浅谈信息化技术在煤矿安全生产中的发展及应用

曹善西  张 周

（临沂矿业有限责任公司马坊煤矿，山东 肥城 271612）

  由于煤矿企业的特殊工作环境，或明或暗的危险因素颇多，水、火、瓦斯、粉尘、有毒有害气体、顶板等。这些决定了煤矿的安全管理的复杂性和困难性。针对煤矿的各种危险因素与事故发生的特点，现代的信息化技术给出了多种行之有效的方式方法，使安全管理可以达到预测、预警、防范、避免灾害事故的发生的目的。让安全管理变的收集信息高效、全面，分析情况直观、清晰，执行措施正确、有效，大大提高了煤矿生产的安全程度。

  煤矿信息化是一个复杂的、动态的、开放的巨型体系。它包括的基本内容有：安全监测监控系统、人员定位系统、无线通讯系统、生产调度系统、工业电视监控系统、皮带监控通讯系统、主副井提升监控系统、矿井火灾束管监测系统、地测地理信息系统、给排水地理信息系统、综合管线管理系统、变电所监控系统等。在这里,我们选两种典型的信息系统做介绍。

  1、安全监测监控系统

  安全监测监控系统主要用于连续监测矿井下各种环境参数及设备开停状态，如瓦斯、风速、煤仓煤位、水仓水位、温度、一氧化碳、风机开停等。当瓦斯超限时，实时在监控机上发出语音提示、报警信息，并能自动切断瓦斯超限区域的电源,实现瓦斯电闭锁。另外，可以对监测到的数据进行实时处理，自动生成报表，及时为地面和井下生产和管理人员提供工作面生产和安全信息。

  1.1系统的组成

    （1）中心站和主站的硬件设备，包括计算机、外围设备及电源。（2）中心站或主站的计算机软件，包括应用程序、操作系统及存储介质等。（3）传感器和执行器，包括声光报警器、控制器和工作电源等。（4）信息传输装置，包括传输接口、分站、传输线、接线盒和电源等。

  1.2工作原理

   传感器将被测物理量（瓦斯、风速、开停等）转换为电信号，通过传输电缆将信号送入分站进行处理，然后，再将处理后的信息传送至地面中心站，经监控主机对信号进行处理，发出相应的控制信号后再送给分站控制开关，实现系统的断电及报警。

  1.3系统应用

  该系统采用RS485的通讯方式，采取双机热备的方式增强了稳定性。测点遍布煤矿生产的各个重要场所及高危地点，实时、灵敏、可靠的监控监测着生产中的各种异常情况。安全监测监控系统已经成为煤矿安全生产中必不可少的一部分，为煤矿的安全生产提供着强有力的保障。

  2、人员考勤定位系统

  2.1人员考勤定位系统功能

  矿山安全生产的主体是人，只有对人进行了有效的监督与规范才能确保整个矿山的安全。人员考勤定位系统主要是对员工在矿井下活动的记录，及跟踪。人员考勤定位系统的具体功能可分为：（1）图形显示功能：提供丰富的表示方式。根据图形的显示可以知道矿井巷道分布，各巷道的人员分布，各人员的滞留时间。非常直观的表示出了各设备的通讯状况。（2）人员跟踪功能：该功能是本套系统定位部分的核心功能，使用本功能可以实时跟踪到特定人员的当前井下位置，当天上班途经的地点和时间，在各位置的滞留时间，并可对其运行轨迹在巷道分布图上进行形象直观的回放。使用该功能可以对特定人员进行迅速定位，核查相关领导是否进行了跟班作业，监督特殊工种（如：瓦检员）工作是否有遗漏而造成的事故隐患；（3）选择跟踪：本功能对任意指定编号或者姓名的员工进行实时跟踪（可对跟踪人员进行增减）；指定人员一旦在井下移动了位置，可以第一时间进行自动报告。这对于监督特殊工种当前的作业状况非常有用，是调度人员有用的跟踪工具。（4）实时跟踪：本功能对当前经过分站的人员进行实时显示；可以知道当前指定时间内处于活动状态的员工。直观形象的表述出了人员的实时流动状况（5）位置查询：本功能对任一指定人员当前井下位置进行查询；对于管理人员找到当前特定某人的位置起到关键作用。（6）轨迹回放：本功能实现任一员工某指定天的运行轨迹在背景图上进行回放；形象的反映了其当天所行走的轨迹，给出了图形表示，也提供了数据报表。（7）下井员工的考勤统计。可能多种角度的统计下井员工的下井个数、上下井时间、工作时长等。

