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摘要：煤炭資源地下開采存在著一些安全隱患，為了盡可能地降低地下開采帶來的危害，煤礦企業采用了安全監測監控技術。通過對煤礦井下一些重要的物理量進行監測，實現了對礦山災害的預防和預報。介紹了中國煤礦安全監測監控技術的現狀及存在的問題，探討了煤礦安全監測監控技術未來的發展趨勢，可以為煤礦安全監測監控技術的應用提供一定的參考。

關鍵詞：煤礦安全；監測監控技術；智能化；發展趨勢

煤炭是中國重要的工業燃料，多是在地下開采，露天開采量很少。由于中國煤層多經歷過地質構造運動，煤層賦存條件極其復雜，在開采過程中各種災害頻發。在煤礦各種災害中，瓦斯災害較為嚴重。為了實現更安全的開采，應該對煤礦井下的危險狀況進行監測，實現災害的預防和預報。隨著科學技術的發展，一些監測監控技術被應用到煤礦安全生產中，極大地保證了煤礦的開采，例如瓦斯濃度在線監測技術、礦山壓力實時監測技術等[1-3]。然而，煤礦井下安全生產具有一定的復雜性，現有的監測監控技術也具有一定的復雜性，因此還需要對現有的技術進行改進。

1煤礦安全監測監控技術的重要性

在煤礦井下開采時，一旦發生安全事故，輕則造成重大財產損失，重則導致人員傷亡。中國煤層賦存條件極其復雜，主要體現在煤層極不穩定、煤層滲透率低、瓦斯抽采極為困難等方面。經過大量的煤礦事故統計，可以發現造成事故的主要原因有以下幾個方面：a)煤礦瓦斯超限，引發瓦斯中毒或瓦斯爆炸；b)一些通風系統難以快速有效地降低粉塵及有毒有害氣體的濃度；c)設備監管不力，發生故障后引發嚴重的后果；d)人員違規操作，不能進行有效的管理。為此，非常有必要在煤礦生產過程中采用安全監測監控技術。該技術的重要性主要體現在三方面：a)對機械設備和電氣設備的運行狀況進行監測，一旦發生危險情況，則應該立即警報；b)對生產環境進行監測，主要監測井下有害氣體的濃度和巷道的變形狀況，從而保證整個生產環境的安全性；c)對井下人員的行為進行監控，杜絕違規操作行為，避免因人為因素引發煤礦安全事故。無論是從長遠發展來看，還是從短期發展來看，構建煤礦安全監測監控系統都是十分必要的。

2煤礦安全監測監控技術現狀及存在問題

2.1煤礦安全監測監控系統現狀分析

經過多年的發展，煤礦安全監測監控系統主要可以分為兩類，分別是參數化監測監控系統和視頻監測監控系統[4-5]。參數化監測監控系統主要是通過采集煤礦生產中的一些參數并形成實時曲線，一旦發生異常情況，就可以報警，其結構如圖1所示。例如：在煤礦生產過程中，通過安裝在巷道上方的CO傳感器和H4傳感器，對風流中兩種氣體的濃度進行實時在線監測；通過安裝在機電設備上的各種傳感器對設備的運行狀態進行監測，主要包括功率、溫度、轉速及振動情況等。這種系統從一些參數出發，對生產過程中的安全情況進行監測，其主要依賴于安裝在井下巷道或設備上的傳感器。經過多年的發展，這種監控系統已經非常成熟，而且安裝起來十分方便，其中典型的就是KJ系列的安全監控系統，例如KJ73型、KJ169型。實際上，可以根據煤礦的需要選擇合適的擴展模塊，而且整體成本相對較低。所謂的“視頻監測監控系統”，就是通過采集現場視頻來實現對煤礦安全的監測監控。這種系統獲取的是現場的畫面，并沒有特定的參數，其結構相對比較簡單，如圖2所示。由圖2可以發現，這種監控系統主要是由各種類型的攝像機、交換機及顯示器組成。與參數化監測監控系統相比，這種系統能更直觀地觀測到現場的一些真實情況，而且監測的范圍比較廣，主要用于監測工人行為、巷道變形，服務于煤礦災害的救援。在早期，視頻監測監控系統主要采用模擬信號傳輸，即閉路電視，不僅成像清晰度低，而且畫面不穩定，不利于在井下大面積應用。隨著數字信號技術的發展，目前視頻監測監控系統主要采用數字信號傳輸，不僅傳輸的延時短，而且傳輸的畫面更加穩定，很少出現畫面抖動的情況，很適合在煤井下大面積使用。視頻監測監控系統最的優點在于可以捕捉到一些災害的出現過程，利于進行事故分析；可以監測工人的行為，一旦發現危險操作，可以在地面上通過傳呼機制止。此外，隨著5G技術的出現，視頻監測監控系統將會得到更好的發展，這是因為5G技術不僅傳輸能力強，而且抗干擾能力也強，非常適用于煤礦井下的安全監測。

