现代网络在煤矿安全监测监控中的应用探析

2021-11-25罗金伟

科技创新与应用 2021年33期

罗金伟

（宁夏宝丰能源集团股份有限公司，宁夏灵武750411）

煤炭是保证我国民生的重要资源，其开采过程的安全情况直接影响到国计民生。随着现代网络技术的普及，传统的监测监控系统已不能满足现代煤矿开采的需求，网络技术在煤矿监测监控系统的应用，有效解决了传统监测监控系统无法实现全天候、全方位实时进行监测的弊病，实现了无间断、无死角监测，有效保证了煤矿开采过程中的安全性，保证了人民生命安全。

1 煤矿安全监测监控系统概述

煤矿安全监测监控系统主要由各个工作分站、网络中心、监控终端、系统服务器等多部分组成，对矿井内外各工作场所进行实时监测，通过对各监测点监测信息的优化再处理，将数据传送至监控中心，保证煤矿生产的安全进行，有利于煤矿行业健康良性发展。其系统主要是由计算机软、硬件及其相应设备组成的中心监控站，用于信息、数据传输的传输装置及对各种因素进行监测的监测装置组成[1]。系统主要对矿井内瓦斯数据，空气中各成分含量，空气温度、湿度等进行监测；对井内各设备的运行情况进行监测；对监测到的信息、数据经过传输装置传送至中心监控站，最后经过计算、分析、处理，准确提供动态数据信息。

2 煤矿安全监测监控系统的重要作用

随着社会经济的发展，煤矿产业已经成为我国重要的经济支柱产业，为推进社会发展带来了积极作用。但现阶段，煤矿安全事故频发，主要是由于没有做好安全管理工作，致使人员伤亡严重，阻碍了煤矿产业的健康发展。针对这一情况，必须要及时认识到煤矿安全监测监控系统应用的重要性，通过加大资金、技术等方面的投资来提升监测力度，不断提升监测工作的智能化程度，从而减少安全隐患的发生。

2.1 为煤矿的安全生产提供保证

煤矿企业的生产得以安全顺利进行需要先进、高效的煤矿安全监测监控系统提供保障。当下我国各煤矿开采企业面临的共同问题是：矿井内部地形复杂，如不及时对瓦斯进行处理，极易造成瓦斯聚集，产生安全隐患，严重时甚至会引发瓦斯爆炸事故；矿井内部各种大型机电设备较多，如胶带输送设备、通风设备、提升机等，其运行状况是否正常会直接影响矿井内工作的正常进行[2]。通过煤矿安全监测监控系统对矿井内外进行数据监测，可随时了解矿井内外数据信息，如瓦斯数据、空气中各种气体含量、浓度等，这样利于对危险信息及时作出反应，并制定相应的解决方案、人群疏散方案、避险方案等，减少事故发生几率，确保人身安全，从而实现安全生产。

2.2 有利于煤矿企业提产、增效

通过监测监控系统对采掘工作中数据信息的分析，可了解“煤矿采掘进度、地质构造与瓦斯涌出量的关系及规律”，管理人员根据数据情况做出相应判断，不仅能够获取准确的数据信息，还能够降低安全隐患的发生，避免产生严重的人员伤亡事故，以此来打破传统技术的不足之处。并且，监测监控系统能够规范内部人员的工作行为，促使内部人员可以按照规定来执行工作内容，这样有利于下一步工作计划的有效开展，促进企业提产、增效[3]。

2.3 有利于监管部门执法

监测监控系统所监测的数据是对井内生产的真实反映，监管部门可以通过监测监控系统中各数据的反映、报表等信息了解矿井内部真实生产情况，有利于监管部门及时发现煤矿企业的超产行为、违法生产行为、无安全措施生产行为、瓦斯数据做假行为等，有效避免安全隐患，为监管部门执法提供便利。在现代网络监测监控系统的应用下，如果出现违规违法行为就能及时制止，防止各种因素对煤矿生产造成不利影响，进而维持煤矿生产行业的秩序。

3 煤矿安全监测监控系统的主要监测范围

现代煤矿安全监测监控系统具有监测范围广、效率高的特点，能够在各种复杂环境下进行高效运作，确保监测数据收集的精准性，从而提升煤矿生产的严密性。

3.1 对井内瓦斯进行监测和管理

瓦斯的产生在矿井内是不可避免的，其是由煤矿中产生的多种有害气体混合而成，其主成分是CH4、N、CO，当其浓度达到一定程度时，遇明火极易发生爆炸，引发事故。煤炭的开采，由于其特殊的环境因素导致其各工作场所及通道的各个角落都有瓦斯的存在。要想对瓦斯爆炸事故做到有效地防范，应明令禁止生产场地出现明火，保持场地通风，降低瓦斯浓度。同时通过安全监测监控设备对矿井内的瓦斯数据进行无死角实时监测，当发现其浓度接近临界值时，或发现井内有明火时自行报警、切断设备电源，避免瓦斯事故发生[4]。

