煤矿安全生产中的智能化监测与预警技术研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 27 日 作者简介：张璐，(1984)，男，本科，工程师，主要研究方向为煤矿安全。-111-煤矿安全生产中的智能化监测与预警技术研究 张 璐 陕西中能煤田有限公司，陕西 榆林 719000 摘要：摘要：煤矿安全生产一直是备受关注的议题，尽管在过去几十年中煤矿安全得到了大幅改善，但仍然存在一系列挑战与风险。为了提高煤矿安全生产的水平，应用智能化监测与预警技术很有必要。这些技术的应用，能够帮助监测环境参数、预测潜在危险并促进及时的安全决策和应急响应。基于此，本文分析煤矿安全生产现状，探讨智能化监测以及预警技术在煤矿安全生产中的应用，旨在提高煤矿生产安全水平。关键词：关键词：煤矿安全生产；智能化监测；预警技术 中图分类号：中图分类号：TD724 0 引言 随着物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展和应用，智能化监测与预警技术正在不断实现突破和创新。以往难以触及的煤矿环境各项指标，现在可以通过智能传感器进行实时监测，并通过网络实现远程数据传输和实时监控。这些新技术的引入，为改善煤矿安全生产提供了新的可能性。1 煤矿安全生产概述 1.1 煤矿安全生产的重要性 煤矿生产本身具有一定的危险性，所以确保安全生产不容忽视。保障煤矿生产安全与煤炭资源的开发利用密切相关，也关系到井下作业人员的生命安全，对环境保护也有一定影响。发生煤矿事故会造成财产损失，也可能造成人员伤亡，同时也会影响社会稳定乃至经济可持续发展。所以必须重视煤矿安全监管工作，积极推动应用智能化监测技术以及预警技术提高煤矿生产环境的整体安全水平。只有重视科技创新，综合应用各种现代技术才能有效提高煤矿环境安全水平，预防事故发生，推动煤矿行业可持续发展。1.2 煤矿安全生产现状 当前煤矿生产活动中所使用的技术装备不断更新升级，但与此同时一些煤矿中所使用的监测设备以及安全措施，依然难以满足现代煤矿安全生产的需求，甚至。可能存在违规操作情况，加之管理不善进而难以有效控制煤矿事故率。目前煤矿安全管理备受重视，但与此同时一些煤矿的安全规章制度需要进一步完善，也存在制度执行不力的问题监管部门需要进一步加强监管手段，提高管理能力，在实际工作中很可能难以全面有效的对煤矿安全进行监管。很多煤矿事故与人为因素密切相关，一些煤矿工人。对煤矿生产安全问题，重视不足安全意识不到位，安全技能掌握不足。在实际生产活动中存在违规操作情况，违反安全规定，进而带来较多安全风险。1.3 智能化监测与预警技术在煤矿安全中的应用前景 在煤矿中应用智能传感器可以对煤矿环境展开全方位监测，及时掌握瓦斯浓度，温度变化情况，湿度参数等，进而可以有效减少发生火灾事故的可能性。结合应用大数据分析以及先进的人工智能，能够对生产过程进行智能监测并展开专业分析，及时察觉设备异常以及隐患问题，提前预警，有效降低事故风险。智能监测在矿震监测、地质灾害预警等方面也有良好表现，可以为煤矿安全生产提供更多保障。应用智能预警技术能够有效提高事故应急响应能力，有效减少事故损失。在物联网技术、大数据以及人工智能不断发展的同时，智能化监测与预警也在不断发展中，在煤矿生产中广泛应用可以有效提高安全水平。2 智能传感器技术在煤矿安全生产中的应用 2.1 传感器技术概述 当前传感器技术在很多领域中得到大力应用，这一设备可以将环境参数转化成可以感知的信号，在煤矿生产中通过应用智能传感器可以实时感知煤矿的生产环境，可以获取井下瓦斯浓度，信息温度，湿度指中国科技期刊数据库 工业 A-112-标以及硫化氢浓度等环境指标，可以将采集到的信息转化为电信号输出，通过应用传感器可以远程了解煤矿内部环境情况，对煤矿环境变化进行全面准确的监测1。煤矿生产中，积极应用智能传感器有重要意义，可以对瓦斯浓度等有害气体进行实时性监测，进而可以快速察觉瓦斯超标风险并发出预警可以有效控制瓦斯爆炸事故。通过对温度以及湿度等参数的监测，能够预警火灾以及热害风险，使矿井生产安全性提升。