付京斌

（冀中能源峰峰集團有限公司，河北 邯鄲056107）

0 引 言

當前，礦井煤與瓦斯突出事故時有發(fā)生，突出事故發(fā)生的主要原因是防突措施落實不到位，這跟防突過程管理信息化程度低，防突信息不真實，導致管理層決策不科學有一定關系。隨著信息化和自動化深度融合及“互聯網+”、云計算等先進成熟技術的廣泛應用，可以充分利用數字化、信息化、可視化等先進技術，將防突措施實施過程的關鍵環(huán)節(jié)的主要信息、監(jiān)測計量數據、表單臺賬記錄、圖紙圖片等進行科學、有效的管理，減少礦井在技術資料管理、抽采達標評判過程中的人力、物力、時間方面的投入，提高工作效率。依托信息化和自動化技術，解決目前礦井在防突信息管理手段落后、分析工具缺失的問題，實現了對防突工作的數據化、定性化、定量化直觀展示和數據信息的追蹤、溯源，方便管理部門決策。

1 防治煤與瓦斯突出信息系統(tǒng)設計原則

（1）先進性原則。充分應用煤礦自動化、信息化、智能化、可視化等先進技術，通過防突措施實施過程信息化、信息采集流程化、信息處理自動化、業(yè)務分析智能化，實現煤礦防突過程與質量管理的信息化、可視化。

（2）開放性原則。堅持開放性原則，系統(tǒng)能夠提供標準接口，集成其他監(jiān)控業(yè)務，如安全監(jiān)控系統(tǒng)、抽采監(jiān)測系統(tǒng)、打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)、鉆孔軌跡測定等，實現跨廠家、跨系統(tǒng)的設備與業(yè)務的集成與融合。

（3）可靠性原則。在軟硬件選型、傳輸網絡設計、支撐環(huán)境建設、應用系統(tǒng)建設過程中，充分體現可靠性這一原則，保證設備可靠、傳輸網絡穩(wěn)定、支撐環(huán)境可靠，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

2 系統(tǒng)設計

防治煤與瓦斯突出信息系統(tǒng)技術架構按照分層設計原則，由三層次兩體系組成，包括感知層、傳輸層、應用層，以及聯網標準規(guī)范體系和安全運維保障體系，技術架構設計重點考慮了數據交互、數據存儲、數據分析、業(yè)務分析診斷與評估等，如圖1所示。

圖1 防治煤與瓦斯突出信息系統(tǒng)技術架構Fig.1 Technical framework of coal and gas outburst prevention information system

感知層主要由智能感知設備與無線采集設備構成，負責數據感知和采集，包括在井下部署的鉆孔軌跡、視頻監(jiān)控、在線抽采計量、移動采集終端等設備。感知層可通過鉆孔軌跡和深度探測裝置、打鉆視頻監(jiān)控等采集設備及系統(tǒng)，通過應用層進行數據、業(yè)務融合，實現綜合防突措施實施全過程的感知信息采集、集成。

傳輸層負責感知層的網絡接入、數據傳輸及相應控制管理等工作。傳輸層主要包括礦用以太網交換機、地面核心交換機、無線傳輸設備等網絡傳輸設備和線路構建的礦井光纖環(huán)網，以及由無線傳輸設備組成的無線傳輸網絡等。

應用層將感知層和傳輸層所采集、傳輸的數據進行數據匯總、存儲、分析、轉換、處理和展示，主要包括應用支撐子層、業(yè)務應用和展示子層。應用支撐子層由基礎環(huán)境支撐和數據資源與服務支撐組成，提供基礎的系統(tǒng)運行環(huán)境、數據資源及業(yè)務分析平臺、數據調用接口等功能。業(yè)務應用與展示子層主要包括業(yè)務應用、業(yè)務分析和業(yè)務展示。基于感知層部署的智能感知設備和智能采集設備提供的采集數據，以及基礎支撐提供的業(yè)務，實現防突過程質量管理、鉆孔全過程管理、分元達標動態(tài)評價、資源調度優(yōu)化、應急調度指揮、異常業(yè)務診斷與分析和各類多業(yè)務集成分析。

3 系統(tǒng)建設方案

3.1 信息系統(tǒng)網絡架構建設方案

信息系統(tǒng)主要包括信息化系統(tǒng)基礎環(huán)境搭建、無線通信傳輸網絡建設、防突信息數據采集平臺搭建、防突信息綜合管理平臺搭建、鉆孔全過程質量管理、抽采效果智能評價等，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網絡架構Fig.2 System network structur

3.2 信息化系統(tǒng)基礎環(huán)境建設方案

信息化系統(tǒng)的基礎環(huán)境包括基礎硬件設備及應用系統(tǒng)軟件、軟件工具等。硬件設備主要包括數據庫服務器、多應用服務器、Web發(fā)布服務器、融合服務器、網絡交換機等設備；系統(tǒng)軟件主要包括各類操作系統(tǒng)、數據庫管理系統(tǒng)、應用軟件等。

