摘? 要：伴隨著現(xiàn)在制造工藝的提高，為現(xiàn)在高效系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了有力的技術(shù)保障。將現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行必要的優(yōu)化改造，使之功能更加齊全、技術(shù)指標(biāo)更加先進(jìn)、具有更高的可靠性和便于維護(hù)管理，具有更好的先進(jìn)性、科學(xué)性、實(shí)用性是急需的也是非?？尚械?。以提升生產(chǎn)礦井的綜合信息化為目標(biāo)，直接服務(wù)于企業(yè)成本運(yùn)營中心的生產(chǎn)、安全、經(jīng)營管理，為企業(yè)的精益生產(chǎn)、安全保障、成本控制和持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營目標(biāo)提供技術(shù)保障和信息支持。
關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn)；檢測監(jiān)控；數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)管理
Mine safety production testing monitoring system research
Abstract: With the improvement of Modern manufacturing technology, it has been provide strong technical support for efficient design and application of the system. The existing system is necessary to optimize and transformation, Function is more complete, More advanced technical indicators, High reliability and Convenient maintenance and management, Have More advanced, Scientific nature, Practicability is urgent and very feasible. In order to promote the mine comprehensive information as the goal, Direct services to enterprises cost operation center, Production, Safety, Management, providing technical and information security, cost control and support for the business goal , the enterprise's lean production, sustainable development.
Key Words: Safety production; Detection monitoring; Database; Data management
0? 引? 言
伴隨著各方面的重視程度提高，大量資金的注入，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)也得以迅猛發(fā)展起來。從2007年開始，煤礦企業(yè)重點(diǎn)建設(shè)了安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)以及瓦斯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，總投入資金高達(dá)7億元人民幣，同比增長15% [1]。
目前已經(jīng)開始普遍應(yīng)用大型監(jiān)控系統(tǒng)裝備，其中就包括有帶式輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)以及束管檢測系統(tǒng)等，并且系統(tǒng)裝備的國有化程度也比價(jià)高。部分礦山企業(yè)使用了三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)，能夠?qū)⒐饫w作為信息傳輸渠道，確保了礦井生產(chǎn)過程的自動(dòng)化管理，初步構(gòu)成了一個(gè)相當(dāng)完善的綜合信息化管理系統(tǒng)。所以，有效開展安全檢測監(jiān)控技術(shù)探討，提升安全檢測技術(shù)水平，充分應(yīng)用高新技術(shù)手段，構(gòu)建科學(xué)、合理的安全監(jiān)測系統(tǒng)，形成良好的安全管理體系，能夠降低事故發(fā)生幾率，消除事故隱患，避免出現(xiàn)特大安全事故事件，從而實(shí)現(xiàn)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，維持社會(huì)的和諧穩(wěn)定，有著重要的意義[2-3]。
1? 礦山安全生產(chǎn)的發(fā)展和現(xiàn)狀
上世紀(jì)下半葉，德、英、美、澳等西方發(fā)達(dá)國家，利用自有的先進(jìn)技術(shù)，大力推廣自動(dòng)化、信息化技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合，在井上、井下生產(chǎn)、安全等各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了礦山控制和監(jiān)測自動(dòng)化，采用相應(yīng)的通訊技術(shù)，將子系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了礦山安全生產(chǎn)的有序進(jìn)行，極大的提高了生產(chǎn)效率，改善了安全狀況，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益[4]。
