付 京

（冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056107）

引言

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在防范煤礦安全事故方面發(fā)揮著重要的監(jiān)測(cè)、預(yù)警作用[1-2]。2016年12月，國(guó)家礦山安全監(jiān)察局印發(fā)的《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》（以下簡(jiǎn)稱5號(hào)文）提出了明確的要求：煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與人員位置監(jiān)測(cè)、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)多系統(tǒng)融合功能。實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的共享聯(lián)動(dòng)，利用多個(gè)系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)解決“信息孤島”問(wèn)題[3]。在多系統(tǒng)融合方面，5號(hào)文提出了地面和井下兩種融合方式。目前，由于煤礦都已經(jīng)安裝了人員定位、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)，井下融合方式會(huì)導(dǎo)致重復(fù)投資、成本增加[4-5]。因此，本文結(jié)合煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后的技術(shù)成果，探討了不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互的原理，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提出進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)的思路。

1 安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合內(nèi)容

煤礦安全監(jiān)控地面多系統(tǒng)融合即在應(yīng)用層（監(jiān)控主機(jī)）融合，通過(guò)平臺(tái)軟件完成各監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和分析，從而實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合展示與聯(lián)動(dòng)控制。

1）多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合。以《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ 6201—2019）和煤礦實(shí)際需求為指導(dǎo)，確定各業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合的數(shù)據(jù)，安全監(jiān)控作為多系統(tǒng)融合的主體，應(yīng)將其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)全部接入，具體明細(xì)如表1所示。

表1 多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合明細(xì)表

2）數(shù)據(jù)交互分析處理。將安全監(jiān)控、人員數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)接入到系統(tǒng)融合平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析處理，在軟件中實(shí)時(shí)顯示和操作，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息共享。

3）GIS與監(jiān)控系統(tǒng)融合。利用GIS技術(shù)將安全監(jiān)控、人員定位等系統(tǒng)融合，GIS界面展示了安全監(jiān)控、人員管理和應(yīng)急廣播設(shè)備信息和狀態(tài)顯示，遵循“一礦一圖”的基本要求。

4）應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。在井下采掘工作面出現(xiàn)瓦斯超限、斷電等須立即撤人的緊急情況時(shí)，自動(dòng)與人員定位、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，提高作業(yè)人員安全避險(xiǎn)的及時(shí)性和有效性。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)控制的主要內(nèi)容包括：安全監(jiān)控系統(tǒng)控制甲烷超限聲光報(bào)警和甲烷電風(fēng)電閉鎖、人員定位系統(tǒng)通知人員撤離或呼叫（通知回電話）、應(yīng)急廣播系統(tǒng)播放特定內(nèi)容，進(jìn)行全礦廣播、應(yīng)急單播等。

2 安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合方案

提出了一種安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互原理和不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

2.1 多系統(tǒng)融合平臺(tái)架構(gòu)

作為煤礦多系統(tǒng)融合主體，安全監(jiān)控系統(tǒng)廠家通過(guò)向第三方廠家提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器地址、數(shù)據(jù)庫(kù)及融合接口登錄用戶名、密碼等信息，實(shí)現(xiàn)人員定位等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。數(shù)據(jù)中心模塊是整個(gè)融合平臺(tái)的決策大腦，負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況、人員定位和監(jiān)測(cè)環(huán)境所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性校正、超限判別以及邏輯運(yùn)算等分析處理，并通過(guò)GIS軟件與安全監(jiān)控系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖形和數(shù)據(jù)展示、歷史曲線、報(bào)警數(shù)據(jù)查詢等功能?？紤]煤礦安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合場(chǎng)景，從穩(wěn)定性、普遍性、跨平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試、透明度、難度和環(huán)節(jié)等多個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，最終選擇Microsoft SQL Serve數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)交互的載體[6]。系統(tǒng)融合平臺(tái)架構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 多系統(tǒng)融合平臺(tái)架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互分析

為保證安全監(jiān)控類系統(tǒng)融合與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)的可靠性，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互的方式起著決定性作用。數(shù)據(jù)交互主要分為數(shù)據(jù)融合上傳和聯(lián)動(dòng)控制互動(dòng)。