  2.2系统设计：

  整个系统分为硬件采集与地面中心软件分析处理两部分。

  2.2.1硬件组成部分：

  人员信息采集处理板；人员信息传输处理板；隔爆电源；备用电池；汉字液晶显示屏；嵌入式软件模块；矿用阻燃电源电缆；矿用阻燃通信电缆；矿用防爆交换机；矿用阻燃光纤；接线盒等组成。

  硬件信息采集处理流程：

  人员分站发送天线不断产生低频编码电磁波信号经发射天线发射出去，激活该区域内的标识卡。被激活的标识卡输出加密高频载波信号，人员信息采集处理板接受到高频载波信号进行数据解密校验确认后，由分站嵌入式软件存储于分站存储空间中，并同时发送确认信号关闭标识卡。将采集到的人员信息同时显示在汉字液晶显示屏上，同时驱动主板语音部件进行声音提示。一并将采集的人员信息送入通讯缓充区，等待进行通讯。

  井下可选用的传输链路

  矿用阻燃通讯电缆：投资少，搭建容易，维护相对简单，适合中小型矿井。 

  光纤通讯链路：传输速度快，数据量大，便于各个系统的数据通讯链路层的融合，无通讯误码，通讯质量可靠，基本不受传输距离和硬件设备的增加的影响。适合大中型现代化矿井。

  2.2.2软件构成部分：

  该系统软件采用三层架构体系。数据采集与分析、存储、应用表示三部分既相对独立又是有机融合。从而使整个系统某部分更改不影响全局，使系统的安装、发布、使用、升级变得相对简单和容易。系统的开发遵循通用的国际和国家行业标准，数据存储采用标准的结构，从而与第三方系统的集成非常容易。不会存在信息孤岛。软件部分所采用的技术：Windows平台的VC++/C#语言以及Web开发相关的一些诸如ActiveX、ASP、 Jscript、 Vbscript 、XML、SVG、VML、WML、.NET等技术。运用了特定的算法有效的解决了无闪烁局部刷新，智能合班，在中断智能归并，SVG在线动态生成等技术难题。

  数据采集分析服务部分：

  该部分软件的设计采用标准C++在Windows2003平台进行开发，该服务部分自动融合了网络和串口两部分通讯功能，采用系统底层API进行通信，使整个通讯更加稳定，在整个软件模块中增加了完善的容错和异常处理使软件本身非常可靠，整个软件经过了严格的白箱和黑箱测试、模块测试、功能测试与集成测试。并由它自动分析出入井，进行合班，计算考勤，统计通讯设备的运行状态。可以很直观的进行设备的定义，修改，删除等操作；该服务功能还可以查询到当前内存状态，进行用户管理，异常数据管理与查询，手动初始化和远程复位硬件设备，自动和手动进行时钟校对，可以进行通讯源码检测。能自动的远程备份，文件备份，冗于数据库备份，并能根据选择备份方式不同进行修复；并可进行自动在线升级与远程注册。

  WEB服务部分：

  系统采用B/S结构，所有的查询，统计，分析功能均由WEB服务提供。用户不再受时间和空间的限制，在网络互通的地方，就可以第一时间获得现场人员分布数据，得到详细的报表。当用户提交请求给WEB服务器，IIS获得用户的请求，IIS和后台服务程序协同工作，响应用户请求，将请求信息流返回用户端浏览器，浏览器将解释结果呈现给用户。在所呈现的结果上，根据管理人员的思维习惯，和相关的工作流程，提供了方便的逻辑链接，使整个软件结构紧凑，导向人性化。其原理图如图1所示：

图1

  3、结束语

  随着煤矿生产技术的不断发展，信息化技术已经成为安全生产中不可或缺的重要组成部分。各种信息化技术的应用保障了煤矿企业的正常生产，保障了员工的生命安全，成为了员工真正的安全守护者。

作者简介：张  周  男，汉族，出生于1981年3月，2005年6月毕业于河北工程大学，获学士学位，助理工程师。现在临矿集团马坊煤矿机电科工作。 联系电话：13518688560  通讯地址：山东省肥城市石横镇马坊煤矿  邮编：271612