煤矿安全监控多系统融合技术探究_付京.pdf

煤矿安全监控多系统融合技术探究付京（冀中能源峰峰集团有限公司，河北邯郸056107）摘要：为满足煤矿安全监控多系统融合需求，研究了融合系统、业务数据及应急联动等系统融合内容。基于系统数据交互、联动控制原理，建立了数据库为平台的融合联动实现方案，进一步提升煤矿安全监测监控系统的智能化水平。关键词：安全监控系统融合应急联动智能化中图分类号：TD76文献标识码：A文章编号：2095-0748（2023）01-0076-02引言煤矿安全监控系统在防范煤矿安全事故方面发挥着重要的监测、预警作用1-2。2016 年 12 月，国家矿山安全监察局印发的 煤矿安全监控系统升级改造技术方案（以下简称 5 号文）提出了明确的要求：煤矿安全监控系统应与人员位置监测、应急广播等系统实现多网多系统融合功能。实现监控数据的共享联动，利用多个系统之间的实时联动解决“信息孤岛”问题3。在多系统融合方面，5 号文提出了地面和井下两种融合方式。目前，由于煤矿都已经安装了人员定位、应急广播等系统，井下融合方式会导致重复投资、成本增加4-5。因此，本文结合煤矿安全监控系统升级改造后的技术成果，探讨了不同业务系统之间数据交互的原理，并针对实际应用中存在的问题，提出进一步优化改进的思路。1安全监控多系统融合内容煤矿安全监控地面多系统融合即在应用层（监控主机）融合，通过平台软件完成各监控系统数据的采集和分析，从而实现各业务系统的融合展示与联动控制。1）多系统数据融合。以 煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ62012019）和煤矿实际需求为指导，确定各业务系统融合的数据，安全监控作为多系统融合的主体，应将其监控数据全部接入，具体明细如表1 所示。2）数据交互分析处理。将安全监控、人员数据及设备运行情况等数据接入到系统融合平台，对数据进行存储、分析处理，在软件中实时显示和操作，实现各系统间的信息共享。3）GIS与监控系统融合。利用 GIS技术将安全监控、人员定位等系统融合，GIS 界面展示了安全监控、人员管理和应急广播设备信息和状态显示，遵循“一矿一图”的基本要求。4）应急联动。在井下采掘工作面出现瓦斯超限、断电等须立即撤人的紧急情况时，自动与人员定位、应急广播等系统联动，提高作业人员安全避险的及时性和有效性。各业务系统控制的主要内容包括：安全监控系统控制甲烷超限声光报警和甲烷电风电闭锁、人员定位系统通知人员撤离或呼叫（通知回电话）、应急广播系统播放特定内容，进行全矿广播、应急单播等。2安全监控多系统融合方案提出了一种安全监控多系统融合实现方案，并对系统间数据交互原理和不同业务系统间联动应用效果进行分析。2.1多系统融合平台架构作为煤矿多系统融合主体，安全监控系统厂家通过向第三方厂家提供数据库服务器地址、数据库及融合接口登录用户名、密码等信息，实现人员定位等系统数据的实时采集。数据中心模块是整个融合平台的决策大脑，负责对设备运行状况、人员定位和监测环境所采集的数据进行线性校正、超限判别以及逻辑运算等分析处理，并通过 GIS 软件与安全监控系统的融合，实现实时图形和数据展示、历史曲线、报警数据查询等功能。考虑煤矿安全监控多系统融合场景，从稳定性、普遍性、跨平台、实现、调试、透明度、难度和环节等多个方面进行综合分析，最终选择 Microsoft SQLServe 数据库作为数据交互的载体6。系统融合平台架构见图 1 所示。收稿日期：2022-07-25作者简介：付京（1986），男，河北辛集人，硕士研究生，毕业于华北科技学院，工程师，主要从事煤矿瓦斯防治工作。总第 223 期2023 年第 1 期现代工业经济和信息化Modern Industrial Economyand InformationizationTotal 223No.1，2023DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2023.01.028表 1多系统数据融合明细表系统类型安全监控系统人员定位系统应急广播融合数据设备定义及运行记录，实时监测、异常报警等数据设备定义及实时数据，人员基本信息、轨迹等实时数据设备类型和编号，设备安装位置及当前状态等图 1多系统融合平台架构实时监控、GIS图形浏览、历史数据查询数据交互MSSQLServer数据库服务器地址数据融合接口安全监控系统人员定位系统应急广播系统应急联动数据中心模块技术创新2023 年第 1 期2.2系统数据交互分析为保证安全监控类系统融合与应急联动的可靠性，系统间数据交互的方式起着决定性作用。数据交互主要分为数据融合上传和联动控制互动。1）数据融合上传。以人员定位系统为例，作为被融合的第三方业务系统，该系统厂家需按照融合协议开发接口程序，通过安全监控系统厂家分配的融合用户名和密码调用名为 Fusion Login In 的存储过程进行登录。调用实时数据上传开始的存储过程，存储过程名称命名为 Update_Staff Real Dev_Start。