董金梅

（山西省潞安礦務(wù)局漳村煤礦，山西長(zhǎng)治 04600）

0 引言

瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)主要基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)煤礦開(kāi)采工作人員、相關(guān)開(kāi)采工作設(shè)備、煤礦井下環(huán)境等對(duì)煤礦瓦斯的擾動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和安全預(yù)防，有效運(yùn)用更加先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［1］，對(duì)整個(gè)煤礦井下開(kāi)采工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)性控制，有效保證煤礦開(kāi)采工作中相關(guān)工作人員、工作設(shè)備以及工作環(huán)境進(jìn)行協(xié)同化管理，從而保證煤礦開(kāi)采工作的整體安全性和穩(wěn)定性［2］。

1 瓦斯事故動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包含互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。從整個(gè)設(shè)計(jì)理念來(lái)看，該預(yù)警系統(tǒng)主要分為感知層、傳輸層以及應(yīng)用層3 個(gè)構(gòu)成層面，每一個(gè)工作層面的功能和作用各不相同，如圖1 所示。應(yīng)用層主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為主要控制點(diǎn)，對(duì)設(shè)備工作過(guò)程中的各個(gè)管理工作數(shù)據(jù)進(jìn)行有效匯總及分析，提高預(yù)警系統(tǒng)的整體工作準(zhǔn)確度；傳輸層主要承擔(dān)系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)涵蓋互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星通訊系統(tǒng)等；感知層主要包含信息的收集和應(yīng)用，基于RFID 標(biāo)簽讀寫(xiě)器、傳感器設(shè)備以及視頻攝像等3 個(gè)不同的構(gòu)成環(huán)節(jié)［3］，彼此之間獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)又存在一定的聯(lián)系性，通過(guò)系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)煤礦瓦斯事故的實(shí)時(shí)性監(jiān)控和預(yù)警功能。

2 功能優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

通過(guò)對(duì)瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成展開(kāi)了分析和研究，其中重點(diǎn)涵蓋安全信息控制子系統(tǒng)、爆炸危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)以及防爆專(zhuān)家系統(tǒng)等相關(guān)構(gòu)成單元。

圖1 煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 煤礦安全信息系統(tǒng)功能

安全信息系統(tǒng)的主要功能是對(duì)煤礦井下的開(kāi)采工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)控和管理，同時(shí)對(duì)內(nèi)部的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集和分析［4］，并對(duì)之前的相關(guān)工作信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效維護(hù)及保存，為整個(gè)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)工作打下良好的基礎(chǔ)。

2.1.1 煤礦井下工作人員考勤管理

基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)無(wú)級(jí)接入和骨干光纖網(wǎng)絡(luò)組合的形式，以及通過(guò)CIFI、TCP/IP 通信協(xié)議，對(duì)GIS 地理信息技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能預(yù)警系統(tǒng)的高效化運(yùn)作［5］。在實(shí)際工作過(guò)程中，主要功能是對(duì)進(jìn)入到礦井以下的工作人員進(jìn)行人身定位以及相應(yīng)的考勤管理工作，對(duì)進(jìn)入煤礦井下的工作人員可以提供人員姓名、性別以及相關(guān)的工作信息等，同時(shí)對(duì)井下工作人員的進(jìn)入時(shí)間以及在井下的詳細(xì)工作軌跡信息進(jìn)行有效地記錄，制作成相應(yīng)的記錄表格，如表1所示。

表1 煤礦井下工作人員記錄表

2.1.2 瓦斯地質(zhì)信息分析

瓦斯地質(zhì)信息分析工作主要是針對(duì)煤層中瓦斯具體含量大小以及分布規(guī)律來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，從中可以得到煤層中瓦斯的實(shí)際含量大小，以及瓦斯壓力等直線(xiàn)變化狀況，可以對(duì)該煤層地質(zhì)構(gòu)造狀況及其瓦斯影響范圍加以確定。通過(guò)瓦斯聚集點(diǎn)分布的統(tǒng)計(jì)和分析，有效得出煤層內(nèi)部瓦斯參數(shù)分布狀況，相關(guān)工作人員可以通過(guò)使用便攜式瓦斯傳感器，將煤礦井下的瓦斯?jié)舛群窟M(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，檢測(cè)完成后的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)浇K端系統(tǒng)中進(jìn)行分析和儲(chǔ)存。通過(guò)這種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一層中的瓦斯源頭進(jìn)行有效檢測(cè)，有效運(yùn)用系統(tǒng)檢測(cè)工作結(jié)果對(duì)其進(jìn)行綜合分析和研究。

