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對(duì)礦井通風(fēng)的預(yù)警系統(tǒng)研究

文檔作者：楊運(yùn)良陳胤程磊文檔來(lái)源：河南理工大學(xué)安全學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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第17卷第11期
2008年11月
中 國(guó) 礦 業(yè)
CHINA M INING M AGAZINE
V01．17．No．11
November 2008
對(duì)礦井通風(fēng)的預(yù)警系統(tǒng)研究
楊運(yùn)良，陳胤，程磊
(河南理工大學(xué)安全學(xué)院， 河南焦作454000)
摘要：采用B／s模式設(shè)計(jì)了礦井通風(fēng)信息的預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的系統(tǒng)原理、功能模塊以及關(guān)鍵
技術(shù)作了詳細(xì)的說(shuō)明，系統(tǒng)將完成數(shù)據(jù)采集、分析和處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷、告警，具有很強(qiáng)
的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；預(yù)警系統(tǒng)；礦井通風(fēng)
中圖分類(lèi)號(hào)：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1OO4—4051 (2008)11-0093-02
Based on the mine ventilation system of early warning inform ation
YANG Yun—liang，CHEN Yin，CHENG Lei
(School of Sofety Science and Engineering of Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China)
Abstract：The design of the remote monitoring system for mine is based on B／s mode1．The system
function modal，configuration project，as well as the key technique have been described in detail in this pa—
per．This system will be used in some projects and its functions will be well performed，such as data acqui—
sition，data analysis and data processing，which show that this system has practicability．
Key words：monitoring system；early warning system；mine ventilation
目前，我國(guó)大中型煤礦均裝備了安全監(jiān)測(cè)系
統(tǒng)，但大量的應(yīng)用實(shí)踐表明，其信息處理手段落
后，對(duì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)信息僅能作簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)報(bào)表、預(yù)測(cè)
預(yù)報(bào)和動(dòng)態(tài)圖像顯示，功能較少，不能有效、及
時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)事故；而且由于它們不具有網(wǎng)
絡(luò)共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，使它們對(duì)存在的安全隱患
和已經(jīng)發(fā)生的事故，不能做出及時(shí)地判斷并進(jìn)行有
效的處理，從而造成決策失誤和管理不當(dāng)口]。隨著
煤礦生產(chǎn)的信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，研制具有災(zāi)
變預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)動(dòng)態(tài)化、決策可靠性高的煤礦安全監(jiān)測(cè)
可視化信息處理系統(tǒng)，必將提高我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)
信息化水平，并為我國(guó)煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠的
保證 。
1 系統(tǒng)原理
該系統(tǒng)主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、分站、通
信接口、監(jiān)控終端、Web服務(wù)器、客戶(hù)機(jī)等構(gòu)成。
數(shù)據(jù)采集器和傳感器安裝在井下，數(shù)據(jù)采集器采集
NO 濃度、H 濃度、NH。濃度、C0 濃度、CO
濃度、CH 濃度、溫度、風(fēng)門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)、風(fēng)機(jī)開(kāi)
收稿日期：2008—07—05
作者簡(jiǎn)介：楊運(yùn)良(1953一)，男，河南盂津人，教授，碩導(dǎo)。
關(guān)等傳感器信號(hào)，通過(guò)井下分站、通信電纜、地面
通信接口和監(jiān)控終端，把采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存到
Web服務(wù)器上，即可實(shí)現(xiàn)報(bào)表顯示、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、
打印及圖形分析、預(yù)警提示等功能。
數(shù)據(jù)采集器。數(shù)據(jù)采集器的主要功能，是通過(guò)
幾個(gè)不同的傳感器，實(shí)時(shí)采集CH 濃度、COz濃
度、CO體濃度、CH濃度、溫度等參數(shù)。數(shù)據(jù)采
集器電路由數(shù)據(jù)采集電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、顯示
電路和通信電路組成。
數(shù)據(jù)傳送。監(jiān)控系統(tǒng)傳感器采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)
