煤矿安全监控系统智能化现状探析

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摘要：随着现代信息技术的发展，煤炭行业借助信息技术建立煤矿安全监控系统，实现安全监控系统智能化、创新化发展势在必行。其不仅可以提升采矿效率和效果，更能把控整个采矿作业流程，减少意外事故的发生。鉴于此，分析了煤矿安全监控系统智能化的现状及发展，以期能提升中国煤矿开采的安全水平。

关键词：煤矿安全监控；智能化；伪数据识别；设备自识别；自诊断

现如今，随着信息技术的发展，各行各业出现了“互联网+”的发展趋势，借助信息技术提升自身的智能化水平。煤炭行业的发展同样具备这种发展特点。借助信息技术构建完善的安全监控系统成为许多采矿企业开展工作的关键点。这不仅要求监控系统的位置检测、无线通信、应急广播等方面的全覆盖，也要求所获取监控数据具有准确性和监控具有实时动态性。因此，采矿企业应充分重视煤矿安全监控系统的智能化建设，借助其加强对采矿流程的监控能力和应急事件的处理能力，掌握实时动态数据，提高对煤矿生产安全风险的把控性。

1煤矿安全监控系统智能化现状

煤矿安全监控系统虽然应用广泛，但是仍然存在较多不足，主要包括以下几点。

1.1系统准确性有待提升

目前，煤矿安全监控系统存在一些伪数据，智能化系统的准确性和有效性有待提升。伪数据存在的原因包括：a)煤矿生产系统、机电系统及安全监控系统等系统之间的干扰影响，表现为变频设备的干扰、防护设备不到位导致安全监控系统受损害等。b)智能化系统本身存在的问题。其无法有效辨别真伪数据，系统的性能需要提升。安全监控系统设备故障、传感器仪表受潮、模拟传输有误差、调校传感器调校工作不到位等都会导致系统中出现伪数据，严重影响着实际采煤监控工作效果[1-2]。

1.2系统安装和使用程序较为复杂

煤矿安全监控系统需要经过复杂的安装步骤，先要合理配置不同类型的传感器并将其同分站传输的各个线段接口建立连接关系，然后安装报警点和闭锁端口。几十个传输端口的连接、传感器配置类型及报警点与断电点等都要严格按照要求进行设置，否则很容易造成伪数据，从而使煤矿安全监控系统存在隐患。

1.3系统预警机制较为单一

目前，受制于环境数据的参数设置，煤矿安全监控系统预警机制较为单一，无法预测到参数范围之外的状况，因此无法第一时间对突发事件做出应急处理，加大了对突发事件的处理难度，还有可能造成经济、人员等多方面的损失。比较有代表性的例子是瓦斯爆炸问题，瓦斯浓度达到一定数值之上煤矿安全监控系统才能发出预警信息，但瓦斯浓度增长速度快，极短的时间就能超过规定值，造成严重的安全事故。煤矿安全监控系统应该完善对瓦斯等气体浓度变化情况的监测，增强敏锐反应的能力，给予预警信息，提升整个矿区的防范能力[3]。

2煤矿安全监控系统智能化发展要求

依据AQ6201—2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》，对煤矿安全监控系统智能化发展提出更高的要求，大致包括以下几点：a)改变现有传感器采样的离散点模式，逐渐实现传感器智能化的全覆盖，以便更好地诊断各类传感器的工作状态，解决出现的安装、维护问题；b)强调多系统间的协同配合，完成具体采矿作业，将系统间的制约降到最低；c)在煤矿安全监控系统中增添自诊断、自评估功能，具体评估模块包括模拟量传感器维护、定期未调校提醒；d)对安全监控系统收集到的信息进行归类整理与分析，形成科学报告，在此基础上可加强对异常数据的分析与监测。

3煤矿安全监控系统智能化发展趋势

煤矿安全监控系统智能化发展趋势具体分为以下三方面。

3.1分布式多点激光甲烷检测技术

分布式多点激光甲烷检测技术借助可调谐激光吸收光谱技术和光路空分复用技术将光路输入自校准气室，能降低工作面瓦斯监测点的造价成本，加强瓦斯实施动态监控能力，使激光甲烷传感器处于稳定工作状态。分布式多点激光甲烷检测装置如图1所示，该装置由中煤科工集团重庆研究院有限公司研制，可同步测量8路气室，φ(CH4)（CH4体积分数）处于0%～100%的测量区间，响应时间15s，误差准确控制在±3%。