2.1.3 機(jī)電設(shè)備信息分析

由于煤礦井下的工作條件差異性，造成了煤礦井下機(jī)電設(shè)備的類(lèi)型相對(duì)比較復(fù)雜，提高了機(jī)電設(shè)備工作的危險(xiǎn)程度［6］。在該工作模塊中，主要針對(duì)煤礦井下各個(gè)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全方位地統(tǒng)計(jì)和分析，保證相關(guān)工作設(shè)備的檢修維護(hù)以及檢查工作的順利進(jìn)行，并將檢測(cè)所收集到的信息數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)浇K端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行信息共享。通過(guò)這一方法，可以對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備所產(chǎn)生的各種故障問(wèn)題進(jìn)行有效分析，進(jìn)而有效控制煤礦井下瓦斯爆炸事故的產(chǎn)生。

2.2 瓦斯爆炸危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)預(yù)警功能

煤礦井下瓦斯爆炸危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)主要分為趨勢(shì)預(yù)警系統(tǒng)和狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)兩類(lèi)。其中趨勢(shì)預(yù)警系統(tǒng)涵蓋了瓦斯超限次數(shù)、瓦斯超限上升率以及瓦斯?fàn)顟B(tài)預(yù)警等，依照瓦斯傳感器的實(shí)時(shí)性運(yùn)行工作狀況，可以對(duì)煤礦開(kāi)采工作面中存在的明火或火源等相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，有效防止出現(xiàn)更加嚴(yán)重的瓦斯爆炸事故［7］。

2.3 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程瀏覽功能

基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端可以有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽瓦斯爆炸預(yù)警結(jié)果，對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)工作中的相關(guān)數(shù)據(jù)、通風(fēng)系統(tǒng)的布局狀況以及防爆措施等進(jìn)行充分了解，同時(shí)還可以了解到電氣機(jī)械設(shè)備的工作分布狀況、煤礦井下的整體施工狀態(tài)等，從而有效實(shí)現(xiàn)煤礦井下安全信息的實(shí)時(shí)性共享和使用［8］。

2.4 預(yù)防瓦斯爆炸的專(zhuān)家系統(tǒng)功能

煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)中，可以通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)中的功能進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)性查閱，有效查詢(xún)出相應(yīng)的瓦斯爆炸事故標(biāo)準(zhǔn)，然后依照實(shí)際的工作狀況制定出相應(yīng)的瓦斯事故爆炸預(yù)防方案，并做好瓦斯爆炸事故后續(xù)的相關(guān)救援工作。煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)當(dāng)中，專(zhuān)家系統(tǒng)起到了人體大腦的作用，主要針對(duì)煤礦井下各個(gè)環(huán)節(jié)的安全動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行有效地收集和分析，是安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中非常重要的構(gòu)成環(huán)節(jié)。

2.5 動(dòng)態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)中，安全信息數(shù)據(jù)庫(kù)是其中的基礎(chǔ)保障，同時(shí)也是保證其他功能作用的重要基礎(chǔ)。該結(jié)構(gòu)主要包含控制臺(tái)、事故監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析系統(tǒng)、圖形瀏覽器以及瓦斯知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等。通過(guò)該系統(tǒng)的有效應(yīng)用，需要對(duì)煤礦原有的瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效改造和升級(jí)，運(yùn)用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)和無(wú)線(xiàn)寬帶技術(shù)進(jìn)行有效融合。

3 應(yīng)用案例分析

某煤礦通過(guò)使用動(dòng)態(tài)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，在實(shí)際工作過(guò)程中的工作效果非常明顯，同時(shí)陸續(xù)在其他的礦井中開(kāi)始使用該系統(tǒng)。通過(guò)有效的工作調(diào)試以及半年的使用，整個(gè)瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)可以保持正常穩(wěn)定地工作和運(yùn)行。在實(shí)際工作過(guò)程中，傳感器的工作穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步優(yōu)化。由于煤礦井下的工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)造成傳感器所收集到的數(shù)據(jù)信息存在偏差，因此，對(duì)傳感器工作靈敏度的優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要，相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)管理工作人員需要不斷提高自身的專(zhuān)業(yè)技能，同時(shí)加強(qiáng)安全防護(hù)措施，需要對(duì)瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)的工作有充分了解，以此來(lái)保證整個(gè)智能預(yù)警系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)漳村煤礦的瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)對(duì)安全信息控制子系統(tǒng)、爆炸危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)以及防爆專(zhuān)家系統(tǒng)等相關(guān)構(gòu)成單元的功能進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障了智能預(yù)警系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的有效計(jì)算和及時(shí)統(tǒng)計(jì)，真正起到了對(duì)煤礦瓦斯的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能預(yù)警作用，有效提高了煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)工作的整體質(zhì)量精度。