矿山安全监测监控系统应用探析

李大冬

摘 要：受地质条件、矿山开采恶劣环境影响，我国过去的矿井瓦斯气体监测主要由人工进行，同时落后发瓦斯监测设备，使得工人們只能手持瓦斯监测仪在现场开展人工检测工作。此外，因为各种不利条件，人工断断续续的检测瓦斯，不能及时的检测瓦斯环境下存在的问题，便不能及时且充分的监测井下施工环境下的瓦斯浓度变化，最后难以确保矿山生产安全。所以，本文以矿山监控监测系统存在的问题为基本目的，提出改造的讨论，及对监测系统进行改进的方案。

关键词：矿山安全监测;监控系统;应用

我国的矿山有着复杂的地质条件，主要是以井工矿山为主，矿山的数量和产量都很高，很容易引发和造成灾难。矿井企业的未来发展方向是信息化和数字化。物联网技术有助于建设数字式矿山，而且有助于实现全球感官环境，实现移动目标，协调控制、操作和管理，最终改进企业生产、经营和决策。

1 安全监控系统的现状

目前，国内主流的安全监控系统主要由中心站部分（主机、备机、监控软件、SQL Server数据库、打印机、录音电话、UPS电源、电源避雷器）、数据传输部分（网络交换机、通信光缆）、数据采集部分（监控分站、区域控制器、防爆电源）、终端感知部分（各种传感器、报警器、馈电断电器）等设备组成。系统主通讯采用“以太环网平台+总线”架构传输方式，从终端感知部分至中心站部分，中间经过监控分站、网络交换机等环节的数据转换，形成三级架构传输模式。系统具有模拟量（甲烷、一氧化碳、温度）和开关量（设备开停、馈电、风门）的数据采集、传输、存储、处理、显示、查询、打印、报警和控制等功能，可实现甲烷超限声光报警、断电闭锁和风电闭锁控制的作用。不同矿井由不同的部门（通风科、调度室、机电科、生产科、信息中心）负责日常设备安设、调校、巡检、故障处理等工作。

2 矿山安全监测监控系统存在的问题

2.1 安全生产现代化监测监控水平不理想

众所周知矿山处于困难的自然环境中，容易发生多种事故，矿山安全事故的受害者人数始终是世界上最高的。瓦斯气体事故在矿山安全事故中尤为常见，造成大量人员伤亡，并对巷道和矿井设备造成无法估量的危害，这可以说是对生产作业的破坏，还对工作人员的生命和安全也造成威胁。由于煤矿生产环境的特殊性和复杂性，与矿山生产安全有关的高难度因素，以及绝大多数矿山生产环境，使得生产安全形势更加严峻。中国绝大多数采矿生产仍依赖于劳动力，属于劳动密集型行业，无论是采矿生产还是地下的安全监控，都是由工人自己负责。现代监测和监视的普及率很低，覆盖率不到60%。由此可以看出，安全生产的监测和监视水平并不令人满意。

2.2 监控系统应用于生产中出现的问题

第一，生产管理者在安全生产方面没有引起重视，难以意识到矿山安全监控系统对矿山生产的必要性，没有专业的安全管理人才。第二，在矿山监测系统的任职人员中，有很大一部分人学历低，同时井上监测室的技术员在业务知识与责任心方面较为差。第三，相关人员对于监测系统等日常管理，以及维护系统方面存在不足之处，造成其系统的传感器性发挥的作用差以及数量缺少。在日常管理方面，企业没有引起重视，没有专业的技术人员进行对矿山环境等进行及时监控监测，并进行定期的抽查与考核相关监测监控系统的技术人员。另外，矿山企业内部存在监控制度不健全的问题，比如监控信息处理报告制度存在不足之处，却没有及时的拿出完善的保护方案来解决此问题，同时相关的检测产品缺乏防爆产品的检验，维修也不及时。

