董金梅

（山西省潞安礦務(wù)局漳村煤礦，山西長治 04600）

0 引言

瓦斯事故智能預警系統(tǒng)主要基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對煤礦開采工作人員、相關(guān)開采工作設(shè)備、煤礦井下環(huán)境等對煤礦瓦斯的擾動情況進行實時監(jiān)控和安全預防，有效運用更加先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［1］，對整個煤礦井下開采工作環(huán)境進行實時性控制，有效保證煤礦開采工作中相關(guān)工作人員、工作設(shè)備以及工作環(huán)境進行協(xié)同化管理，從而保證煤礦開采工作的整體安全性和穩(wěn)定性［2］。

1 瓦斯事故動態(tài)安全監(jiān)控預警系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦瓦斯事故智能預警系統(tǒng)設(shè)計主要包含互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。從整個設(shè)計理念來看，該預警系統(tǒng)主要分為感知層、傳輸層以及應(yīng)用層3 個構(gòu)成層面，每一個工作層面的功能和作用各不相同，如圖1 所示。應(yīng)用層主要是通過計算機系統(tǒng)作為主要控制點，對設(shè)備工作過程中的各個管理工作數(shù)據(jù)進行有效匯總及分析，提高預警系統(tǒng)的整體工作準確度；傳輸層主要承擔系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，重點涵蓋互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、移動通訊網(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 標簽讀寫器、傳感器設(shè)備以及視頻攝像等3 個不同的構(gòu)成環(huán)節(jié)［3］，彼此之間獨立運行，同時又存在一定的聯(lián)系性，通過系統(tǒng)的協(xié)同運作，實現(xiàn)了整個煤礦瓦斯事故的實時性監(jiān)控和預警功能。

2 功能優(yōu)化設(shè)計分析

通過對瓦斯事故智能預警系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成展開了分析和研究，其中重點涵蓋安全信息控制子系統(tǒng)、爆炸危險性動態(tài)預警系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)以及防爆專家系統(tǒng)等相關(guān)構(gòu)成單元。

圖1 煤礦瓦斯事故智能預警系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 煤礦安全信息系統(tǒng)功能

安全信息系統(tǒng)的主要功能是對煤礦井下的開采工作環(huán)境進行實時性監(jiān)控和管理，同時對內(nèi)部的相關(guān)數(shù)據(jù)進行有效收集和分析［4］，并對之前的相關(guān)工作信息數(shù)據(jù)進行有效維護及保存，為整個動態(tài)預警系統(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

基于移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過無級接入和骨干光纖網(wǎng)絡(luò)組合的形式，以及通過CIFI、TCP/IP 通信協(xié)議，對GIS 地理信息技術(shù)進行有效應(yīng)用，實現(xiàn)整個智能預警系統(tǒng)的高效化運作［5］。在實際工作過程中，主要功能是對進入到礦井以下的工作人員進行人身定位以及相應(yīng)的考勤管理工作，對進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，同時對井下工作人員的進入時間以及在井下的詳細工作軌跡信息進行有效地記錄，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煤層中瓦斯具體含量大小以及分布規(guī)律來進行準確分析，從中可以得到煤層中瓦斯的實際含量大小，以及瓦斯壓力等直線變化狀況，可以對該煤層地質(zhì)構(gòu)造狀況及其瓦斯影響范圍加以確定。通過瓦斯聚集點分布的統(tǒng)計和分析，有效得出煤層內(nèi)部瓦斯參數(shù)分布狀況，相關(guān)工作人員可以通過使用便攜式瓦斯傳感器，將煤礦井下的瓦斯?jié)舛群窟M行準確檢測，檢測完成后的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)浇K端系統(tǒng)中進行分析和儲存。通過這種方法可以實現(xiàn)對每一層中的瓦斯源頭進行有效檢測，有效運用系統(tǒng)檢測工作結(jié)果對其進行綜合分析和研究。

2.1.3 機電設(shè)備信息分析

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

2.2 瓦斯爆炸危險性動態(tài)預警功能

煤礦井下瓦斯爆炸危險性動態(tài)預警系統(tǒng)主要分為趨勢預警系統(tǒng)和狀態(tài)預警系統(tǒng)兩類。其中趨勢預警系統(tǒng)涵蓋了瓦斯超限次數(shù)、瓦斯超限上升率以及瓦斯狀態(tài)預警等，依照瓦斯傳感器的實時性運行工作狀況，可以對煤礦開采工作面中存在的明火或火源等相關(guān)信息進行及時報警，有效防止出現(xiàn)更加嚴重的瓦斯爆炸事故［7］。

2.3 網(wǎng)絡(luò)遠程瀏覽功能

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

2.4 預防瓦斯爆炸的專家系統(tǒng)功能

煤礦瓦斯事故智能預警系統(tǒng)中，可以通過專家系統(tǒng)中的功能進行信息的實時性查閱，有效查詢出相應(yīng)的瓦斯爆炸事故標準，然后依照實際的工作狀況制定出相應(yīng)的瓦斯事故爆炸預防方案，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警系統(tǒng)當中，專家系統(tǒng)起到了人體大腦的作用，主要針對煤礦井下各個環(huán)節(jié)的安全動態(tài)信息進行有效地收集和分析，是安全監(jiān)測預警系統(tǒng)中非常重要的構(gòu)成環(huán)節(jié)。

2.5 動態(tài)安全預警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在煤礦瓦斯事故智能預警系統(tǒng)中，安全信息數(shù)據(jù)庫是其中的基礎(chǔ)保障，同時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、事故監(jiān)控數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、圖形瀏覽器以及瓦斯知識數(shù)據(jù)庫等。通過該系統(tǒng)的有效應(yīng)用，需要對煤礦原有的瓦斯監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進行有效改造和升級，運用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將無線傳感器技術(shù)和無線寬帶技術(shù)進行有效融合。

3 應(yīng)用案例分析

某煤礦通過使用動態(tài)安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，在實際工作過程中的工作效果非常明顯，同時陸續(xù)在其他的礦井中開始使用該系統(tǒng)。通過有效的工作調(diào)試以及半年的使用，整個瓦斯事故智能預警系統(tǒng)可以保持正常穩(wěn)定地工作和運行。在實際工作過程中，傳感器的工作穩(wěn)定性還需要進一步優(yōu)化。由于煤礦井下的工作環(huán)境相對復雜，經(jīng)常會造成傳感器所收集到的數(shù)據(jù)信息存在偏差，因此，對傳感器工作靈敏度的優(yōu)化設(shè)計至關(guān)重要，相關(guān)現(xiàn)場管理工作人員需要不斷提高自身的專業(yè)技能，同時加強安全防護措施，需要對瓦斯事故智能預警系統(tǒng)的工作有充分了解，以此來保證整個智能預警系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

4 結(jié)束語

本文對漳村煤礦的瓦斯事故智能預警系統(tǒng)進行優(yōu)化，重點對安全信息控制子系統(tǒng)、爆炸危險性動態(tài)預警系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)以及防爆專家系統(tǒng)等相關(guān)構(gòu)成單元的功能進行了優(yōu)化設(shè)計，保障了智能預警系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過優(yōu)化，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的有效計算和及時統(tǒng)計，真正起到了對煤礦瓦斯的實時監(jiān)控和智能預警作用，有效提高了煤礦瓦斯監(jiān)測工作的整體質(zhì)量精度。