國內(nèi)礦山安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的提出，也與西方發(fā)達(dá)國家相似。相應(yīng)的提出了一些技術(shù)要求，但是與實(shí)際的要求還相差甚遠(yuǎn)。伴隨著我國礦業(yè)的迅速發(fā)展，建設(shè)數(shù)字化、信息化與智能化新型礦山越來越受到礦業(yè)行業(yè)、相關(guān)企業(yè)和國家的重視。
1.1? 煤礦安全檢測與監(jiān)控
按照相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，截止到2011年底，我國煤礦企業(yè)的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安裝率已經(jīng)超過了87.5%。在這其中，國有重點(diǎn)煤礦企業(yè)的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安裝率高達(dá)99%,國有地方煤礦企業(yè)的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安裝率是87%，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小型煤礦企業(yè)的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安裝率則是83%。可見，目前大部分的高瓦斯礦井都已經(jīng)安裝了瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。而一些較早實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)信息管理的省市，包括吉林、黒龍江、新疆、山西等，目前已經(jīng)能夠在省內(nèi)或市內(nèi)進(jìn)行礦業(yè)聯(lián)網(wǎng)。
1.2? 煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)
當(dāng)前階段，我國國內(nèi)的煤礦安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)主要有四種類型，第一種類型為KJ4監(jiān)測系統(tǒng)，其監(jiān)控覆蓋區(qū)域比較大，能夠?qū)崿F(xiàn)礦井內(nèi)部無差別覆蓋。第二種類型為KJ95煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，其綜合性比較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻、聲音的同步傳輸[5]。第三種類型為TF200頻分復(fù)用型礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，可以針對井下各種參數(shù)進(jìn)行集中的監(jiān)測，并及時(shí)反饋到控制中心。第四種類型為HI-MASS監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)井下生產(chǎn)環(huán)境以及安全系數(shù)的監(jiān)測。目前，山西省已經(jīng)有超過96.8%的煤礦企業(yè)開展了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，能夠初步實(shí)現(xiàn)省、市、縣、礦業(yè)集團(tuán)的四級聯(lián)網(wǎng)協(xié)作。
1.3? 煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)
煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)作為多系統(tǒng)集成的信息系統(tǒng)，其信息化技術(shù)水平能夠直接代表煤礦企業(yè)的規(guī)模實(shí)力。一般而言，都是大型煤礦的信息技術(shù)水平高于中型煤礦，依次類推，呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。目前，在我國國內(nèi)已經(jīng)有部分礦井使用了語音與數(shù)字的通信技術(shù)，但是在圖像傳輸性能上還比較差，亟待提升。而應(yīng)用效果良好的寬帶漏泄通信也開始部分應(yīng)用，能夠提供路的全雙工話音，可以給煤礦綜合信息傳輸提供有力的支持。而在部分煤礦企業(yè)當(dāng)中，則使用了基于的礦井無線通信系統(tǒng)，一些大型國有煤礦企業(yè)則裝備了工業(yè)電視系統(tǒng)，并且對多媒體調(diào)度室裝備也做出了技術(shù)升級。
1.4煤礦安全綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
煤礦安全生產(chǎn)信息管理技術(shù)能夠開展較深層次的數(shù)據(jù)挖掘與分析處理，從而構(gòu)成專業(yè)化的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，確保了危情警報(bào)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，有利于對礦井整體運(yùn)行的綜合管理工作。目前，己經(jīng)有部分國有重點(diǎn)煤礦構(gòu)件了煤礦安全生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，能夠開展安全生產(chǎn)管理、事故預(yù)防與災(zāi)害處理、安全評估以及信息監(jiān)測等工作。而在一些省級安全監(jiān)管部門則大規(guī)模應(yīng)用了重大危險(xiǎn)源的監(jiān)控管理系統(tǒng)，能夠協(xié)助開展安全監(jiān)管工作。在煤礦安全監(jiān)察部門，則是較多應(yīng)用了煤礦安全生產(chǎn)許可證管理系統(tǒng)，能夠有利于開展監(jiān)察管理工作。
