计算机智能监控系统在现代煤矿生产中的应用

◆李强 闫飞

计算机智能监控系统在现代煤矿生产中的应用

◆李强 闫飞

（陕西省榆林市榆能集团榆神煤电有限公司 陕西 719000）

在煤矿生产中应用计算机智能监控系统不仅能够提升煤矿生产管理效率，还能减少煤矿伤亡事故，是现代煤矿生产行业的发展趋势。本文首先介绍传统煤矿生产监控系统中存在的问题，然后分析计算机智能监控系统的工作原理、通信设计特点和用于煤矿生产的优势，最后对计算机智能监控系统在现代煤矿生产中的具体应用进行探讨，希望能为有关企业提供一定参考。

计算机智能监控系统；煤矿生产；应用

近年来，随着各种先进技术和机械设备的应用，我国煤矿行业已经基本实现现代化生产作业，但同时煤矿生产的管理问题和安全问题也日益突显。计算机智能监控系统是综合利用计算机技术、信息传输技术以及传感器技术等最新技术进行远程监视控制的系统，该系统的应用为现代化煤矿生产提供了全新的管理技术手段。

1 传统煤矿生产监控系统中存在的问题

传统煤矿生产基本依靠人工来完成，输送机大多为带式输送机，其控制方法比较单一，启动和停止都需要工人手动控制。由于煤矿生产工作环境比较恶劣，输送机极易发生故障，常见的有输送带断裂、输送带打滑、输送带运输方向偏移等，如果输送机工作过程中发生故障没有被及时发现和处理，可能会影响整个生产链的有序运行，给煤矿生产带来经济损失甚至发生重大安全事故。

为了解决人工控制的缺陷，煤矿生产企业逐步推进监控系统的应用，但传统的监控系统也存在一些不足。比如早期的模拟视频监控系统，也称为闭路电视监视系统，监控范围只有100米左右，虽然可保存视频、音频和图像，但存储的内容只能在监控中心才能看到。再后来的数字视频监控系统，其监控范围扩大，可以进行远程视频传输与回放，还具备了自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能[1]，但大多用的是局域网，不能通过互联网实现信息共享，不利于上层管理者对煤矿系统的现代化统一管理和统一调度。

2 计算机智能监控系统的工作原理和优点

2.1 工作原理

计算机智能监控系统是依托于计算机技术、信息传输技术以及传感器技术等多种现代化技术手段，对煤矿生产链进行综合监测和控制的系统。该系统由中心站、信息传输装置和传感器执行装置三大部分构成，工作原理是：布置在煤矿生产现场的传感器对监控范围内的工作环境、机械设备的运行情况进行监测，并将监测到的图像、声音、视频等信息通过传输设备传递给中心站，然后系统中心对接收到的信息进行分析处理，并根据分析结果发出相应指令，以此来实现对煤矿生产的远程智能监测与控制。计算机智能监控系统结构如图1所示。

2.2 通信设计特点

计算机智能监控系统利用计算机进行串行通信来实现对煤矿生产的监视和控制。从通信设计角度来讲，该系统由上位机与下位机两个部分构成。下位机包括工业用单片机、传感器及其连接件、电源电路和放大电路、A/D转换电路、报警输出电路等硬件。下位机将采集到的煤矿生产情况转换为光纤信号后传送到上位机中，上位机连接的计算机对光纤信号进行识别解码，并将解读结果以图像、声音、视频等形式展现在显示屏上，如果计算机分析发现下位机传送的信息包含故障信号，就会控制上位机连接的报警器发出相应警报，同时根据诊断出的故障类型自主下达处理指令。

图1 计算机智能监控系统结构示意图

在计算机智能监控系统中，大多采用“一对多”的通信形式，即利用一台上位机通过多个下位机对煤矿生产现场的多个生产环境和机械设备实施监视和控制。为了保证系统通信有序进行，避免因上位机、下位机之间发生通信冲突影响监控效果，在实际应用中需要采用2级通信形式，在上位机和下位机之间增加控制中心一环。下位机采集到的现场信息要先发送给控制中心，然后控制中心再传送给上位机，同样的，上位机发送的控制指令也要经过控制中心再到达下位机的智能终端，这样将控制中心作为上、下位机之间的缓冲环节，可以有效提升上位机和下位机之间的通信稳定性与可靠性。

2.3 计算机智能监控系统的优点

相比于人工控制和之前的模拟视频监控系统、数字视频监控系统，计算机智能监控系统具有以下优点：

（1）智能监控系统代替了传统的人工手动控制，利用多个传感器和传输设备实现了对煤矿生产链的全面监测和控制，监控效果大大提升，既优化了人力资源配置，又能避免人工控制发生安全事故。