1）數(shù)據(jù)融合上傳。以人員定位系統(tǒng)為例，作為被融合的第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)廠家需按照融合協(xié)議開發(fā)接口程序，通過(guò)安全監(jiān)控系統(tǒng)廠家分配的融合用戶名和密碼調(diào)用名為Fusion Login In的存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行登錄。調(diào)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳開始的存儲(chǔ)過(guò)程，存儲(chǔ)過(guò)程名稱命名為Update_Staff Real Dev_Start。循環(huán)調(diào)用數(shù)據(jù)上傳存儲(chǔ)過(guò)程，上傳數(shù)據(jù)，每調(diào)用一次上傳類數(shù)據(jù)的某一條數(shù)據(jù)，該存儲(chǔ)過(guò)程命名為Update_Staff Real Dev，該類數(shù)據(jù)上傳完成后調(diào)用Update_Staff Real Dev_Start配對(duì)的Update_Staff Real Dev_End存儲(chǔ)過(guò)程，重復(fù)上述步驟，直至該類型數(shù)據(jù)全部上傳完畢，整個(gè)數(shù)據(jù)融合上傳流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)融合上傳流程

2）數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)控制。被融合的第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)定時(shí)向融合接口提交數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)用名為Inter Control_Get Command的存儲(chǔ)過(guò)程獲取當(dāng)前需要聯(lián)動(dòng)的控制指令，根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)本業(yè)務(wù)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，最后調(diào)用名為Inter Control_Complete的存儲(chǔ)過(guò)程返回聯(lián)動(dòng)執(zhí)行的結(jié)果。聯(lián)動(dòng)控制與圖2所示的數(shù)據(jù)融合上傳原理基本相同，在此不再贅述。

2.3 應(yīng)急聯(lián)動(dòng)控制分析

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)融合協(xié)議，規(guī)范了人員定位和應(yīng)急廣播等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成標(biāo)準(zhǔn)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，交互獲取安全監(jiān)控系統(tǒng)提供的應(yīng)急預(yù)案信息來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。具體聯(lián)動(dòng)流程如圖3所示。

圖3 應(yīng)急聯(lián)動(dòng)流程圖

礦井采掘工作面甲烷傳感器（T1）和回風(fēng)流甲烷傳感器（T2），負(fù)責(zé)井下生產(chǎn)環(huán)境中甲烷濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在中心站軟件預(yù)設(shè)T1和T2的報(bào)警、斷電閾值。當(dāng)工作面發(fā)生瓦斯超限時(shí)，按照平臺(tái)軟件所預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系，甲烷傳感器將信號(hào)傳輸至該地區(qū)的人員定位分站和斷電器，定位卡發(fā)出聲光報(bào)警（撤人命令）的同時(shí)，斷電器執(zhí)行閉鎖斷電，中心站調(diào)度人員通過(guò)GIS圖顯示頁(yè)面，及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)甲烷濃度、電氣設(shè)備斷饋電情況和人員撤離位置信息，做出合理的調(diào)度和指揮，有效杜絕了井下作業(yè)人員漏撤或撤離不及時(shí)等情況的發(fā)生。此外，煤礦井下是一個(gè)特殊的工作環(huán)境，空間狹小、礦塵大、淋水濺水造成濕度大，電磁干擾復(fù)雜且嚴(yán)重，造成偽數(shù)據(jù)、冒大數(shù)導(dǎo)致的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間應(yīng)急聯(lián)動(dòng)誤報(bào)警或響應(yīng)不及時(shí)等問(wèn)題。當(dāng)通訊線纜發(fā)生擠斷、短路進(jìn)水等意外狀況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整條線路通訊中斷，故障影響范圍大、處理時(shí)間長(zhǎng)。因此，可對(duì)井下監(jiān)控分站設(shè)計(jì)開發(fā)無(wú)線路由傳輸功能，一方面，可減少通訊線路巡查維護(hù)工作量，達(dá)到減人提效目的。另一方面，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備線路出現(xiàn)故障時(shí)，分站可關(guān)閉該通道，從而大幅減小故障的影響范圍。

3 結(jié)論

在煤礦安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合內(nèi)容層面，從國(guó)家政策、煤礦現(xiàn)狀等角度分析，確定了系統(tǒng)融合應(yīng)考慮的主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其交互數(shù)據(jù)，并通過(guò)地面融合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)煤礦智能化發(fā)展。通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)控制原理分析，研究了系統(tǒng)融合方案的可行性和應(yīng)用效果，并針對(duì)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題提出優(yōu)化改進(jìn)方法，進(jìn)一步提升監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)交互和傳輸?shù)母咝?、安全性?/p>