煤矿安全生产联网系统分析

1煤矿安全生产联网系统分析1前言近期的山西屯兰煤矿发生瓦斯爆炸事件又一次给我们敲响了警钟！煤矿的安全生产，对于我们的国家、社会，尤其是对于煤矿储藏丰富的省市，是一个非常严峻的问题。不断发生的不同程度的煤矿瓦斯爆炸、瓦斯突出事件给我们的政府、社会造成了严重的影响，对遇难家庭的伤害更是无法挽回。给我们的政府、安全生产部门、煤矿经营者一次又一次的教训！政府下了很大的决心，很大的力度去抓煤矿安全生产问题，但是还是有灾难不断发生，该如何去有效的避免灾难的发生？再次发生危险时，该如何应对？怎么让相关各级领导能够实时的了解现场情况并及时的做出指挥调度？在我国，煤矿开采作为国家能源系统的重要组成部分。其日常的稳定、安全运行影响着国民生产、生活的正常运转，是国计民生的大事。但是由于不同规模煤矿众多、地点分散、现场环境复杂，日常维护工作困难重重。那么如何让煤矿经营者和安全生产部门提高工作效率？真正做到预防为先、安全生产？22煤矿监控应用现状近年来，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿已经陆续在装备矿井监测监控系统，也在某种程度上提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率。但是以下的问题却不容忽视！系统老化问题严重、需要更新改造我国监测监控技术应用较晚，80年代初，引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出了一系列监控系统，在我国煤矿已大量使用。安全监控系统为煤矿安全生产和管理也确实起到了重要的作用。但是由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，造成一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统，需要更新改造。各个系统独立，使用效率低随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了一系列新的煤矿监控系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字3方针和煤矿安全规程有关条款指导下，大部分煤矿装备矿井监测监控系统。但是环境动力设备监控系统和视频监控系统大都是独立运行的，不能集成统一管理操作，应用效率较低，不能满足实际需要，同时对资源也存在的一定的浪费。联网程度不够，集中管理困难煤矿监控系统中集成了计算机网络技术、数字通信技术、微电子技术、软件应用等诸多内容，是具有技术先导性的系统。但是还没有全面打造综合性应用网络，没有实现集团公司、省级单位、市县级单位的大规模、大范围联网，甚至很多还没有实现小规模的联网，都在独立运行。已建成的煤矿监控系统，并没有对管辖区域内所有煤矿瓦斯防治情况实时了解，包括井下瓦斯浓度、风机开停状态、设备送电断电情况等实施集中监控、远程监控和实时监控，针对突发情况还不能远程的及时采取调整作业方式、停止生产、撤离人员等措施。系统标准不统一，兼容性差现有厂家的监控系统都采用专用通信协议，很难找到两个相互兼容的系统。目前，兼容性差的问题大大制约了煤矿监控系统进一步扩容的问题，因此，硬件产品和软件系统通信协议的不规范造成了设备的重复购置。现场管理和维护水平有待加强由于煤矿监控系统复杂，各系统相对独立没有集成联网应用。尽管国家和各省、地、市煤炭管理部门强制性要求各大、中、小煤矿必须装备矿井监测监控系统，并加大了对矿井安全生产的管理力度，但一些地方国有煤矿，特别是乡镇小煤矿，多数由于缺乏专业技术人员而不能正常使用和维护已装备的系统。传感器等质量不合格甲烷传感器已成为矿井瓦斯综合治理和灾害预测的关键技术装备，然而，国产的传感器一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调校期频繁的缺点，很大程度上影响了瓦斯的正常检测，与国外同类传感器比较存在一定的差距。3煤矿监控系统需求分析煤矿监控包括井下和井上两部分，地形、环境复杂恶劣，需要对煤矿全面监控、及时预防危险、合理调度指挥。4首先是视音频监控。对井上、井下的情况进行实时的监控，煤矿管理人员和安全生产部门实时掌握现场状况，同时可以通过语音进行有效沟通、指挥；其次是环境监测。主要监测煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业条件，如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等；最后是生产监控。