煤矿瓦斯事故智能预警系统优化设计

董金梅

（山西省潞安矿务局漳村煤矿，山西长治 04600）

0 引言

瓦斯事故智能预警系统主要基于互联网技术，对煤矿开采工作人员、相关开采工作设备、煤矿井下环境等对煤矿瓦斯的扰动情况进行实时监控和安全预防，有效运用更加先进的网络技术［1］，对整个煤矿井下开采工作环境进行实时性控制，有效保证煤矿开采工作中相关工作人员、工作设备以及工作环境进行协同化管理，从而保证煤矿开采工作的整体安全性和稳定性［2］。

1 瓦斯事故动态安全监控预警系统构成

煤矿瓦斯事故智能预警系统设计主要包含互联网技术以及物联网技术。从整个设计理念来看，该预警系统主要分为感知层、传输层以及应用层3 个构成层面，每一个工作层面的功能和作用各不相同，如图1 所示。应用层主要是通过计算机系统作为主要控制点，对设备工作过程中的各个管理工作数据进行有效汇总及分析，提高预警系统的整体工作准确度；传输层主要承担系统内部的网络通信结构，重点涵盖互联网系统、移动通讯网络以及卫星通讯系统等；感知层主要包含信息的收集和应用，基于RFID 标签读写器、传感器设备以及视频摄像等3 个不同的构成环节［3］，彼此之间独立运行，同时又存在一定的联系性，通过系统的协同运作，实现了整个煤矿瓦斯事故的实时性监控和预警功能。

2 功能优化设计分析

通过对瓦斯事故智能预警系统的内部构成展开了分析和研究，其中重点涵盖安全信息控制子系统、爆炸危险性动态预警系统、安全控制系统以及防爆专家系统等相关构成单元。

图1 煤矿瓦斯事故智能预警系统构成

2.1 煤矿安全信息系统功能

安全信息系统的主要功能是对煤矿井下的开采工作环境进行实时性监控和管理，同时对内部的相关数据进行有效收集和分析［4］，并对之前的相关工作信息数据进行有效维护及保存，为整个动态预警系统工作打下良好的基础。

2.1.1 煤矿井下工作人员考勤管理

基于移动网络技术，通过无级接入和骨干光纤网络组合的形式，以及通过CIFI、TCP/IP 通信协议，对GIS 地理信息技术进行有效应用，实现整个智能预警系统的高效化运作［5］。在实际工作过程中，主要功能是对进入到矿井以下的工作人员进行人身定位以及相应的考勤管理工作，对进入煤矿井下的工作人员可以提供人员姓名、性别以及相关的工作信息等，同时对井下工作人员的进入时间以及在井下的详细工作轨迹信息进行有效地记录，制作成相应的记录表格，如表1所示。

表1 煤矿井下工作人员记录表

2.1.2 瓦斯地质信息分析

瓦斯地质信息分析工作主要是针对煤层中瓦斯具体含量大小以及分布规律来进行准确分析，从中可以得到煤层中瓦斯的实际含量大小，以及瓦斯压力等直线变化状况，可以对该煤层地质构造状况及其瓦斯影响范围加以确定。通过瓦斯聚集点分布的统计和分析，有效得出煤层内部瓦斯参数分布状况，相关工作人员可以通过使用便携式瓦斯传感器，将煤矿井下的瓦斯浓度含量进行准确检测，检测完成后的数据直接传输到终端系统中进行分析和储存。通过这种方法可以实现对每一层中的瓦斯源头进行有效检测，有效运用系统检测工作结果对其进行综合分析和研究。

2.1.3 机电设备信息分析

由于煤矿井下的工作条件差异性，造成了煤矿井下机电设备的类型相对比较复杂，提高了机电设备工作的危险程度［6］。在该工作模块中，主要针对煤矿井下各个机电设备进行全方位地统计和分析，保证相关工作设备的检修维护以及检查工作的顺利进行，并将检测所收集到的信息数据及时传输到终端网络系统中进行信息共享。通过这一方法，可以对煤矿井下机电设备所产生的各种故障问题进行有效分析，进而有效控制煤矿井下瓦斯爆炸事故的产生。

2.2 瓦斯爆炸危险性动态预警功能

煤矿井下瓦斯爆炸危险性动态预警系统主要分为趋势预警系统和状态预警系统两类。其中趋势预警系统涵盖了瓦斯超限次数、瓦斯超限上升率以及瓦斯状态预警等，依照瓦斯传感器的实时性运行工作状况，可以对煤矿开采工作面中存在的明火或火源等相关信息进行及时报警，有效防止出现更加严重的瓦斯爆炸事故［7］。

2.3 网络远程浏览功能

基于移动网络客户端可以有效实现网络浏览瓦斯爆炸预警结果，对瓦斯监测工作中的相关数据、通风系统的布局状况以及防爆措施等进行充分了解，同时还可以了解到电气机械设备的工作分布状况、煤矿井下的整体施工状态等，从而有效实现煤矿井下安全信息的实时性共享和使用［8］。

2.4 预防瓦斯爆炸的专家系统功能

煤矿瓦斯事故智能预警系统中，可以通过专家系统中的功能进行信息的实时性查阅，有效查询出相应的瓦斯爆炸事故标准，然后依照实际的工作状况制定出相应的瓦斯事故爆炸预防方案，并做好瓦斯爆炸事故后续的相关救援工作。煤矿瓦斯事故智能预警系统当中，专家系统起到了人体大脑的作用，主要针对煤矿井下各个环节的安全动态信息进行有效地收集和分析，是安全监测预警系统中非常重要的构成环节。

2.5 动态安全预警系统结构优化设计

在煤矿瓦斯事故智能预警系统中，安全信息数据库是其中的基础保障，同时也是保证其他功能作用的重要基础。该结构主要包含控制台、事故监控数据分析系统、图形浏览器以及瓦斯知识数据库等。通过该系统的有效应用，需要对煤矿原有的瓦斯监控网络进行有效改造和升级，运用先进的物联网技术，将无线传感器技术和无线宽带技术进行有效融合。

3 应用案例分析

某煤矿通过使用动态安全监测预警系统，在实际工作过程中的工作效果非常明显，同时陆续在其他的矿井中开始使用该系统。通过有效的工作调试以及半年的使用，整个瓦斯事故智能预警系统可以保持正常稳定地工作和运行。在实际工作过程中，传感器的工作稳定性还需要进一步优化。由于煤矿井下的工作环境相对复杂，经常会造成传感器所收集到的数据信息存在偏差，因此，对传感器工作灵敏度的优化设计至关重要，相关现场管理工作人员需要不断提高自身的专业技能，同时加强安全防护措施，需要对瓦斯事故智能预警系统的工作有充分了解，以此来保证整个智能预警系统的安全稳定运行。

4 结束语

本文对漳村煤矿的瓦斯事故智能预警系统进行优化，重点对安全信息控制子系统、爆炸危险性动态预警系统、安全控制系统以及防爆专家系统等相关构成单元的功能进行了优化设计，保障了智能预警系统的安全稳定运行。通过优化，实现了数据信息的有效计算和及时统计，真正起到了对煤矿瓦斯的实时监控和智能预警作用，有效提高了煤矿瓦斯监测工作的整体质量精度。