循环调用数据上传存储过程，上传数据，每调用一次上传类数据的某一条数据，该存储过程命名为 Update_StaffReal Dev，该类数据上传完成后调用 Update_Staff RealDev_Start 配对的 Update_Staff Real Dev_End 存储过程，重复上述步骤，直至该类型数据全部上传完毕，整个数据融合上传流程如图 2 所示。2）数据联动控制。被融合的第三方业务系统定时向融合接口提交数据，通过调用名为 Inter Control_GetCommand 的存储过程获取当前需要联动的控制指令，根据指令实现本业务系统的联动，最后调用名为Inter Control_ Complete 的存储过程返回联动执行的结果。联动控制与图 2 所示的数据融合上传原理基本相同，在此不再赘述。2.3应急联动控制分析煤矿安全监控系统通过制定标准的数据融合协议，规范了人员定位和应急广播等系统数据的集成标准，各业务系统以数据库为载体，交互获取安全监控系统提供的应急预案信息来实现应急联动。具体联动流程如图 3 所示。矿井采掘工作面甲烷传感器（T1）和回风流甲烷传感器（T2），负责井下生产环境中甲烷浓度的实时监测，并在中心站软件预设 T1 和 T2 的报警、断电阈值。当工作面发生瓦斯超限时，按照平台软件所预设的逻辑关系，甲烷传感器将信号传输至该地区的人员定位分站和断电器，定位卡发出声光报警（撤人命令）的同时，断电器执行闭锁断电，中心站调度人员通过 GIS图显示页面，及时了解现场甲烷浓度、电气设备断馈电情况和人员撤离位置信息，做出合理的调度和指挥，有效杜绝了井下作业人员漏撤或撤离不及时等情况的发生。此外，煤矿井下是一个特殊的工作环境，空间狭小、矿尘大、淋水溅水造成湿度大，电磁干扰复杂且严重，造成伪数据、冒大数导致的各业务系统间应急联动误报警或响应不及时等问题。当通讯线缆发生挤断、短路进水等意外状况时，会导致整条线路通讯中断，故障影响范围大、处理时间长。因此，可对井下监控分站设计开发无线路由传输功能，一方面，可减少通讯线路巡查维护工作量，达到减人提效目的。另一方面，当一台设备线路出现故障时，分站可关闭该通道，从而大幅减小故障的影响范围。3结论在煤矿安全监控多系统融合内容层面，从国家政策、煤矿现状等角度分析，确定了系统融合应考虑的主要业务系统及其交互数据，并通过地面融合平台实现了系统间的应急联动，促进煤矿智能化发展。通过对业务系统数据交互、应急联动控制原理分析，研究了系统融合方案的可行性和应用效果，并针对实际应用过程中存在的问题提出优化改进方法，进一步提升监控数据交互和传输的高效性、安全性。参考文献1孙继平.煤矿信息化自动化新技术与发展J.煤炭科学技术，2016，44（1）：19232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）：104108.3陈利文.煤矿安全监控多系统融合平台J.西部探矿工程，2020（1）：188-190.4吕强.煤矿安全监控系统升级改造及关键性技术质量研究J.工艺技术，2022（3）：177-179.5齐笑笑，郭佑民，齐金平.煤矿井下安全监控多系统融合方法研究J.工矿自动化，2018，44（12）：9-13.6张翼.煤矿安全监控多系统融合与联动交互方案J.煤矿安全，2019，50（6）：100103.（编辑：郭萍茹）（下转第 131页）图 2数据融合上传流程开始上传调用 FusionLoginIn 登录成功返回动态码调用 Update_*_Start 开始某类数据上传调用 Update_*上传一条数据调用 Update_*_End 结束某类数据上传调用 FusionLoginOut 注销登录上传结束上传其他类数据循环调用图 3应急联动流程图预案实时监测触发联动命令手动控制确认数据库联动实时监视业务系统1业务系统2业务系统n反馈执行付京：煤矿安全监控多系统融合技术探究772023 年第 1 期理。而这一切都需要网络的支持，因此为了推动可编程控制器的长远发展，需要走网络化发展道路，使可编程控制器覆盖于整个系统中，充分发挥自动化设备的功能，全面把控各项数据。4.2遵循绿色发展原则近年来，人们的环境保护意识已经越来越强烈，要求在发展经济，推动工业、电力等行业发展的同时，避免对环境造成严重破坏，不再以环境为代价来促进经济的增长。当前我国能源行业中，部分污染必不可少，但通过人工智能技术水平的不断提升，可充分利用可编程控制器，来把控污染参数进行合理的规划和设计，以贯彻落实可持续发展观。比如说，建设智能变电站，利用反馈技术可了解二氧化碳等有害气体的排放量，要求工业生产中将有害气体的排放量控制在允许范围内，以免造成不可修复的大气污染。可编程控制器在日后的发展过程中，需要充分遵循绿色发展原则，全面考虑生态环境保护内容，以促进人与自然的和谐发展。4.3实施模块化发展，拓展广度应用电子技术中可编程控制器的应用，将直接走向规模化，各个行业之间能够进行有效的融合，这可缩短可编程控制器的研发周期，提高企业的生产率。过去，部分企业在生产和运行的过程中，由于材料、设备运行并不统一，企业和企业之间没有关联性，导致其所需要的接口不一样，这就需要设计不同接口的可编程控制器，才能满足各类需求，难以进行大规模的发展。