业优先采用具有在线标校、即插即用、地址重复提醒功能的智能传感器。

3.2 采用先进传感器技术及设备方面

要求采用低功耗激光传感器、自诊断型传感器和多参数传感器，根据矿井类型对上述传感器配置位置和安装数量进行详细规定。比如“省属低瓦斯矿井至少2个采煤工作面回风隅角、工作面、回风巷和4个掘进工作面及回风流安装使用低功耗激光甲烷传感器。核定能力120万t/a及以上的市县属低瓦斯矿井至少2个采煤工作面回风隅角、工作面、回风巷和4个掘进工作面及回风流安装使用低功耗激光甲烷传感器。核定能力120万t/a以下的市县属低瓦斯矿井至少1个采煤工作面回风隅角、工作面、回风巷和2个掘进工作面及回风流安装使用低功耗激光甲烷传感器。矿井安装使用的多参数传感器应不少于2台”等等。

3.3 完善报警断电等控制功能方面

一是要求实现分级报警。根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等或两种及以上组合进行设置分级报警，发出不同等级声光报警，以更准确通知井下人员当前危险程度，级数不低于四级。同时，井上下报警要保持一致，语音报警器通过语音提示报警区域、报警参数、报警级别等信息，监控系统主机报警信息栏按颜色进行等级区分。提出各级的报警浓度、持续时间可根据煤矿实际情况设置，并给出了实现示例效果表。

二是推行逻辑报警。根据巷道布置及瓦斯涌出等内在逻辑关系，实施逻辑报警，促进各类传感器的正确安装、设置、维护，监控系统的正常使用。要求根据《煤矿安全规程》相关规定，结合矿井实际设置具体逻辑关系，系统软件具备逻辑报警设置界面，且能同时配置不少于 3 组逻辑关系。如进风巷的瓦斯浓度高于回风巷的瓦斯浓度，有违正常逻辑，应报警。

三是完善就地断电功能。加强馈电状态监测，推行区域断电。要求系统必须按照《煤矿安全规程》《煤矿安全监控系统通用技术要求AQ6201》提供完善的本地断电、异地断电、风电闭锁、瓦斯电闭锁、煤与瓦斯突出报警及断电闭锁功能，系统应使用性能可靠的馈电检测传感器，能实时显示当前馈电状态。要求根据瓦斯涌出、超限发展的态势，由局部断电延展到区域性断电。

四是增加一氧化碳报警。结合山东煤矿实际，要求系统可根据一氧化碳浓度、超限持续时间、超限范围等，设置不同的报警级别，实施不同的分级响应，有效预警采空区自燃。

3.4 支持多系统多网融合方面

要求实现井下有线和无线传输网络、监测监控与GIS技术有机融合的同时，规定了在地面统一平台上必须融合的系统有：环境监测、人员位置监测、调度通信和应急广播，同时规定更换新的安全监控系统应优先采用井下融合方式和新建矿井必须采用井下融合方式。

3.5 格式规范化方面

要求系统主干网应采用工业以太网，主干线缆分设两条从不同井筒或者一个井筒保持一定间距的不同位置进入井下，严禁安全监控系统与图像监视系统共用同一芯光纤。同时，系统升级改造后，应符合《煤矿安全生产在线监测联网备查系统通用技术要求和数据采集标准（试行）》（安监总厅规划〔2016〕138 号）和《山东煤矿安全监察局煤矿事故风险分析平台项目基础数据规范》，提供数据联网接口，满足山东省煤矿安全生产信息数据联网要求，并按统一数据格式进行上传。

3.6 增加自诊断自评估功能方面

要求系统定期自诊断和自评估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题，规定了自诊断内容，包括：传感器和控制器的设置、定义诊断和评估功能，气体类模拟量传感器维护、定期未标校提醒功能，模拟量传感器、控制器、电源箱、分站等设备及通信网络的工作状态检测功能，中心站双机热备、数据库存储、模块通信等自诊断功能。

3.7 加强数据应用分析方面

要求系统升级改造后必须具备数据分析与应用功能，对传感器间的关联性进行分析，对伪数据进行标注，对异常数据进行分析，并实现数据分类汇总统计，包括：传感器标校期间的数据分析功能、异常数据分析功能、瓦斯涌出和火灾等的预测预警功能、根据融合系统情况提供综合数据分析、显示功能和能与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据功能。

3.8 应急联动方面

要求在瓦斯超限、火灾、断电等需立即撤人的紧急情况下，应自动与应急广播、通信、人员位置监测等系统应急联动。通过井下应急广播系统通知危险区域人员撤离；通过人员位置监测系统双向紧急呼叫功能，自动通知危险区域人员进行撤离等。为提升应急联动效果，提出了矿井应在采掘工作面人员活动区域增加人员位置监测读卡器。

3.9 联网要求方面

对联网上传网络链路性能指标和网络上传硬件设备提出了明确要求。比如：网络链路（VPN或专线）性能指标不低于上传带宽〉 20M、到省级数据中心服务器延迟≤100ms、服务质量（QoS）≥20M、到省级数据中心服务器丢包率≤3‰等，还应满足联网主机双机热备。

4 实施效果

《实施标准》出台后，山东煤矿安全监察局选定14处煤矿进行标准示范试行。14处煤矿共安装激光甲烷传感器232台、多参数传感器共计20台、12处实现地面融合联动、2处实现井下融合联动。在示范试行中推广应用了低功耗激光甲烷传感器等新技术装备，实现了数字传输和系统间应急联动，实现了数据统一上传，提高了防护等级和系统性能指标，增强了抗电磁干扰能力，达到了监控系统升级改造目标，为安全生产提供了更可靠保障，有力证明了《实施标准》先进性、适用性和可操作性。后在2018年3月份召开的山东省煤矿安全监控系统升级改造推进会上进行了全面推广实施。从实施效果来看，《实施标准》不仅满足了山东煤矿监控系统升级改造需要，更加快山东煤矿信息化建设步伐。

5 几点体会

通过《实施标准》起草初稿、征求意见、修改下发、实行实施到全面推广，困难重重，厂家之间协议接口的争论与协商，煤矿企业长远投资的不解与困惑，历历在目。《实施标准》出台并进行实施，从长远看还有不少需要补充完善的地方，但收到预期效果，主要有三方面体会：一是制定《实施标准》对监控系统升级改造和煤矿信息化建设至关重要。没有《实施标准》对新技术、新设备使用要求的细化量化，就没有新技术新设备的推广应用。没有《实施标准》对融合联动的强制要求，升级改造后，还是多处“信息孤岛”，应急响应无法落实。《实施标准》对升级改造进行了规划统一，为煤矿信息互联互通和共享打下坚实基础。二是《实施标准》制定实施过程是监察机构、煤矿企业和生产厂家三方沟通交流相互加深理解的过程。在制定过程中，生产厂家希望出售更多设备获取更大利润，煤矿企业希望满足生产减少投资，监察机构希望推广先进安全理念实现安全生产，体现在《实施标准》细节内容的争论上，最后在各方充分交流的基础上，各方统一了思想，形成了共识。三是《实施标准》是一个动态的标准。在不断实施实践中，会遇到新的问题，需要新的标准，在技术不断更新中，会有更先进成熟技术需要补充完善，制定、执行和不断完善的过程，就是不断提高科技水平、提高管理水平、提高经济效益和提高安全保障的过程。