煤矿安全生产监控与通信技术研究

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摘要：基于煤矿安全生产监控的基本概述，分析目前中国煤矿安全生产监控与通信技术的现状，提出其发展趋势，旨在加强行业交流，提高煤矿生产的安全系数，确保员工生命健康，以利于煤矿企业长远发展。

关键词：煤矿安全生产；监控；通信技术

0引言

煤炭是中国经济建设发展的重要资源，其占中国一次能源消费的比重约70%。然而煤矿井下地质构造十分复杂，并且开发条件十分恶劣，接近一半的矿井都是瓦斯矿井，进而增加安全生产煤矿工作的难度，而且近年来煤矿事故死亡人数居高不下[1]。此外，随着煤矿采掘深度不断加深，高效率、高产量矿井不断涌现，煤矿企业需要更新安全技术。由于煤矿安全事故频频发生，加上煤矿企业长远发展的需要，很多煤矿企业都采用安全监控系统，该系统是指企业采用机电设备监控煤矿生产中排水、提升、运输等环节及温度、烟雾、风速、瓦斯等参数，并且通过计算机技术处理信息数据的一种应用系统[2]。该系统的应用可有效提高煤矿生产的安全系统，并且大幅度提高煤矿生产效率。

1基本概述

目前，很多煤矿企业已经采用安全生产监控系统，该系统将数据信息通信、控制与监测、采集信号等功能集中在同一系统中，充分利用板块化的构思来对软件程序、硬件思路进行设计[3]。监测人员通过该系统可实时观察矿井员工的作业环境有无危险因素，并且分析监测数据信息预测是否会发生煤矿安全事故，有利于管理人员及时发现危险因素，并且及时采取有效的预防措施来确保作业员工的生命健康，降低煤矿事故的发生率。该系统采用特定的芯片作为实时传输数据的工具，并且根据用户需要将历史数据以不同的电路及数据状态显示出来。系统设计人员采用非常简单的方式连接硬件，不管在多么恶劣的工作环境中，该系统都可正常工作，且确保通信数据的质量，正是由于这些优势，该系统得到广大煤矿企业的认可而广泛应用。通过分析监控与通信系统，可发现其具有四方面特征：a)可监测与控制相同时间内整个煤矿井下的状况，真实记录模拟量，通过可调取历史报警记录来获取完整的资料信息[4]；b)可在电脑操作状态下采用编码技术，且通过通信技术来判定数据，以声光的形式提醒矿井作业人员，确保井下作业环境的安全；c)可对断电进行恢复操作，无需到现场执行，采用异步控制及远程控制就可达到预期效果；d)在实时监控过程中，能全面、真实了解矿井下员工的工作环境，为正确判断其安全性提供依据。

2煤矿监控系统的现状

2.1井下作业员工定位技术

因为多数矿井下的GPS相关信号难以覆盖所有通道，所以国家对此提出一系列要求：企业在井下设置的识别卡必须超过8000个，监控系统产生的漏读率必须低于0.01%，识别卡的数量必须超过80个，识别卡发生位移的速度必须超过5m/s，监控系统分站、识别卡间的传播距离必须超过10m。大部分煤矿事故都是发生在矿井下，要想确保井下作业员工的生命安全，煤矿企业必须在井下设置定位系统，该系统可实时收集井下的数据信息，及时发现存在的安全隐患，为调整开采计划提供依据[5]。倘若矿井下已发生特大煤矿安全事故，该系统可利于缩短抢救人员搜出井下员工的时间，赢得抢救时间。过去的GPS信号难以覆盖矿井下的每个地方，相当一部分的巷道属于信号盲区。随着信息技术迅猛发展，目前很多企业逐渐采用漏泄电缆、RFID系统，为定位井下员工提供向导。

2.2全井下移动通信

有关专家发现很多煤矿井下具有特定的无线传输规律，研究发现井下无线传输具有电气防爆能力强、防护性能良好、抵抗故障较强、设备体积不大、衰减速度较大等特征，为此，认为可采用多基站类型的网络结构[6]。有的研究通过高科技术，顺利研发构建在WIFI基础上的通信系统，实践证明，该系统对于应急救援、安全避险等过程中具有至关重要的作用。

2.3监控系统技术

一些研究发现，对于作业环境非常恶劣的矿井，并且电压波动较大，为此技术人员应当采用远程供电；对于电线可传输较远距离、电气极易出现爆炸情况的煤矿井，技术人员应当采用树形结构安装。

