“互联网+”背景下的矿井通风系统管理研究与实践

王义强

（山西煤炭进出口集团有限公司，山西 太原 030006）

随着信息化技术不断发展，我国提出深刻把握“互联网+”时代大融合、大变革趋势以加快新一代信息通信技术与工业深度融合为主线，以实施“互联网+”制造业为重点，以高速宽带网络基础设施和信息技术产业为支撑，不断打造新形势下产业竞争新优势。煤矿通风系统安全高效运行是煤矿安全管理的生命线，其直接决定了矿井井下一线劳动人员的人身安全与煤矿生产效率，在煤矿实现“互联网+”智能化管理的首要步骤就是实现煤矿通风系统管理的智能化，同时也为煤炭企业安全生产奠定夯实之基。

互联网技术、智能手机技术日益成熟及壮大发展，为煤矿通风安全管理的各种数据互联互通创造了有利的条件。在传统的通风系统管理方式中，人盯人、人盯设备、人工采集数据的方式效率非常低下，信息流传递不畅通，已经远远无法满足现代化矿井通风安全管理的需要。各个煤矿都在瓦斯监控、风流检测、风速测定等各个方面投入了大量的财力、物力、人力，取得了一定的效果，但是各个子系统均自成体系，独立运行。如何使各个系统的信息互联互通，打通信息流传递的“最后五百米”，使得煤矿通风系统管理技术整体提升到一个新的高度，降低综合管理成本，使得煤炭企业发展紧跟时代发展的潮流，成为当前煤炭企业管理的当务之急。

1 工程概况

左云长春兴煤矿是山西煤炭进出口集团控股的国有股份制企业。矿井位于山西省大同市左云县小京庄乡境内，井田南北宽3.5km，东西长7.5km，面积19.8km2，批准开采16#～25#煤层，可采煤层4层，22#为主要开采煤层，煤层厚度为9～12m，主要是气煤和长焰煤。井田地质储量3.46亿t，可采储量2.25亿t。矿井设计生产能力240万t/a，服务年限为67年。为积极响应国家关于“互联网+”制造业的号召，并实现长春兴矿“安全精干高效、低成本运营”的管理理念，必须对该矿的通风系统进行智能化升级，构建“互联网+”背景下的矿井通风系统管理大系统，将原有多个自成体系的子系统，升级改造，融合成一个整体，通过终端平台可以实时观看相关数据，调取技术参数，同时也便于上级职能部门随时监管、监督，实现安全管理由静态管理向动态达标的转变、由被动管理向主动管理的转变、由现场管理延伸全方位、全时段管理的转变。

2 “互联网+”矿井通风管理系统的建设步骤

第一个阶段是通风管理系统的开发阶段，就是系统调研煤矿通风系统所有子系统，在子系统内部形成数据统一与基本融合。

第二个阶段是大数据、云储存阶段，就是利用互联网技术，将矿井通风系统内各个子系统的数据上传、共享、分析。

第三个阶段是物联网阶段，就是将所有设备与互联网相连，进行信息的交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

第四个阶段是通风系统管理与监测人员“无故障不下井”阶段。

3 “互联网+”煤矿管理的建设

3.1 “互联网+”瓦斯监控系统

通过匹配数据接口，进行参数采集，将井下瓦斯浓度、主通风机开停状态、风压、风速、风门开关、温度、CO含量、井下巷道含氧量、烟雾监测等各项安全生产所必须监控的数据实时上传到互联网管理系统中，实现数据的实时共享，同时便于相关管理人员、区队、班组、作业人员在PC终端、手机终端、智能电视终端上随时查看这些与安全生产息息相关的数值参数，及时发现安全生产过程中的隐患，解决了以往只能在调度室或有限的几个区域进行监控导致信息流不畅所带来的安全隐患。

技术实现由以下内容组成：

按照数据接口实时读取监控信息数据，并对数据进行容错检查，防止异常数据的干扰影响。

通过自定义的数据上传接口，将获取到的监控信息数据加密上传到指定的管理服务器中，防止网络上对数据的非法窃取与篡改。

管理服务器接收到实时上传的数据并解密后，按照煤矿实际管理需要对监控数据进行分类汇总，对于超限数据形成报警信息，通过消息发送到智能终端平台进行实时报警，同时可按照使用需要以短信、微信等方式发送到主要负责人及主要管理人员手机上。同时在智能终端平台（含监控电脑、智能手机、网络电视等）实现实时数据查看、统计分析等各项必要的功能。

3.2 “互联网+”主通风机远程监测系统

主通风机原有监控操作系统模式为本地PLC+操作台按钮控制，根据现场实际情况，利用西门子WinCC组态软件与PLC300可编程控制器点表对接，将操作台按钮进行组态虚拟操作，同时为了保障主通风机运行切换可靠，增设一键启动及停止功能，有效缩短主通风机切换时间及因人为操作不当导致无法正常切换事故的发生。

主通风机远程监控系统可以实时监测运行数据（电流、电压、风量、负压、电机轴承温度、定子温度、风机振动等），查看历史曲线、故障曲线和具备报警功能。

3.3 “互联网+”束管监控系统

JSG-6型井下自燃火灾束管监测系统是利用抽气泵和一束多芯的塑料管缆远距离的抽取监测地点的气样，利用专用气相色谱仪进行全自动进样分析，实时测定各测点的气体（常量：O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、C2H2；微量：CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C2H2）组分浓度，同时可以对监测地点煤自燃过程中标志气体浓度超值时发出警报的成套装置。主要由地面气体分析中心和井下束管取样系统组成。可以实现早期预测预报煤层自然发火，连续监测煤自燃过程中标志气体组分、浓度变化规律，防止自然发火和瓦斯爆炸；判断密闭火区的发展情况和火区熄灭程度，为启封火区提供科学数据；在采用惰气防灭火作业中，跟踪了解作业区惰化情况，为灭火措施提供保障。

4 实施效果

长春兴煤矿在通风系统管理方面取得了显著的成效，有效地提高了矿井现代化管理和安全监控管理水平，极大地提高了生产效率，降低了成本。“互联网+”煤矿通风管理系统有效将各项管理数据、资源进行对接，其效果可以概括为：随时随地、实时动态；及时准确、没有障碍；直观现场、减少误报、避免失真；降本增效。

5 结论

长春兴矿在进行“互联网+”通风管理系统升级后实现井下全方位直观动态监管，煤矿通风系统管理层可以实现对井下通风系统进行实时视频化监管，摆脱了地点与时间限制；实现工作流程简易化，通风系统工作员只需在地面进行数据分析与记录即可，降低了人员的劳动强度；实现降本增效双丰收，降低了通风部门的工作人员人数，年节省人员费用30余万元，提高了效率与效益。