傳輸系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)，由監(jiān)控主機(jī)生成實(shí)時(shí)監(jiān)控
數(shù)據(jù)庫(kù)，達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，系統(tǒng)立即進(jìn)行報(bào)警，同
時(shí)，將警情在企業(yè)局域網(wǎng)進(jìn)行分發(fā)、傳遞。
體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)支持。本系統(tǒng)采用ASP．NET
和WEBGIS技術(shù)開(kāi)發(fā)，平臺(tái)選擇Windows平臺(tái)，
數(shù)據(jù)庫(kù)選擇Microsoft SQL Server， 系統(tǒng)采用
JavaScript和VBScript腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)；在體系結(jié)構(gòu)
上，采用B／S模式，系統(tǒng)服務(wù)器端采用C／S架構(gòu)，
服務(wù)端完成數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、維護(hù)及客戶(hù)端請(qǐng)求的響
應(yīng)，客戶(hù)端完成數(shù)據(jù)瀏覽，監(jiān)控中心服務(wù)器完成報(bào)
警及實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。
94 中國(guó)礦業(yè) 第17卷
2 系統(tǒng)功能分析 通過(guò)區(qū)分用戶(hù)權(quán)限，提供不同的功能模塊。系統(tǒng)主
系統(tǒng)采用B／S結(jié)構(gòu)，支持多用戶(hù)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)， 要分為以下幾個(gè)模塊，如圖1所示。
權(quán)
限
管
理
通
風(fēng)
安
全
管
理
礦井通風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)
在
線(xiàn)
分
析
管
理
安
全
預(yù)
警
管
理
值閾 Il Il異常
置設(shè) Il I據(jù)數(shù)
圖1 礦井通風(fēng)預(yù)警系統(tǒng)
安全管理模塊。權(quán)限管理將用戶(hù)等級(jí)分為3
個(gè)，即普通用戶(hù)等級(jí)、一般管理員等級(jí)和高級(jí)用戶(hù)
等級(jí)。用戶(hù)需要身份登錄來(lái)確定管理等級(jí)：普通用
戶(hù)等級(jí)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù)(包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷
史記錄)進(jìn)行查看、瀏覽；一般管理員等級(jí)能夠?qū)?
報(bào)警參數(shù)進(jìn)行修改，能夠?yàn)g覽數(shù)據(jù)(包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
和歷史記錄)，能夠?qū)ν话l(fā)情況進(jìn)行手動(dòng)指揮控制；
高級(jí)用戶(hù)等級(jí)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽數(shù)據(jù)(包括實(shí)時(shí)數(shù)
據(jù)和歷史記錄)，能夠向管理員發(fā)出控制指令，具
有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)修改的權(quán)限_3]。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看。具有單礦、多礦多點(diǎn)定位監(jiān)測(cè)
功能，能夠直接在礦道圖上顯示傳感器及控制設(shè)備
的位置，實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)；能夠查看各監(jiān)
控點(diǎn)實(shí)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)(如瓦斯?jié)舛?、溫度、風(fēng)速、
有毒有害氣體濃度，風(fēng)門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)等)，可以對(duì)同
一種傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)可查看當(dāng)天每
一個(gè)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的走勢(shì)情況，可以為管理層決
策提供依據(jù)。
查看數(shù)據(jù)報(bào)表，信息查詢(xún)。查詢(xún)過(guò)去某一時(shí)間
段的某一傳感器的走勢(shì)情況；具有數(shù)據(jù)匯總、分類(lèi)
查詢(xún)、報(bào)警查詢(xún)的功能；可以形成以年、月、日為
時(shí)間單位的礦井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)表。
在線(xiàn)分析。“在線(xiàn)分析”是根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)自
動(dòng)生成的“趨勢(shì)圖”、“比較圖”等，它包括歷史數(shù)
據(jù)趨勢(shì)圖、歷史數(shù)據(jù)柱狀圖、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖、實(shí)
時(shí)數(shù)據(jù)柱狀圖、異常數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖、異常數(shù)據(jù)柱狀圖
等，并為相關(guān)人員提供決策支持。
閾值編輯?？删庉嬙O(shè)置每一個(gè)傳感器的預(yù)警
值，包括紅、橙、黃、綠4種預(yù)警等級(jí)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
基
礎(chǔ)
數(shù)
據(jù)
管
理
根據(jù)報(bào)警參數(shù)的數(shù)值改變顯示的顏色，并可以提供
聲音，圖像同步表示。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊。主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)信息的采集和處