3.2高分辨率激光痕量检测技术

高分辨率激光痕量检测技术能解决采空区自然发火束管测量不准确的困扰，通过CO，C2H4，C2H2本质安全型在线监测传感器，实现对发火特征气体的就地测量与处理，提高对火灾的预警和预防能力。

3.3超声波时差法断面风速监测技术

因巷道通风的不均匀性，“以点代面”的风速测量监测方式易导致风量计算误差较大，且存在下限测量盲区（风速<0.3m/s），难以满足智能通风系统建设需求。超声波时差法断面风速监测技术可实现巷道全断面风速测量，利用多线测量与巷道断面拟合积分，精确计算通风风量，为智能调风提供稳定、精确的监测数据[4-5]。

4煤矿安全监控系统智能化发展对策

4.1建立井上井下综合安全系统

目前，煤矿安全监控系统在井上区域能实现多系统的信息融合和数据集中，井上的位置定位、通信调度等工作衔接也比较顺畅。但井下安全监控系统还是相对独立的个体，未实现多系统的融合和信息资源的沟通共享。为此，采矿企业应借助矿用物联网技术，建立井上井下综合安全系统，有效运用各级各类系统信息。

4.2加强云计算和数据应用分析

该措施的提出是针对当前煤矿安全监控系统数据利用率低、不能准确分辨标校和报警信息种类、无法预警安全隐患问题提出的。加强云计算和数据应用分析能识别出真伪数据，深入分析数据信息类型及来源，对瓦斯爆炸、火灾等进行提前预警，进一步发展成为数字化、智能化的煤矿安全监控系统。

4.3完善安全监控系统智能报警功能

采矿企业要改变现有系统单一的预警功能，建立多级别多类型的应急预警系统。例如，根据瓦斯浓度值或超限持续时间设定不同的报警级别，发出更加具体准确的报警信号。另外，应急预警系统发挥功能需要保障传感器的传输工作无误，采矿企业可研制更加高效的矿业传感器，使其发挥微处理的优势，保证传输数据的可靠性和稳定性。同时，技术人员应加强对各类传感器设备的维护、保养、监控等工作。

4.4将量子通信技术用于系统建设

将量子通信技术用于系统建设可更迅速地处理危险事件，能在危险时刻立即发出准确的通讯信号，抓住黄金营救时间，在一定程度上减少人员伤亡和设备损失。因此采矿企业应积极借助量子通信技术的安全性、效率性、抗干扰性等优势，将该技术广泛运用于生产管理和应急救援系统建设方面，实现采矿流程的风险高把控。

5结语

现如今，煤炭行业要想实现自身的转型发展必须借助信息技术的力量，实现智能化、流程化及创新化转变。为此，主要讨论了借助信息化技术建立与完善煤矿安全监控系统，指出煤矿安全监控系统智能化的现状及发展。采矿企业应建立井上井下综合安全系统、加强云计算和数据应用分析、完善智能监控系统报警功能及充分发挥量子通信技术的功能，使煤矿安全监控系统在未来发展得越来越好。

参考文献：

［1］黄祥祥，李鹏，王桂婷.煤矿安全监控系统智能化建设及未来展望［J］.山东煤炭科技，2018，36(11)：86-87.

［2］徐江陵.基于物联网的智能化煤矿安全监控系统研究［J］.煤炭技术，2018，37(8)：229-231.

［3］汪丛笑.煤矿安全监控系统智能化现状及发展对策［J］.工矿自动化，2017，43(11)：5-10.

［4］刘媛媛.煤矿安全监控系统技术现状及智能化发展趋势［J］.矿业安全与环保，2021，48(4)：104-108.

［5］亓校岳.煤矿安全监测监控系统现状及发展趋势［J］.现代矿业，2019，35(9)：217-219.

作者:牛嘉 单位:山西兰花集团东峰煤矿有限公司