2.3 监控运维队伍及业务能力参差不齐

矿山的运维队伍是保障系统正常运行的主力军，目前，大部分矿井存在运维人员配备严重不足，专业技术人员较少，人员技能参差不齐的情况。另外，现有运维人员由于对相关行业标准要求了解不够，导致设备安设不规范、维护不到位、系统故障处理不及时、内业资料填写不及时不完善、巡检不到位等情况的发生。

3 矿山安全监控系统的应用

3.1 安全监控系统建设及传输平台的搭建

安全监控系统的建设及传输平台应实行高标准、高门槛的准入制。在方案设计和设备选型时，井下应按照“一网一站一根线”、地面中心站应按照“一张图一张表”的思路进行系统设计建设。采用两级架构的传输模式，即从终端感知部分至地面中心站的网络层级为两级，选择多功能区域控制器设备（具有多路光口、电口监控数据采集、人员定位数据采集、电力信号采集、广播信号采集等功能），安设具有多信息上传、定位、自诊断排除功能的无线、激光等高精度、低功耗传感器。从设备选型、系统建设上做到装备最前沿，监测数据最精准，传输平台最稳定，为全面实现精准监测打下坚实的基础。

3.2 物联网监控生产线的实时安全

工业电视监控网络系统是数字化矿山的重要组成部分。它采用各种先进的监控设备，在井下安装摄像头，能够全面监控矿山区、煤储库、输送机和重要地面区域，监控信息可以传送到调度室。各个现场监控管理人员能对各生产线进行动态监控，发现问题及时解决。这个系统是一个基于互联网的系统，也是一个能够不接触测量煤炭产量来进行计量的设备。这个系统通常用于矿山开采中存在瓦斯或煤尘爆炸危险的场所，还能够连续自动测量输送带上散料的流量和堆积重量。

3.3 增强应急联动有效性，应对紧急状况

如果线路发生故障，必须要进行断电时，在现场的相关工作人员必须进行撤离，撤离到安全区域，防止出现人员伤亡，必要时可以进行警报处理。如果瓦斯超出限额范围，那么就会产生有毒气体，如果甲烷超过限制范围，也会产生危险性气体，形成极大的安全隐患。所以针对这种情况，可以进行集中的广播以及数据定位，在大范围内进行全方面的安全监控，尽最大限度保障人员安全，还可以对危险因素进行广播播报，让处于危险地区的人员意识到，已经发生危险，或者已经有危险因素的存在，及时告知当地人员尽早撤离。还可以利用大数据分析系统，分析具有危险因素的区域，并且及时的对该区域的人员进行有效的人员定位，组织安全撤离，一旦有人员遇害，也可以通过人员定位来进行搜救。在此基础上，利用无线电数据分析系统，对救援情况以及现场情况进行分析，人员定位以及安全搜救是否有序进行。

3.4 运维精准

第一，按照矿井实际情况，优化建设方案，实时调整设备线路的布局，按要求安装监控设备的类型和数量，确保监测无盲区;第二，定期对监控设备的调校、测试、维修、通信线缆、接线盒进行巡检，确保监控设备运行正常;第三，井下监控设备的外部供电电源尽可能地使用专用电源，确保供电电源可靠，定期对监控设备备用电池进行更换;第四，定期对监控机房进行检查，确保UPS电源、外部交流供电、设备接地等环节可靠，防止因静电等原因导致监测数据不准确;第五，定期对系统软硬件程序进行更新升级，确保软硬件无漏洞，定期对管理、操作、维护人员进行针对性的培训，熟悉行业标准、技术指标，不断提高技术人员的业务能力和技术水平。

4 结束语

如今，人们越来越重视矿山的安全开采，矿山的安全开采直接影响到公司未来的发展，而矿山物联网技术的应用可以更好地定位矿山开采中的移动目标，矿山数字化建设与相应的技术相结合，加强了物联网技术在矿山数字化监控系统和矿山环境实时安全监控中的应用，井下人员和生产的联系，意识到了煤炭能源信息化的发展是物联网技术在数字矿山建设中的应用，是实现矿山综合自动化发展的最终趋势。

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