理，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、整理，分析
出異常數(shù)據(jù)，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和預(yù)警模塊構(gòu)建做準(zhǔn)
備。
3 系統(tǒng)核心技術(shù)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)整個(gè)系 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的搜集、處
理、存儲(chǔ)，負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警管理、數(shù)
據(jù)分析等需求。地面監(jiān)控室將傳感器采集到的數(shù)據(jù)
處理并存儲(chǔ)在分散的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，應(yīng)用服務(wù)器與
數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間進(jìn)行通訊，經(jīng)過(guò)處理分析后，通
過(guò)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示給用
戶(hù)。因而，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為監(jiān)控系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
和基礎(chǔ)信息保證，它的安全性、準(zhǔn)確性、快速性直
接影響到整個(gè)煤礦安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能。
本系統(tǒng)對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示包括3種：一種是
在礦圖上顯示每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；第二種是用
柱狀圖顯示同一類(lèi)傳感器在同一時(shí)間所監(jiān)測(cè)到的數(shù)
據(jù)對(duì)比，紅色代表報(bào)警；第三種顯示方法是某一個(gè)
傳感器隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，紅色直線(xiàn)代表報(bào)警
線(xiàn)。
報(bào)表查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)。報(bào)表查詢(xún)可以通過(guò)點(diǎn)擊礦圖
上的空間位置和時(shí)間，查詢(xún)?cè)摐y(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，可
實(shí)現(xiàn)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和任意所需數(shù)據(jù)的打
??；統(tǒng)計(jì)每一個(gè)傳感器在這段時(shí)間內(nèi)的最大值、最
小值、平均值，可與正常值進(jìn)行比較，報(bào)警查詢(xún)能
夠根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備地理位置、時(shí)間段來(lái)查看報(bào)警記錄。
(下轉(zhuǎn)第98頁(yè))
中國(guó)礦業(yè) 第l7卷
氣性較大，煤體中的瓦斯放散速度較快，煤體中的
瓦斯能較小。由于開(kāi)采的持續(xù)進(jìn)行，煤體上部形成
集中的剪切應(yīng)力，使煤體發(fā)生剪切破壞，由于瓦斯
壓力較小，沒(méi)有足夠大的瓦斯膨脹能使煤體拋出，
煤體只發(fā)生傾出或擠出，未形成瓦斯突出。此時(shí)，
在瓦斯突出過(guò)程中，地應(yīng)力起主導(dǎo)作用，瓦斯膨脹
能使煤體被拋出，當(dāng)瓦斯膨脹能較低時(shí)，煤體則發(fā)
生傾出或擠出。
通過(guò)觀察滲透性系數(shù)為lm ／(MPa ·d)的
瓦斯壓力分布圖可以發(fā)現(xiàn)，此模型在開(kāi)采初期，即
開(kāi)挖3步后，煤體發(fā)生破裂并形成突出。此時(shí)，煤
體中的應(yīng)力較開(kāi)采初期增大，存在一定的瓦斯壓
力，煤體發(fā)生拉伸破壞，瓦斯突出在瓦斯壓力和地
應(yīng)力共同作用下發(fā)生。隨著開(kāi)采的進(jìn)行，瓦斯壓力
逐漸減小，小到已經(jīng)不能使煤體產(chǎn)生破碎并被拋
出，煤體中應(yīng)力集中程度逐漸變大，使煤體最終形
成剪切破壞。
3 結(jié)論
(1)煤體的透氣性對(duì)瓦斯壓力的分布有明顯
的影響。透氣性較小時(shí)，工作面前方形成較大的瓦
斯壓力，由于啟動(dòng)壓力梯度較大，并未形成瓦斯流
動(dòng)，在瓦斯突出及開(kāi)采過(guò)程中，一直保持著較高的
瓦斯壓力；透氣性較大時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度減小，瓦
斯擴(kuò)散速度變快，工作面前方形成明顯的瓦斯壓力
梯度。
(2)當(dāng)透氣性較小時(shí)，煤體發(fā)生拉伸破壞，
瓦斯突出發(fā)生在整個(gè)采高的中部，此時(shí)，瓦斯在瓦
斯突出中起主導(dǎo)作用；當(dāng)煤體透氣性較大時(shí)，煤體
發(fā)生剪切破壞，初始破壞及瓦斯突出從整個(gè)采高的
上部開(kāi)始，地應(yīng)力在瓦斯突出中起主導(dǎo)作用。
(3)煤體透氣性不同，突出形成的煤體破壞
形狀也不同。透氣性較小時(shí)，突出煤體形成圓錐形
的突出孔洞；透氣性較大時(shí)，煤體的最終破壞形狀
為剪切破壞，煤體發(fā)生傾出后擠出，并未發(fā)生真正
的瓦斯突出。 _
參考文獻(xiàn)
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(上接第94頁(yè))
4 結(jié)論
本系統(tǒng)操作方便，準(zhǔn)確及時(shí)，節(jié)省了大量的人
力物力財(cái)力，使監(jiān)測(cè)人員和相關(guān)管理人員能夠及時(shí)
準(zhǔn)確的了解礦井生產(chǎn)情況，為調(diào)度和管理提供了依
據(jù)和保證_4]。同時(shí)，系統(tǒng)充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)海量數(shù)
據(jù)，進(jìn)行分析、提取異常數(shù)據(jù)信息，提前采取相應(yīng)
的預(yù)防保護(hù)措施，避免重大事故的發(fā)生。 _
參考文獻(xiàn)
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