传感器也能够监测矿体稳定性，可以借此预测矿山地质灾害，传感器收集的数据也可以为相关决策提供参考。在技术不断发展的同时，传感器也不断创新，各种应用现代技术的传感器可以在煤矿生产活动中提供更加精准、灵活的感应支持；可以与大数据、人工智能等相结合，建立智能化的安全监测以及预警系统。2.2 瓦斯浓度监测 在煤矿生产活动中，瓦斯是煤矿安全生产的重大威胁，作为一种常见的有害气体，具有易燃易爆等特点，很容易引发煤矿事故，所以需要对瓦斯浓度进行实时监测并且加强瓦斯浓度控制，以便有效确保煤矿生产正常进行，减少煤矿事故。在实际工作中可以将瓦斯传感器安装在煤矿工作面井下巷道或者是矿井的开口处，通过安装智能传感器对瓦斯浓度进行实时监测。传感器可以将感应到的瓦斯浓度信息转化成电信号，通过数据传输以及处理系统向监测中心反馈，实际应用中也可以借助云平台进行远程监控。监控中心在得到数据后会对数据加以分析并进行专业处理，通过获取的数据判断瓦斯浓度是否有超标风险，及时发出预警2。智能传感器灵敏度高、准确度高，可以实时监测瓦斯浓度，提供警报服务，有助于井下作业人员及时获取信息，快速逃生或者控制瓦斯浓度。传感器安装位置可以灵活调整，可在煤矿的各个关键区域布置传感器实现全面监测。2.3 温度与湿度监测 温度与湿度会影响煤矿生产进行，也会影响煤矿安全。火灾事故与温度湿度有很大的关系，通过应用智能传感器对温湿度进行监测可及时察觉异常并进行处理，从而控制火灾风险。可以在煤矿内部安装温湿度传感器实时监测矿井温湿度变化情况，将所得信息反馈至监测中心，监测中心分析这些数据信息并判断温湿度是否达到危险阈值，在确认达到阈值后发出预警信息。传感器的灵敏度高，可以实时监测温湿度变化，及时预警相应风险，可以远程监测温湿度情况，方便进行管理。在温湿度监测的过程中，结合大数据以及人工智能技术能够借助历史数据以及预测模型对矿井温湿度趋势加以准确预测，可以提前预警异常情况。应用无线传输技术可实现数据的无线传输，在减少布线难度的同时也可以降低安全隐患。2.4 设备状态监测 煤矿生产需要使用大量的机械设备，机械设备所处的工作环境较复杂，对设备运行稳定性会造成较大影响。由于环境闭塞，如果设备出现故障很可能造成严重事故，所以必须做好设备状态监测以及诊断工作。在关键设备上安装智能传感器可以监测设备的各项运行参数，及时察觉设备振动、温度、电流以及压力方面的异常，结合获取到的数据快速检测设备异常情况，进行实时分析；当发现设备有故障或者某些运行参数已经超出正常范围时则会发出警报，由监测中心判断设备的实际运行状况，针对性给出维修保养建议。使用智能传感器可以实时监测运行状态，获取各项性能指标，有助于提前发现潜在故障。传感器可安装在设备表面，也可以安装在关键部件内部全面监测设备状态。将多个传感器网络以及设备状态数据进行连接，能够对设备状态进行综合分析，预测可能的故障风险。一些智能传感器具有自我监测以及维护功能，可以对设备进行自主诊断以及自动维修，有效确保传感器的应用可靠性。3 大数据与人工智能在煤矿安全生产中的作用 3.1 大数据技术在煤矿安全领域的应用 大数据技术可以收集煤矿生产中产生的海量数据，对数据进行存储处理以及专业分析，可以帮助管理人员理解并预测各种安全隐患，有效提高事故预警能力以及预防能力3。大数据能够整合煤矿生产中产生的设备状态、环境监测以及人员行为等数据，通过数据挖掘以及模式识别可以察觉其中的异常，发现规律，有效提高煤矿安全管理科学性，与此同时有效预防事故。3.2 人工智能在煤矿安全领域的应用 应用人工智能可以有效识别煤矿生产设备故障，中国科技期刊数据库 工业 A-113-对故障进行预测以及专业诊断，结合设备运行数据对设备运行状况进行监测与分析，可以及时识别潜在故障，预测可能发生的故障，为预防故障提供帮助。人工智能可监测煤矿生产环境，通过环境传感器数据可以判断空气质量、温湿度等情况是否在正常范围内，也可以结合视频监控技术识别煤矿安全隐患以及违规操作。通过建立智能预警系统，与大数据分析、模型识别相结合，能够发现事故风险，提高事故预警能力。