2? 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用
煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是目前現(xiàn)代化工礦企業(yè)生產(chǎn)和管理的有效工具。 對于煤礦生產(chǎn)，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。
它是一種自動(dòng)采集資料、處理資料并進(jìn)行控制的系統(tǒng),具有及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)、可靠的優(yōu)點(diǎn),對保障礦井安全,提高礦井“一通三防”管理水平,增強(qiáng)礦井抗災(zāi)能力等方面具有非常重要的作用，特別是對預(yù)防煤礦瓦斯超限、積聚,準(zhǔn)確且迅速地測定礦井通風(fēng)參數(shù)及有害氣體濃度、掌握井下通風(fēng)狀況,早期發(fā)現(xiàn)事故征兆,防止瓦斯事故的發(fā)生起到輔助決策作用。 例如對于高瓦斯影響嚴(yán)重的礦井，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)可以從如下方面發(fā)揮作用：
2.1 合理利用瓦斯超限斷電功能 ，杜絕瓦斯超限
煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確及時(shí)實(shí)施自動(dòng)報(bào)警和控制斷電，自動(dòng)切斷規(guī)定范圍內(nèi)全部非本質(zhì)安全型電器設(shè)備電源， 真正起到 24 小時(shí)不間斷地對采掘工作面的瓦斯監(jiān)控，控制住了瓦斯事故的發(fā)生。
2.2 監(jiān)督安全技術(shù)措施的落實(shí) ，及時(shí)消除瓦斯隱患
安全監(jiān)控系統(tǒng)不僅在消除瓦斯超限作業(yè)方面發(fā)揮著重大作用，而且還可利用監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)督安全技術(shù)措施的執(zhí)行情況。 在生產(chǎn)過程中所實(shí)施的一些降低瓦斯?jié)舛鹊拇胧渥饔眯Ч欠衩黠@，就可以通過煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)得到真實(shí)反映。
2.3 為快速查找瓦斯超限原因提供幫助
煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是對礦井所有瓦斯流經(jīng)的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，所以通過一些關(guān)鍵地點(diǎn)的瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以查找瓦斯超限原因。
2.4 為礦井瓦斯治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
安全監(jiān)控系統(tǒng)是連續(xù)監(jiān)測采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓?，并將?shù)據(jù)存儲(chǔ)在監(jiān)測中心站，為分析研究礦井和采掘工作面瓦斯涌出規(guī)律、瓦斯賦存特征，制定治理瓦斯技術(shù)措施提供了可靠的依據(jù)，并獲得豐富資料。 如可以分析得到工作面產(chǎn)量與瓦斯涌出量關(guān)系，生產(chǎn)工序與瓦斯涌出量關(guān)系，考察掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出特征等等。由于監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)朝著安全、生產(chǎn)和調(diào)度一體化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)方向發(fā)展，并逐漸滲入的煤礦生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而為煤礦安全生產(chǎn)和科學(xué)管理起到極為重要的作用。
3? 我國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題和不足
3.1 智能傳感器性能差
與系統(tǒng)配接的 CH4 和 CO 傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和監(jiān)測煤炭自燃發(fā)火等災(zāi)害的關(guān)鍵技術(shù)裝備,并越來越受到使用單位和研究人員的普遍重視。 據(jù)統(tǒng)計(jì), 國產(chǎn)安全監(jiān)測用CH4 傳感器和 CO 傳感器, 長期以來所用敏感元件一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性差、零點(diǎn)漂移、靈敏度漂移以及制作工藝水平低、元件一致性差的缺點(diǎn),從而嚴(yán)重制約著礦井瓦斯、一氧化碳的正常檢測，與國外同類傳感器相比較差距較大[6]。
3.2 通信協(xié)議不規(guī)范由于現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議均互不兼容
沒有一個(gè)符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標(biāo)準(zhǔn),從而造成不同廠家的設(shè)備無法兼容,無法共享傳輸電纜。 因此,通信協(xié)議不規(guī)范的后果是造成設(shè)備重復(fù)購置、受制于人和不能隨意進(jìn)行軟、硬件升級改造。