但随着行业、企业之间愈发紧密，可编程控制器也应当逐渐走向规模化发展，统一接口，实现资源共享，这也有利于减少企业的生产成本，提高运营效率。4.4朝着高精尖方向发展可编程控制器在未来的发展过程中，将随着高精尖领域持续发展，其能够通过精准的数控系统来提高可编程控制器的效率，使之把控好复杂运动，在操作上更具灵活性，便于操作。与此同时，在研发可控制编程器的过程中，还应当不断地优化其中硬件、软件，基于不同电子技术环境设计相应的硬件结构。软件方面则应当开放可编程控制系统，加强不同系统之间的交互性，从而实现可编程控制器的智能化。5结语应当加强对可编程控制器的研究，要充分发挥其在应用电子技术的中的作用。需明确可编程控制器的基础知识，了解其分类、工作原理、作用和特点，基于当前可编程控制器的实际应用，来预测其未来的应用趋势，为可编程控制器的发展提供重要的指导方向，逐步提高工业自动化水平，有效应用自动化系统，从而提高企业的生产效率。参考文献1李娟.电子技术中可编程控制器的应用策略J.南方农机，2021，52（10）：166-168.2白音布和.电子技术中可编程控制器的应用分析J.河北农机，2021（5）：83-84.3林丽.应用电子技术中可编程控制器的应用探讨J.电子世界，2021（7）：29-30.4白音布和.电子技术中可编程控制器的应用分析J.时代汽车，2021（3）：18-20.5陈华林.应用电子技术中可编程控制器的应用J.电子元器件与信息技术，2020（11）：133-134.6谢丽君.电子技术中可编程控制器的应用分析J.电子世界，2020（20）：6-7.（编辑：刘楠）Application of Programmable Controllers in Applied Electronics TechnologyZhang Xiaoqi（Shandong Information Vocational Technology College,Weifang Shandong 261061）Abstract:Briefly introducing the related contents of programmable controller,analyzing the application cases of programmable controller,and discussing the application trends of programmable controller in applied electronics technology,aiming to strengthen the research onprogrammable controller,give full play to the role of programmable controller,improve the application level of programmable controller,soas to improve the production efficiency of enterprises,guarantee the stable operation of each equipment in the production system,andpromote the The sustainable development of Chinas economic construction.Key words:applied electronics;programmable controller;development trendMulti-system Integration Technology for Coal Mine Safety MonitoringFu Jing（Jizhong Energy Fengfeng Group Co.,Ltd.,Handan Hebei 056107）Abstract:In order to meet the requirements of multi-system integration for coal mine safety monitoring,the integration of systems,businessdata and emergency linkage is studied.Based on the principle of system data interaction and linkage control,a database based fusionlinkage implementation scheme is established to further enhance the intelligence of the coal mine safety monitoring and surveillance system.Key words:safety monitoring;system fusion;emergency linkage;intelligence（上接第 77 页）张筱绮：应用电子技术中可编程控制器的应用研究131