3.3 建立预警模型 大数据能够收集设备运行、环境监测、人员行为等方面的数据信息，加以整理并进行专业分析，察觉其中的规律以及异常模式，有效识别安全事故因素。人工智能可以结合机器学习以及模型训练算法建立基于大数据的预警模型，系统可以自动学习，有效识别安全风险特征，在新的数据进入系统并匹配到已有模式的情况下，预警系统可以结合已有模型对其进行判断，可以发出预警信息。在预警模型的应用过程中不断优化模型算法以及参数可以有效提高预测准确性以及灵敏度，可以与深度学习算法以及神经网络模型相结合，进一步提高模型复杂度以及学习能力。4 无线通信技术在智能化监测中的应用 应用无线通信技术能够对煤矿各生产环节进行监测，传输数据，使生产活动可以获得可靠的数据支持。在实际工作中可以建立无线传感器网络，对煤矿井下的气体浓度、温湿度情况等参数进行实时监测，将获取的数据信息传输到控制中心中，为井下生产提供实时准确的环境信息。采用无线通信技术也可以对煤矿设备的运行状态进行远程监测，结合传感器数据获取的信息，监控系统可以了解井下生产情况，及时察觉设备故障并进行预警，以便尽快进行维护，维持生产连续性以及生产安全性。与物联网技术相结合，能够定位井下人员的位置并监测井下人员的行为，掌握工作状态以及安全情况，有效减少各类风险，提高救援效率4。5 智能化监测技术下的应急预案与智能决策 5.1 应急预案设计 采用智能化监测技术对煤矿井下设备、环境以及井下人员进行实时监测，提供准确的数据。通过分析这些数据评估事故发生可能性。智能化监测需要涵盖设备故障预测、气体浓度异常监测以及井下人员位置定位等功能，结合这些数据制定精准性的应急预案，以便在发生事故后可以了解井下环境情况，设备状态，定位事故区域以及人员位置，规划撤离路线，快速调配救援队伍以及应急资源。通过引入人工智能算法以及机器学习模型，对历史数据加以分析并进行学习，生成智能预测模型。在出现事故时，系统结合实时数据以及已有模型进行决策，为管理人员提供最佳的应急响应方案，有效减少人为错误，提高决策的科学性，也使应急响应速度进一步提升。智能化监测技术可以和视频监控系统、传感器网络等集成，对井下情况进行全方位、多维度的应急监测，可以与调度系统以及资源管理系统相连接，有效协调各环节工作，使资源利用效率明显提升5。5.2 智能化决策支持系统 通过智能化决策支持系统实时收集和处理煤矿生产过程中设备运行状态、环境监测数据、人员位置等的信息，通过对这些数据的分析和挖掘，建立精确的模型和规则，识别出潜在的安全风险和异常情况。根据监测数据和预警信息自动生成多个应急预案，并根据事故紧急程度和具体情况，选择最佳的应急响应方案。系统根据历史数据和智能算法进行模拟和预测，评估每个预案的效果和风险，并根据实际情况调整和优化预案。通过与现场监测设备的数据实时连接，实时监测煤矿的安全状况，并提供及时的决策指导。例如，在突发情况下，系统可以自动向相关人员发送警报，提示他们采取紧急措施；或者根据实时数据分析结果，自动调整矿工的工作路线和作业计划，保障安全。通过可视化界面，清晰地展示监测数据和预警信息，帮助决策者直观理解当前的危险状况，做出相应的决策。6 结束语 通过综合研究和应用智能化监测与预警技术，有望有效减少煤矿事故的发生概率，提高煤矿安全生产的水平。将智能化监测与预警技术与现有的煤矿监测和管理系统相结合，能够为煤矿从业者提供更加可靠的工作环境，为决策者提供科学依据，同时为煤矿事故的紧急救援提供更有效的协助。中国科技期刊数据库 工业 A-114-参考文献 1吴凡.信息技术在现代化煤矿建设中的应用J.能源与节能,2024(01):120-123+127.2张倩,王翀,杨泽等.煤矿智能安全管控系统研究与应用J.中国煤炭,2023,49(12):78-84.3秦凯,李宏杰.煤矿灾害智能预警与综合防治系统J.智能矿山,2023,4(12):68-70.4张后林,杨印雷,李洪征.通防灾害预警预控技术实践与应用J.中国高新科技,2023(13):57-59.5陈小林.智能化矿山建设背景下的煤矿监管监察模式J.煤矿安全,2022,53(08):237-241.