主要监控井上、下主要生产环节的各种生产参数和重要设备的运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、提升机、局扇、主扇、胶带机、采煤机、开关、磁力起动器运行状态和参数等；系统关键在于视频与数据的整合和多级联网。系统需要对视频和各种数据同时监控，在统一平台上就可以全面了解井上、下所有信息，以便做出及时的调度、处理，节约资源；安全生产部门需要对辖区内的所有煤矿进行集中监控、统一管理，可以及时地做出判断，合理的进行调度，有效地对各类事件进行处理。4煤矿安全生产联网监控系统建设模式系统网络架构系统由外围设备、前端设备、中心管理平台、客户监控中心等部分组成。同时系统采用分布式架5构，有效避免了因为局部网络中断，影响到整个系统的正常运行。如下图所示煤矿监控中心6系统拓扑图音、视频信号采集、处理在每个煤矿根据现场需要安装相应数量的防爆摄像机，用于对煤矿井上、井下等重点区域进行监视，用于对煤矿内设备运行情况、现场环境进行音视频监视。通过摄像机采集来的音视频模拟信号接入前端综合监控主机。音、视频信号传送到综合监控主机后进行信号编码、压缩。除具有图像清晰流畅的特点外，还具有空间小，实时性好等优势。对于本地视频信号，可以保存在本地主机上，可根据需要随时进行回放、查阅、管理，并且配合多种录像模式完成各种记录需求。环境数据采集通过传感器监测煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业条件，如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等同样接入到综合监控主机，综合监控主机对这些数据进行处理，可以从监控终端上实时、准确地看到环境变化状况。7生产动力设备监控主要监控井上、下主要生产环节的各种生产参数和重要设备的运行状态参数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、提升机、局扇、主扇、胶带机、采煤机、开关、磁力起动器运行状态和参数等。报警信号采集和控制通过前端紧急按钮、红外探测器、周界探测器、现场报警器等报警设备，系统可配置GSM/GPRS、CDMA、电话等通信传输模块，当有相应情况发生时，联动声光报警，系统也可自动联动可用传输模块功能，启动电话、手机短信/彩信、电子邮件发送预置的信息。监控管理功能通过监控终端，可以在统一的平台上对前端的所有视频图像和各个传感器所测量出来的数据实时、准确地显示出来，并且可以进行曲线、波形、柱状等多种直观化的显示。安全生产部门监控中心系统拓扑图1.在安全生产部门监控中心配置若干台服务器，用来安装煤矿安全生产联网监控系统软件，作8为监控中心主控端，对辖区内若干个煤矿进行监控、管理，如果需要的话可以将前端煤矿的数字网络信号，转换成模拟信号输出至大屏幕电视墙显示。2.告警服务器完成前端综合监控主机的报警信息采集与集中处理，包括日志处理及告警通知等功能，其中环境相关的报警信息由采集服务器发送UDP包给告警服务器，然后告警服务器产生相应的联动(联动短信，邮件等)。3.接入服务器为了适应各种网络环境的需求，平台支持煤矿内PU的多种连接方式包括P2P连接方式、TURN连接方式及普通方式连接，因此设备接入模块又被分为目录服务器与注册中心两大模块；4.媒体转发服务器主要实现煤矿区域内音视频、数据（环境数据和动力设备参数等）的转发功能，通过该模块可以有效的较少带宽的占用，增大PU用户访问数量。5.集中管理服务器又分为业务管理、用户管理和设备管理三大部分。业务管理：实现MSU、业务类型、目录服务器等模块的管理。用户管理：实现用户的管理功能，包括监控用户的开户、销户和统计等。PU管理：实现前端PU设备的添加、修改、删除和统计等功能。6.客户端主要实现煤矿井下、井上前端设备的音视频预览、数据实时监测相关功能，同时支持C/S和B/S模式5结束语煤矿监控系统的关键在于及时预防，其次是发生状况时的及时统一指挥调度。随着相关的新技术的发展和新解决方案的出现，比如解决协议不规范的方法、高可用性传感器的研制、智能化的高压开关柜、高压真空馈电开关、低压真空馈电开关技术、GIS技术等应用于煤矿监控。可以使系统不仅能实现监测监控，而且能根据被监测环境地点的参数进行有效的危险性判别、分析和提出专家决策方案。可以使煤矿监控真正的实现防患于未然！