3.2 对生产设备进行监测和管理

监测监控系统除对矿井内瓦斯数据监测外，同时应对矿井内各种机电生产设备的生产情况进行实时监测。在煤矿实际生产当中经常会出现生产设备保护措施不到位，或设备检修不及时的情况，其中胶带输送机在生产运行过程中由于各种原因发生跑偏、打滑等故障，其极有可能对胶带输送机的边缘造成不同程度损坏，影响其工作的正常进行，出现漏煤撒煤等情况，如对其置之不理，任其恶性发展，将会导致更为严重的后果。各种生产设备中应配备相应的安全保护措施，并对其进行实时监测和自动化控制处理，在生产过程中发现设备故障，设备自动停止运行防止更大事故的发生，有利于保证设备的长期有效运行及煤矿安全生产的顺利进行[4]。

3.3 对采掘工作面进行监测和管理

随着煤矿现代化进程加速，开采技术日益提升，矿井深度不断增加，矿井内部结构日益复杂，在井下生产作业当中顶板垮落的几率大大增加，给井下安全生产造成威胁。因此，煤矿单位必须要认识到加强煤矿生产安全的重要性，通过加强对安全监测监控系统的重视来提升煤矿生产的安全性，为相关工作人员提供一个安全、稳定的生产环境，有利于减少不必要的安全隐患，从而推进煤矿生产的健康发展。所以，要对煤矿工作面进行监测，能够及时发现生产过程中的各种问题，从而针对不同问题进行分类解决，有效避免安全事故的发生[5]。

4 现阶段我国煤矿安全监测监控系统存在的些许问题

相较于国外发达国家来说，我国在煤矿安全监测监控系统方面还存在一些不足之处，主要是研究时间较短，还需依靠外来先进的技术来消化，从而制约了我国煤矿安全监测监控系统的进一步创新。目前，监测监控系统存在数据传输受限、故障率较高等问题，针对这些不足之处要加以优化和改进，不断提升监测监控技术的先进性，进而为煤矿生产的安全性提供保障。对此，本文将主要探讨以下几点问题：

4.1 监控系统故障率较高

随着煤矿开采现代化进程的加速，其生产过程逐步实现机械化、自动化，其生产能力、开采规格逐渐扩大，各种大型机电设备逐渐应用于矿井内部的生产当中。在煤矿开采量大的情况下，对于监测监控系统的应用更是日益频繁，造成监测监控系统运行时间长、负荷量大，同时其功率也大幅增加，影响矿井内的监测监控设备的正常运行，最终造成系统故障，产生错报、误报等情况，为煤矿生产带来不必要的安全隐患，不利于为相关技术人员提供准确的数据作分析。

4.2 数据传输受限

现阶段煤矿井内的各种情况日益复杂，需要监测的数据量大幅增加，这给监测数据的传输带来了影响。这是因为监测数据的增加，导致了数据体量的增加，受传统监测监控系统传输方式所限，其传输效率和质量受到一定的影响。在受到数据传输局限的情况下，监测监控系统的运行效率也会大大降低，致使生产效率和生产质量无法得到保障。

4.3 监控系统智能化、自动化水平有待提高

随着智能化时代的发展，各行业越来越重视应用智能化技术，而煤矿生产领域也不例外。受传统技术的局限性，再加上我国煤矿生产对监控工作的不重视，从而导致监控系统的智能化水平不高，严重影响了监控系统的检测效率，同时也无法满足当前煤矿生产的需求。所以说，现阶段的安全监控系统大部分智能化、自动化水平不高，综合预防处理能力不够完善；监测数据综合利用率不高，监测数据不能充分得到利用、整理、分析，受条件所限实际数据不能实现即时共享等。

4.4 监测监控设备水平参差不齐

现阶段，我国煤矿企业多数缺乏瓦斯监控系统，不管是监测监控设备还是生产设备，都存在水平参差不齐的问题，一旦长期运行就会带来诸多安全隐患，从而影响煤矿生产的效率，无法保证煤矿企业的经济效益，同时也会阻碍相关数据分析工作的开展，为煤矿企业的监管工作带来较大的难度。

5 现代网络技术煤矿安全监测监控系统组成

应用现代网络技术的煤矿安全监测监控系统由各个工作分站、网络中心、监控终端、系统服务器等多部分组成，整个系统主要负责完成信息的采集、分析、加工处理、信息传输及数据的监控，如图1所示。

