文/張漢燾

安全問題一直是我國煤炭生產(chǎn)過程中最重要的問題，也是制約煤炭工業(yè)發(fā)展的阻礙原因。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，常常會發(fā)生各類事故，引起人員傷亡。盡管近年來我國正在嘗試做出改變，但還沒有明顯的效果。解決煤礦安全的問題已經(jīng)迫在眉睫。

1 利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安裝煤礦安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的重要意義

煤礦生產(chǎn)主要采用井下工作，而井下環(huán)境復(fù)雜，通訊較差，還有非常多不確定的因素。因此，大多數(shù)煤礦都會安裝監(jiān)控系統(tǒng)，利用傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)并不能滿足對數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的要求，且受環(huán)境影響較大，不僅穩(wěn)定性無法保障，而且后期維護(hù)的工作也比較困難。而利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就可以很好地解決這一問題。其次，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能擴(kuò)大井下的監(jiān)控范圍，規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)，解決傳統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在盲區(qū)的問題。再者，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量密集部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，擁有體積小、成本低，部署簡單、維護(hù)容易等眾多優(yōu)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還可以接駁傳環(huán)境、視頻等傳感器，擴(kuò)大采集的信息種類。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤礦安全智能監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用

2.1 用于煤礦的信息管理系統(tǒng)

本段將針對煤礦的環(huán)境信息系統(tǒng)和設(shè)備信息系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

煤礦在進(jìn)行井下工作時(shí)，常常需要部署各類檢測傳感器。例如，甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣濃度傳感器、頂板壓力傳感器、水位傳感器、火災(zāi)傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)壓傳感器、溫度傳感器等，獲取井下環(huán)境中瓦斯、一氧化碳、氧氣、水、等環(huán)境參數(shù)。這類型傳感器的主要工作流程就是，采集各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的具體數(shù)據(jù)，通過信息通道將準(zhǔn)確的信息傳送至地面，交由信息監(jiān)控中心，隨后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要針對環(huán)境信息中的瓦斯、風(fēng)速、溫度等信息進(jìn)行分析，并對工作現(xiàn)場進(jìn)行安全的調(diào)度，確保井下突發(fā)瓦斯爆炸不會引起人員傷亡。此外，這類傳感器還可以自動(dòng)觸發(fā)安全警報(bào)，當(dāng)搜集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況時(shí)，井下的結(jié)點(diǎn)就會自動(dòng)報(bào)警，調(diào)度中心可以第一時(shí)間掌握井下地理信息狀況。環(huán)境信息系統(tǒng)能夠了解井下工作面的全部信息，還可以掌握瓦斯、風(fēng)量、溫度、一氧化碳、氧氣等各類數(shù)據(jù)，保證生產(chǎn)過程中的環(huán)境安全性。當(dāng)瓦斯超限或局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行或掘進(jìn)巷道停風(fēng)時(shí)，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)切斷相關(guān)區(qū)域的電源并閉鎖，實(shí)現(xiàn)采掘工作面的風(fēng)電閉鎖，避免或減少瓦斯爆炸。同時(shí)，該系統(tǒng)還能提醒相關(guān)人員及時(shí)撤離，保障領(lǐng)導(dǎo)或生產(chǎn)調(diào)度的生命安全，并通過設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)相應(yīng)通風(fēng)設(shè)備。

第二種情況是煤礦的設(shè)備信息系統(tǒng)，這類系統(tǒng)主要將傳感器部署在礦井工作的不同設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控和故障診斷。主要工作流程是，在工作設(shè)備中安裝傳感器節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置定時(shí)傳送，將設(shè)備的運(yùn)行信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送，地面信息監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)對傳送的信息進(jìn)行分析和整理，并針對數(shù)據(jù)反映出的問題及時(shí)處理。此外，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)還可以暫停井下設(shè)備，調(diào)度中心發(fā)布指令后，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)指令內(nèi)容對設(shè)備作出調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對井下設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析。常見的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)有提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控提升機(jī)的工作狀態(tài)和安全狀態(tài)，確保提升機(jī)始終保持高效安全的工作狀態(tài)。

2.2 用于煤礦的預(yù)警決策系統(tǒng)

利用無線傳感網(wǎng)建立煤礦安全決策與預(yù)警機(jī)制能夠有效降低井下事故風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防安全事故的發(fā)生，是提高煤礦安全生產(chǎn)能力的輔助手段。眾所周知，煤礦井下工作的潛在風(fēng)險(xiǎn)非常大，預(yù)警決策系統(tǒng)可以根據(jù)煤礦工作中具體環(huán)境，分析出潛在的風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)中設(shè)有不同種類的預(yù)警模型，能夠分析出絕大多數(shù)風(fēng)險(xiǎn)源并發(fā)出預(yù)警信號，隨后啟動(dòng)預(yù)警的對應(yīng)行動(dòng)。同時(shí)，該系統(tǒng)還能對風(fēng)險(xiǎn)源實(shí)行全程的監(jiān)控，根據(jù)搜集到的風(fēng)險(xiǎn)源實(shí)時(shí)信息，調(diào)整其預(yù)警的等級，以便煤礦工作更好的進(jìn)行。而決策支持系統(tǒng)主要以企業(yè)、行業(yè)主管部門批準(zhǔn)或規(guī)定的臨界值或臨界環(huán)境參數(shù)為基礎(chǔ)，對風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行判定，一旦風(fēng)險(xiǎn)源達(dá)到臨界值，就進(jìn)入預(yù)警的管理工作，由預(yù)警管理中心發(fā)送預(yù)警信息，相關(guān)單位和執(zhí)行人員根據(jù)按照提供的預(yù)警等級采取不同的解決措施，在這個(gè)過程中仍需要不斷監(jiān)控，直至危險(xiǎn)源的參數(shù)降至安全范圍內(nèi)。

2.3 用于煤礦的救援保障系統(tǒng)

最后就是救援的保障系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的主要功能是在發(fā)生礦難后根據(jù)救援人員的需求，提取相應(yīng)的信息，輔助救援工作的開展。該系統(tǒng)的工作主要分成三部分：第一部分是定位井下人員的信息，例如人員的數(shù)量，分布的位置等；第二部分是從環(huán)境信息系統(tǒng)中提取礦難發(fā)生時(shí)井下的環(huán)境數(shù)據(jù)，例如瓦斯、風(fēng)量、溫度等；第三部分是從設(shè)備信息系統(tǒng)中提取井下工作設(shè)備的數(shù)據(jù)信息。該系統(tǒng)能夠利用模擬軟件生成礦難發(fā)生的實(shí)景圖，確定被困人員的具體位置，幫助救援工作選擇救援的方案。救援信息保障系統(tǒng)還可以通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)礦工攜帶的生命體征傳感器，及時(shí)獲取礦工的生命體征信息，了解井下被困人員的具體情況。

3 結(jié)論

綜上，煤礦工作中一旦出現(xiàn)災(zāi)難事件，就會直接毀掉礦工及其家庭的正常生活，同時(shí)加重社會對礦業(yè)生產(chǎn)工作的不信任。因此解決煤礦工作中的安全問題，符合我國建立和諧社會的大方向。但是利用無線傳感網(wǎng)建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)還存在許多問題，需要更多專業(yè)的人員共同努力。