煤礦安全監控多系統融合平臺研究

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摘要：對于《改造升級煤礦安全監控系統方案》中的多種系統共同使用的要求，分析了多種監控系統的基本內容，研究了多種煤礦安全監測系統的使用技能、功能以及實現融合的方案。煤礦安全監測多系統融合平臺的采集方法是通過地面融合，在采集數據過程中會對數據進行綜合分析、處理。數據收集完畢后需查詢、展示數據，然后利用GIS圖形軟件實現GIS與系統的完全融合。該融合系統具有應急聯動和多個系統共同聯動的優點。

關鍵詞：煤礦安全監控；多系統融合；GIS圖形展示；應急聯動

引言

《改造升級煤礦安全監控系統方案》于2013年7月20日，此方案的目的之一是實現監控系統的信息共享及多元融合，綜合利用并深度分析監控系統信息，加強煤礦安全事故發生的預測性[1]。其次，方案中明確提出“應急聯動”“強化數據分析與應用”“支持多種系統、多種網絡共同融合使用”等。由此可知，改造升級煤礦安全監測系統實現多個系統融合使用具有重要意義。

1.煤礦安全監控多系統融合

煤礦安全監控多系統融合平臺集合了電力監控、人員定位、設備監測等功能，可以有效解決信息傳遞單一問題，達到人員定位、應急廣播、工業電視與煤礦安全監控系統共同聯合。所以，多系統融合包括應急聯動、多種系統信息融合、GIS與監控系統融合、井下多個系統及多網聯合、地面多系統數據融合等。（1）井下多個系統及多網聯合。在可支持多種傳輸接口的合分站及數據統一處理傳輸的基礎上，完成對各個系統的數據、設備監測、電力監控、人員定位等信息的傳輸與共享。（2）融合地面多系統數據。通過接入不同數據實現數據共享的目的，并且將數據保存到關系型數據庫和實時數據庫中，在可視化軟件和操作站可直接實時顯示。該數據融合系統能分析、查閱煤礦歷年安全監測數據，為數據分析提供訪問接口和平臺。（3）GIS與監控系統融合。利用GIS技術和Web矢量圖形將電子礦圖和人員定位系統、電力監控等系統融合，展示了礦山的基本情況，遵循一個礦山一張圖的基本要求。（4）多種系統的信息融合處理分析。將人員數據、設備運行情況、設備安全監測、環境監測等數據接入到多種系統融合平臺，對數據進行綜合分析處理，實現系統信息的共享。（5）應急聯動。當煤礦生產中出現緊急情況時，如電力系統出現故障、瓦斯超量，應急廣播系統、人員定位同安全系統緊急聯動，避免因重大煤礦安全事故導致人員傷亡。

2.煤礦安全監控多系統融合平臺實現方案

本文主要研究的是地面多系統融合平臺，不涉及多系統、多網融合，分析了聯動原理和實際應用，提出了煤礦安全監控多系統融合平臺實現方案。

(1)平臺總體架構

煤礦安全監控多系統融合平臺包含以下模塊：系統聯動、數據中心、數據采集、數據分析與展示等。數據中心模塊的主要功能為儲存歷史數據、分析計算數據、數據處理、處理報警邏輯，統一數據信息。數據分析與展示模塊主要是用來查詢并展示數據分析結果、實時圖形和數據、報警數據、歷史曲線等[4]。數據采集模塊的主要功能是實時采集人員定位系統、設備監測系統等系統數據。系統聯動模塊的功能是實現應急聯動和數據展示聯動，當警報發出后需撤離工作人員時，通過通訊組件下達到對應系統；當系統報警或故障時，自動顯示電視視頻、設備運行現狀等。

(2)數據采集與多系統融合數據綜合分析

融合平臺數據采集流程如圖2所示，煤礦安全監控多系統融合平臺以原始綜合自動化系統為基礎收集各個模塊數據[5]，通過WCF、OCF、文本文件等接入，后利用測點定義文件更新系統測點。綜合分析數據模型建立的前提條件是在多個系統融合使用的基礎上，如評價區域環境模型、預測環境模型等。評價區域模型是平臺設計的重中之重，利用設備運行狀況、人員定位、監測環境所得數據、礦井安全狀況進行綜合評價，如借助不同的顏色顯示區域的安全性，以此來提醒生產人員，從而減少安全事故的發生。

(3)安全監控系統與GIS的融合

GIS軟件與煤礦安全監測系統的融合大大提高了監控的時效性，準確提供數據聯動、信息展示、設備管理的空間位置，具有更好的經濟效益和應用價值，遵循了“一礦一圖”“一網一站”的改造升級要求。圖形展示可縮放圖形、回放軌跡、鷹眼、自定義動畫、事件等。圖形驅動可提供歷史數據、實時數據接口，并生成測點對象定義文件[6]。

(4)系統聯動

①若工作現場的機械設備發生故障時，工業電視和監控系統會聯動配合將設備運行畫面自動彈出播放，以實時了解現場情況。②同電力監控系統融合。若安全監測系統發現礦井某區域需進行斷電處理時，會向電力監控系統發出圖形閃爍提示，工作人員根據實際情況作出判斷是否斷電。③應急聯動。若監測系統發現礦井內存在重大災情或隱患時，會在區域顯示屏上提示此區域工作人員迅速撤離，并給出撤離路線。

3.煤礦安全監控多系統融合平臺功能

（1）采集數據功能。制定統一標準，并在此標準下進行各系統數據的收集，若數據發生變化，則會將其傳輸給平臺。（2）實時顯示數據功能。根據數據的類型、等級對其進行分類整理。（3）查詢、分析歷史數據功能。可查詢煤礦歷史警報次數、設備故障次數、測點數據等進行統計，并自動繪制成圖表以便直觀分析。（4）記錄事件功能。完整記錄一些有關系統設備的重要操作，如操作人員、操作時間、操作流程等。（5）圖形功能。利用GIS圖形處理軟件顯示設備狀態數據、各類系統的動態數據，且利用圖中的快捷菜單快速查詢設備出現故障的次數、設備開始及停止次數等。（6）應急聯動功能。在監測系統發現礦井某區域存在重大災情或隱患時，在該區域實現屏中發出警報提醒該區域生產人員撤離，并規劃處撤離路線。

4.結語

針對我國煤礦安全監察局提出的關于《改造升級煤礦安全監控系統方案》中設計多系統融合平臺建立的要求，設計了多個系統融合使用的監測煤礦安全平臺。此平臺解決了“信息孤島”問題，有利于多個系統之間的實時聯通，實現GIS圖形軟件、數據采集與分析、應急聯動多個系統的融合。

參考文獻

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[3]王繼,潘濤.數字礦山建設實踐探索[J].工礦自動化,2014,40(3):32-35.

[4]閆兆振.基于數字化礦山的自動控制中心設計[J].子世界,2015(19):80-82.

[5]王德青.主成分聚類分析在礦井安全評價應用中的思考[J].中國礦業,2011,20(1):51-53.

[6]于濤,漆濤,陳建強.神新能源公司數字礦山架構設計與分析[J].西安科技大學學報,2014,34(3):362-367.

作者:任剛 單位:長治市煤炭安全信息調度中心