2.2煤礦安全監測監控存在問題分析

目前，雖然很多煤礦已經或正在應用煤礦安全監測監控系統，但是，該系統仍存在許多問題亟需解決，主要包括以下幾個方面：a)電子設備的可靠性受到挑戰。煤礦井下具有較強的電磁輻射，雖然一些設備已經做了一定的防電磁干擾處理，但在相對密閉的環境中設備發熱非常嚴重。b)整個系統的運行維護非常不便。系統在構建時應用了很多信息化技術，在維護時需要信息化方面的人才，然而煤炭行業這方面的人才相對較少，一旦系統出現故障，則需通知廠家來維修。c)監控系統的聯動能力比較差。各個傳感器之間采用的通信協議存在一定的差異，這導致很難實現各個傳感器之間的數據交換，即使成功進行數據交換，也需要大量的轉換設備。d)信息傳輸的速度不能滿足日益增長的需要。雖然煤礦在信息傳輸時采用了大容量的光纖，但是在光纖傳輸時需要實時鋪設大量的線路，整體工程量巨大。若采用無線傳輸，則需要建立大量的基站。e)礦山的電氣防爆設備不兼容。現有監控系統的通信協議彼此不兼容，產品之間缺乏兼容性、集成性和操作性；系統功能不可擴展，可維護性不高。

3煤礦安全監測監控技術發展方向

在未來，煤礦安全監測監控技術應該朝著智能化、規范化和標準化的方向發展。

3.1智能化

隨著人工智能時代的到來，煤炭行業也要順應潮流實現智能化。與目前的自動化技術相比，智能化技術將更加高級，可以滿足更多的需求。目前，煤礦安全監測監控系統的主要作用是對安全生產狀況進行監測，對生產的控制還很少，例如瓦斯超限時工作面的電源被切斷就是一種生產控制。在未來，系統不僅要用于監控，還要廣泛用于控制煤礦生產。目前的智能化開采技術就是基于現有的監測監控系統開發的一種特殊系統，如圖3所示。構建智能化監測監控系統是實現煤礦智能化開采的前提，這是因為在生產控制過程中需要用到一些控制信號，而這些信號可以通過監測監控系統中的傳感器獲得。為了應用監測監控系統對煤礦生產進行控制，需要對目前的系統進行升級，安裝更多的控制元件。這些控制元件需要根據現場的需要安裝，且需要經過大量的現場實踐積累經驗。

3.2規范化和標準化

為了促進煤礦安全監測監控系統的發展，應該實現系統的規范化和標準化。目前，一些廠商在制造設備或設計軟件時采用自己定制的通信協議，這導致在使用過程中設備的通信困難，不兼容問題十分突出。為此，國家應該出臺相關標準，以促進煤礦監測監控系統的硬件和軟件朝著兼容性方向發展。與此同時，由于社會分工越來越細，標準化接口和通信協議應該成為一種共識。監測監控系統不應再是廠商單獨開發，而是由煤礦工程師、專家共同開發，這樣有助于提高監測監控系統的適用性和性能。隨著科技的不斷發展，數據存儲基礎設施平臺將由網絡相互連接，構建計算機資源庫統一管理，轉變為根據用戶實際需求提供遠程服務的云計算。在云計算環境下，一臺服務器的應用模式被打破，數據實現集中管理，方便監管，確保數據的有效性，以實現高可用性。

4結語

為了保證煤礦的安全生產，應該應用煤礦安全監測監控技術。目前，煤礦安全監測監控系統主要可以分為兩類，分別是參數化監測監控系統和視頻監測監控系統。參數化監測監控系統主要是通過采集煤礦生產中的一些參數并形成實時曲線，一旦發生異常情況，就可以報警；視頻監測監控系統是通過采集現場視頻來實現對煤礦安全的監測監控。未來煤礦安全監測監控技術應該朝著智能化、規范化和標準化的方向發展。

參考文獻：

［1］劉凱.煤礦安全監測監控技術現狀及發展趨勢［J］.當代化工研究，2021(19)：7-8.

［2］魏志可.煤礦安全監測監控技術現狀及發展趨勢［J］.礦業裝備，2021(4)：106-107.

［3］劉媛媛.煤礦安全監控系統技術現狀及智能化發展趨勢［J］.礦業安全與環保，2021，48(4)：104-108.

［4］郝崇威.煤礦安全監測監控技術現狀及發展趨勢［J］.石化技術，2020，27(6)：314-315.

［5］于林.煤礦安全監測監控系統的應用現狀和發展趨勢［J］.內蒙古煤炭經濟，2020(6)：136.

作者:續繼俊 單位:山西介休義棠青云煤業有限公司