2.4产量监控系统及其技术

近几年，中国煤炭生产难以满足经济建设的需要，进而很多煤炭企业只追求短期利益，对煤炭进行无节制、无计划地开采，严重威胁子孙后代的利益。为了提高中国煤炭资源的开发及使用年限，一些专家着手研究产量监控系统，该系统通过远程传输手段，实时监控煤矿产量，按照相关规定来评价、核对收集的数据。倘若煤炭企业产量已经超出相关规定，则管理部门系统会出现警告信息，给予企业一定的处罚。通过产量监控系统，管理部门可清楚掌握企业生产情况，便于审查，同时有效提高监测数据的精确性及准确性，规范企业的生产工作，有效制止企业无节制开采的行为，确保国家煤炭资源的使用年限，有利于中国经济建设长远发展。

2.5无人值守的远程监控系统

为降低特大煤矿事故的发生率，在进行井下煤矿开采过程中，通常应尽量减少井下作业员工。为此，管理部门应针对井下作业员工的人数提出相关要求，为有效避免井下作业员工人数超出标准，要实时监控井下人数。有些专家研发无人值守的远程监控系统，管理人员通过该系统能实时掌握井下作业员工的数量，倘若发现井下员工数量超过标准的情况，则该系统自动显示预警，进而有利于调整井下工作员工的数量。为防止井下作业员工数量超出标准的情况，该系统设置无人轨道、无人胶带、无人供电等系统，可有效降低由于井下作业员工数量超标而导致煤矿安全事故的发生率，并且大幅度节约煤矿生产的财力、物力及人力资源，可有效降低生产成本。

3煤矿监控与通信技术发展趋势

3.1一体化的通信系统及技术

为提高应急通信的要求，煤矿企业应当研发一体化的通信系统。该系统应当具备以下功能：固定与移动通信，短信、视频、语言等形式的通信，监测位置、紧急呼叫、应急扩音、报警联动等功能。

3.2矿用物联网

为减少煤矿企业的库存煤炭量，并且降低企业生产成本，企业应当采用矿用物联网技术，全程监管地测、通风、电气、提升、运输等装备的使用、仓储、运输、采购等各个环节，可从以下几点着手：研发水泵操作人员、采煤机器的司机、绞车的司机、放炮员工、电钳员工、安全检查人员等员工工作环境员工、机器环闭锁的相关系统，研发员工、掘进机器、采煤机、胶轮车等静、动目标的管控系统，制定联网技术处理、传输、编码等相关标准。

3.3特大事故预警技术

研发特大事故预警技术是降低事故发生率的有效措施。目前，监控系统具有断电和预警功能，少数企业监控系统具有特大事故预警的作用，但准确度不高，无法满足安全工作要求。为此，煤矿企业应当强化这方面的研究。

4结语

煤矿监控与通信技术对于作业人员、企业长远发展、国家经济建设都具有至关重要的作用。为此，探究煤矿监控与通信技术具有现实的意义。在简要分析监控与通信系统的基础上，从井下作业员工定位技术、全井下移动通信、监控系统与技术、产量监控系统及其技术、无人值守的远程监控系统等方面阐述目前中国煤矿企业监控与通信技术的应用现状，从一体化的通信系统及技术、矿用物联网技术、特大事故预警技术等方面提出未来发展趋势，以期提高煤矿生产的安全性，确保作业员工的生命安全，促进企业长远发展。

参考文献：

［1］朱臣武，梁明辉，张洪亮，等.Remoting技术在KJ333煤矿安全生产综合监控系统中的应用［J］.煤矿安全，2015(8)：76-77.

［2］姚前程.浅析信息技术环境下煤矿的安全监控和管理［J］.中小企业管理与科技(下旬刊)，2012(8)：95-97.

［3］王春.浅析电子信息技术在煤矿安全生产中的应用［J］.科技创新与应用，2013(7)：49-51.

［4］黄彩梅，辛乐，黄丹，等.基于物联网技术的煤矿定位与监测系统设计［J］.传感器与微系统，2013(10)：28-30.

［5］孙彦景，左海维，钱建生，等.面向煤矿安全生产的物联网应用模式及关键技术［J］.煤炭科学技术，2013(4)：46-48.

［6］庄立运，于国防.Ajax在基于B/S模式的煤矿安全生产监控系统中的应用［J］.电脑知识与技术，2010(5)：46-48

作者：李大鹏 单位：潞安集团潞宁煤业有限责任公司