3.3 診斷功能有待加強(qiáng)作為管理維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的輔助手段
部分系統(tǒng)只能對系統(tǒng)的通訊狀況診斷,不能詳細(xì)地判斷故障的性質(zhì)和故障點(diǎn),而實(shí)際工作中要求能判斷出分站、傳感器或電纜故障之間或短路報(bào)警與真實(shí)超限之間區(qū)別,為維護(hù)人員提供故障的類型和方位,以便于迅速處理故障。
4? 煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)過程當(dāng)中暴露出的問題
目前來看，煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)過程當(dāng)中暴露出的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
未能深入認(rèn)識(shí)信息化技術(shù)發(fā)展的重要意義，導(dǎo)致信息技術(shù)投入資金不足，不具備專業(yè)的、完善的煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及考核體系，使得信息化技術(shù)發(fā)展速度比較慢。
第二，缺乏煤礦井下安全生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)支持。目前，我國煤礦企業(yè)的信息化技術(shù)手段較為落后，整體規(guī)模以及涵蓋水平都不高，導(dǎo)致了井下的信息技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量較差，而且適用范圍狹窄，尤其是在煤塵監(jiān)控方面還難以提供有效的技術(shù)支持。
第三，煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)軟硬件研發(fā)以及服務(wù)保障系統(tǒng)建設(shè)水平較低，整體的研發(fā)力量薄弱，裝備水平較差，不符合相關(guān)技術(shù)升級的需求。
第四，在安全生產(chǎn)方面還是因循分布式的控制模式，幵放性較差，監(jiān)視由于，而控制不足，而且不同系統(tǒng)之間也缺乏兼容性，難以做到信息共享，形成了多個(gè)信息孤島。盡管在煤礦生產(chǎn)過程當(dāng)中一些機(jī)電一體化產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，但是在通訊功能方面卻有所欠缺。
第五，傳感器技術(shù)發(fā)展水平較差，盡管已經(jīng)按照煤礦企業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)特征，研發(fā)了一系列的傳感器，但是在使用壽命周期上卻比較短，而且質(zhì)量與靈敏度也都和國際先進(jìn)水平有著一定的差距。
第六，煤礦企業(yè)缺乏統(tǒng)一的安全生產(chǎn)信息化建設(shè)和發(fā)展綱要，沒有明確的發(fā)展目標(biāo)，嚴(yán)重缺乏高素質(zhì)的信息管理復(fù)合型人才。
第七，大部分煤礦企業(yè)的管理信息網(wǎng)站建設(shè)還都是處于初步階段，只能做出一些新聞與公告的公示，在網(wǎng)上審批、信息共享以及自動(dòng)化辦公方面還有待于進(jìn)一步的充善。
5? 我國煤礦安全監(jiān)控技術(shù)發(fā)展方向
緊密結(jié)合我國煤礦安全生產(chǎn)國情 ， 重視專業(yè)化或?qū)＜蚁到y(tǒng)的開發(fā)今后，開發(fā)安全監(jiān)控技術(shù)應(yīng)特別注意將諸如瓦斯涌出規(guī)律、瓦斯突出預(yù)測預(yù)報(bào)、煤自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)、帶式輸送機(jī)火災(zāi)早期預(yù)報(bào)、均壓通風(fēng)自動(dòng)調(diào)控以及礦井災(zāi)變期間搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮等技術(shù)融入監(jiān)測系統(tǒng)中，才能充分發(fā)揮監(jiān)測系統(tǒng)的作用。繼續(xù)深入強(qiáng)化傳感器技術(shù)的研究傳感器是煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，為了提高煤礦安全監(jiān)測傳感器水平，在今后研究開發(fā)工作中，應(yīng)注重以下方面：
（1）關(guān)注國內(nèi)外傳感器發(fā)展熱點(diǎn) ，借鑒傳感器新技術(shù) ，開發(fā)適用于煤礦的安全傳感器。微型化、集成化、智能化、系統(tǒng)化、低功耗是當(dāng)今全球傳感器發(fā)展的方向 ，而光纖技術(shù)、生物工程技術(shù)、微電子技術(shù)及微加工技術(shù)等多種技術(shù)的融合，可能使傳感器性能最優(yōu)化，這些都是我們在跟蹤國內(nèi)外新技術(shù)時(shí)要特別關(guān)注的地方。
（2）解決煤礦安全傳感器的穩(wěn)定性 、可靠性 ，提高傳感器的制作質(zhì)量，在很大程度上依賴制作工藝。 先進(jìn)的傳感器制作工藝也是傳感器技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，諸如微機(jī)械加工技術(shù)、平面制作工藝、薄膜制作工藝及傳感器封裝技術(shù)等對傳感器研究開發(fā)及傳感器實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、工程化起著至關(guān)重要的作用，這是一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)工作。
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