（2）智能监控系统对煤矿生产设备工作情况信息的监测和传输更加清晰、及时，在设备发生故障后能够迅速发出反馈指令，防止故障造成的损失进一步扩大。

（3）智能监控系统实现了远程操控，同时利用互联网技术实现了监控信息共享，有利于对煤矿系统的现代化统一管理和调度。

3 计算机智能监控系统在现代煤矿生产中的具体应用

3.1 实时显示现场工作情况

实时显示监测信息是计算机智能监控系统的基本功能。煤矿生产企业可以将下位机设置于主井口与副井口、各个出入口、掘进区、监控室、采煤区与井下通道、机房等地点，全方位覆盖煤矿生产作业的各个环节，下位机将采集到的音视频信息经过初步处理传递给上位机，上位机对收到的信息进行特殊处理后以音视频的形式显示在屏幕上。这个过程保证了信息采集、传输和显示的可靠性，且在屏幕上显示的矿井环境情况和设备工作状态与现场实际情况保持一致，使监控人员通过系统能够实时、准确地了解到煤矿现场的作业情况。

3.2 智能判别设备运行故障

带式输送机是现代煤矿生产的主要设备，其故障的监测和防治对于煤矿生产企业的正常运行具有重要意义[2]。煤矿企业可以利用计算机智能监控系统对输送机故障进行智能化判断，从而提升故障处理效率。具体方法是：将输送机常见故障如打滑、断带、纵撕、跑偏、堆煤等，通过程序的编辑对应到相应的字节上，当输送机发生故障时，监控系统根据相应的字节来判别故障类型，进而对故障进行智能的分析判断，同时提出应对策略，为工作人员提供参考。

3.3 输送机的自动化控制

智能控制是计算机智能监控系统另一基础功能，煤矿企业利用这一功能可以实现对煤矿生产链上各设备工作状态的自动化控制。以输送带张力的自动化控制为例，下位机将输送带张力值转换成数字量并传递给上位机，上位机将获取到的数字量与预设的上、下限数字量进行对比，当发现张力超限时迅速给出相应的报警信号与触点信号，而触点信号既可用于输送带电机正反转的控制，也可用作输送带电机的开关信号，完成对输送带张力的自动化控制。

3.4 在井下环境控制中的应用

针对计算机智能监控系统具有的远程控制设备运行的功能，可以将该系统用于井下环境智能控制的工作中。下面以智能控制矿井中粉尘浓度为例进行说明。

在煤矿开采区的主要回风大巷中安装粉尘浓度传感器、电磁阀供电开关、防爆电磁阀和喷雾洒水装置，计算机接收到粉尘浓度传感器传送的信号后进行数据分析，以图表等形式展现出来，同时根据井下巷道内的实时粉尘浓度来确定是否需要喷雾洒水以及何时停止喷雾洒水，并下达相关指令。当粉尘浓度达到一定上限时，井下分站对电磁阀供电开关执行断电动作，电磁阀供电开关选用常闭状态供电，随即防爆电磁阀在供电状态下打开供水管道通路，喷雾洒水装置开始工作；当粉尘浓度回落到某一数值后，井下分站对电磁阀供电开关执行复电操作，电磁阀供电开关控制电路转换为开路状态，防爆电磁阀失电，其控制的供水管路被切断，喷雾洒水装置停止工作[3]。

3.5 应用注意事项

在计算机智能监控系统的应用过程中，有两点需要特别注意。其一，系统的上位机大多采用的是微软通信控件，因此上位机的设计中应尽量减少Flash动画的使用，否则，监控界面使用较多的Flash动画设计会影响系统的通信稳定性，造成上位机与下位机的连接中断。其二，在智能监控系统应用过程中有时会发生信号缺失，导致上位机传递的指令不能全面、准确的传递给下位机，因此在选择下位机硬件设备时，应充分考虑设备是否有较强的排除干扰信号的能力，从而保证下位机对上位机指令的有效执行。

综上所述，计算机智能监控系统相比于传统人工控制和模拟视频监控系统、数字视频监控系统，监测和控制效果更佳，将其应用于现代煤矿生产中能够实现现场工作情况的实时显示、设备运行故障的智能判别、输送机工作状态的自动化控制以及矿井开采区环境的智能控制，既优化了人力资源配置，又能避免人工控制发生安全事故，值得广泛推广和深入研究。

[1]田永强.智能视频监控技术研究及应用[J].科技资讯，2019，017（005）：6，8.

[2]武林海.带式输送机常见故障检测及防治系统研究[J].煤矿机械，2019，40（02）：145-147.

[3]陈国永.智能监控在煤矿设备安全运行中的应用[J].数字技术与应用，2017（7）：121，123.