图1 煤矿安全监测监控系统结构图

5.1 系统服务器

系统服务器主要负责数据信息的处理和存储。系统服务器将从各个工作分站采集到数据信息进行处理，分类存储（如空气中各种气体含量、浓度，井内各生产设备运行状况等），系统服务器内还应配置数据分析处理系统，针对各个工作分站实时传送上来的数据进行数据分析，并与历史数据进行对比[6]。

5.2 数据采集与传输

数据采集系统主要由各种传感器及采集器组成。通过各种传感器可以实时检测矿井内各种有害气体含量及浓度，空气湿度、温度，矿井内各设备运行情况（如胶带输送设备运行是否正常，通风设备运转是否正常等），采集到的信息经过加工处理会传送到各个工作分站，由各个工作分站传送至系统服务器[6]。

5.3 路由器与防火墙

在煤矿安全监测监控系统中加入防火墙是为了给系统的安全运行提供保证。煤矿安全监测监控系统的运行基于互联网平台，其属于公用平台，如不采取有效的防范措施极易受网络黑客的攻击和病毒的侵入，为系统的安全运行带来隐患。通过人为设置防火墙，对传输数据进行限制传送，保证系统的安全有效运行。

各工作分站与主站、系统服务器之间的连接需要由路由器来完成。路由器是连接各个工作分站、主站与系统服务器的枢纽，各工作分站的数据信息传输均通过路由器对传输通道畅通情况进行择优传送，确保信息传送效率和准确性。

6 现代网络技术煤矿安全监测监控系统应用优势

6.1 成本相对较低，方便施工及后期维护

现代网络技术煤矿安全监测监控系统与传统的系统相比成本更低、施工及后期维护更便捷。传统的监测监控系统通过电缆、光缆等传输方式进行数据信息传送，需要在矿井内部根据地形布设大量线路，其工作强度较大、成本较高，如后期出现故障，其维护成本较高。而现代网络技术煤矿安全监测监控没有这种顾虑，通过提升传统网络技术的智能化程度来实现信息共享，不仅能够保证信息传递的准确性，还可以节省大量的成本支出，以此来发挥出现代网络技术的应用优势，从而方便后期施工和维护工作。

6.2 覆盖无死角，传输无障碍

现代网络技术煤矿安全监测监控系统与传统的监测监控系统相比，其监测范围更广泛、可以做到无死角、全方位监测。传统监测监控系统由于受地形因素制约，无法做到井内全范围覆盖，易留下监测死角；受传输方式所限，如线路出现故障，可能导致整个监测监控系统运转出现异常。在煤矿生产过程中应用现代网络技术能够做到覆盖无死角，改善原先传统技术应用的不足之处，有利于实现传输无障碍，打破监测死角的局限，从而满足现代煤矿生产的需求。

6.3 数据的实时动态监测

将现代网络技术应用到煤矿安全监测监控系统中，可以实现监测系统自动化、信息化。现代网络技术具有传送速度快、容量大、安全、便捷等特点，通过对井内数据的实时检测、快速传递可对各种应急突发情况及时做出反应，以便提前作出防范措施及处理预案。现代网络技术的传输容量较大，能够允许大体量数据同时传送。由于矿井内的特殊条件所致，井内需检测因素众多，空气中CO、CO2、CH4等各种有害气体含量及浓度，井内各通风口通风设备运行情况，胶带输送设备运行情况等各种需检测因素较多，数据信息传输量较大，现代网络技术的应用为此提供了技术支撑。

6.4 数据存储和管理

数据信息收集完成以后其存储和管理工作也是煤矿安全监测监控系统中的重要环节。数据信息的监测需要长期进行，不仅需要对接收到的实时监测数据进行分析，还要通过历史数据对其进行纵向比较、分析、汇总，积累煤炭开采经验，对风险提前做出预测，完善系统预警机制。煤矿安全监测监控系统中数据存储量巨大，对服务要求较高，现代网络技术的应用为其提供了便利。

7 应用现代网络技术的煤矿安全监测监控系统发展趋势探讨

通过对传统煤矿安全监测监控系统现状的了解分析得知，其具有监测对象相对单一、硬件设备抗干扰能力不强、传输方式受限、软件系统不通用等特点。随着现代网络技术的深入发展，煤矿安全监测监控系统必将借用其现代技术，向着更加现代化、智能化、综合一体化、数据资源共享的方向发展。

7.1 煤矿安全监测监控系统综合一体化

煤矿安全监测监控系统综合一体化的发展，要求系统网络资源共享。目前我国煤矿安全监测监控系统的现状是企业根据自身需求自行设计，不同矿井内部的安全监测监控系统硬件、软件系统不通用，难以实现安全监测监控系统的综合一体化管理和数据资源共享。今后煤矿安全监测监控系统应该对整体系统进行升级，提升硬、软件设备的通用性、普遍性。