3.3 采集平臺建設方案

根據實際需要，構建防突信息數據采集平臺，實現對日常防突工作中鉆孔數據、壓力含量數據、日常預測數據、抽采計量數據、環(huán)境監(jiān)測數據、打鉆視頻信息、鉆孔軌跡數據等相關數據的采集功能。支持系統(tǒng)融合相關系統(tǒng)數據采集，包括安全監(jiān)控系統(tǒng)數據、抽采計量系統(tǒng)數據、打鉆視頻監(jiān)控信息、鉆孔軌跡測點數據等，實現多系統(tǒng)數據采集、融合、建庫。同時，該數據采集平臺還支持基于Excel電子表單導入，煤礦現有防突相關數據可以快速導入到信息化平臺中。

3.4 管理平臺建設方案

管理平臺可以對防突措施實施過程中的相關文檔、參數進行管理，實現報表、數據的自動統(tǒng)計分析，實現審批流程電子化，降低防突人員日常管理工作量。平臺為數據分析和可視化展示提供格式化的數據，方便煤礦技術人員準確掌握具體防突工作所在的空間分布情況，將施工情況與防突工作進展進行有機結合，提高防突工作效率。

（1）結構化防突信息體系構建。系統(tǒng)基于鉆孔唯一性編碼，以鉆孔為中心實體關聯鉆孔設計、施工、驗收、聯抽、鉆孔軌跡、鉆孔視頻、人工計量、在線計量、瓦斯含量、瓦斯壓力等各類計量信息；基于底抽巷唯一性編碼，以底抽巷為中心實體關聯區(qū)域預測、區(qū)域措施、區(qū)域效檢等鉆孔信息；基于進回風巷唯一性編碼，以進回風巷道為中心實體關聯底抽巷信息、區(qū)域驗證、工作面預測、工作面效檢等鉆孔和各類防突指標信息；基于采煤工作面唯一性編碼，以采煤工作面為中心實體關聯底抽巷、進回風巷、區(qū)域驗證、工作面預測、工作面措施、工作面效檢等信息。

（2）防突工作表單電子化、圖紙檔案化。日常防突工作的施工記錄、臺賬、視頻等全面實現信息化、流程化。根據防突工作有關表單記錄進行定制化開發(fā)，建立適合礦井的鉆孔參數、抽采參數、校檢參數、測定記錄等電子化表單，將相關記錄、臺賬實現電子化、信息化。系統(tǒng)建立鉆孔圖紙、監(jiān)控圖紙、文檔文件等，有關技術資料、檔案等形成規(guī)劃化、格式化長期性建檔，形成“一礦一策、一策一工程、一工程一檔案”，實現礦井防突資料的信息化、檔案化管理。

（3）防突信息在線流轉審批。系統(tǒng)結合《防治煤與瓦斯突出細則》和煤礦現場實際需求開發(fā)防突信息在線流轉審批模塊，通過手機APP等移動客戶端和web客戶端發(fā)起文件和表單在線流轉審批流程，基于權限管理和表單審批規(guī)則，表單自動流轉到各級審批人員賬號，各級審批人員通過手機APP和web客戶端進行審批。支持審批人員對表單文件簽轉審批意見，推動高效開展瓦斯治理工程和生產活動。

（4）防突信息自動統(tǒng)計分析?；谑┕と藛T提交的鉆孔驗收單、鉆孔施工進度計劃等信息，按照時間自動生成鉆孔日報表、旬報表、月報表等，自動統(tǒng)計分析實際完成工作量、計劃完成比例。按照工作面、底抽巷、鉆場、評價單元等空間維度自動統(tǒng)計分析鉆孔設計工程量、已完成實際工程量、剩余工程量等。自動生成各類報表、臺賬和分析結果，降低人員工作量。

（5）防突綜合預警分析。系統(tǒng)支持煤礦在用防突綜合預警記錄在線管理功能，包括采掘工作面日常防突效果驗證測定結果，工作面是否出現噴孔、頂夾鉆、煤壁外鼓、掉渣、煤塵增大、煤壁掛汗、煤體層理紊亂等突出預兆，工作面是否出現瓦斯異常變化狀況，工作面當前位置是否存在地質構造，如斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層賦存急劇變化等，工作面是否受采掘影響處于應力集中帶以及綜合以上因素的分析結果的在線管理。

4 結 語

通過建設防治煤與瓦斯突出信息系統(tǒng)，能夠實現對防突信息的在線監(jiān)測，保證防突工作施工精準和效果透明，對防突信息進行自動分析預警，有助于決策層對防突工作的監(jiān)管糾差和決策，降低瓦斯突出事故風險。同時，通過規(guī)范化管理、流程信息化、設計與施工計算機協同以及對防突信息的綜合集成，降低技術人員工作量，為礦井通防智能化做出了有益探索。