郭鹏飞 王勇 杨柏涛
华晋焦煤公司沙曲一号煤矿?山西省吕梁市 033306
摘要：矿井通风系统是确保煤矿开采安全顺利进行的关键。由于煤炭资源开采的环境复杂程度极高，所以，煤炭资源开采作业过程中难免会出现各种问题。为了促进煤矿资源开采效益的有效提升，煤矿企业必须制定科学合理的管理制度，加强矿井的安全监督工作，才能及时的发现和解决煤矿矿井通风与安全监督管理中出现的各种问题。文章主要是就煤矿矿井通风与安全监控存在的问题与措施进行了分析与探讨。
关键词：煤矿；监测；现状；展望
引言
随着煤矿综采技术的不断进步，煤矿综采作业效率不断提高，生产过程中各种综采配合作业的复杂性随之增加，对煤矿安全生产管理提出了更高的要求。煤矿安全生产管理的缺失极易导致各类生产事故的发生，因此煤矿安全生产管理是煤矿安全、稳定生产的核心。针对目前多数企业的安全生产管理依旧采用人工记录、人工点检所存在的安全管理效率低下、可靠性差，给煤矿正常生产带来严重隐患的现状，提出了一种新的煤矿安全管理监控系统。该监控系统采用了大数据分析原理，构建了煤矿安全生产监控体系，实现了对煤矿生产过程的全程监控和提前预测，有效降低了故障发生的概率，对提升煤矿安全生产质量具有十分重要的意义。
1监测监控的现状
随着物联网、云计算和传感器网络的发展，硬件成本不断降低，存储和处理能力与之相反，逐渐提高。因此，许多类似传感器的应用程序，开始生成越来越多的数据。由于这些数据的存储和处理能力很强，应用想要长期存储这些数据也变得很容易很轻松。当今，越来越多的大数据来源于传感器节点。有报道提出了一个位于整个加州的温室气体传感器网络，它可以收集关于温室气体及其行为的大量实时数据。该项目组在桥上嵌入了大约200个传感器节点，以实时监控桥的状态。这个监测系统收集各种数据，包括桥梁混凝土对任何变化的反应的温度和压力。传感器节点可以收集各种自然灾害情况下的信息，以便最优地利用资源和管理供应链。大数据中的挑战主要包括两类：工程和语义。喷气推进实验室已经确定了大数据中的一些主要挑战：它包括能源问题，特别是对于传感器节点，因为未来有越来越多的大数据将都来自传感器节点。对于能量问题，数据聚合是降低能量消耗和延长无线传感器网络寿命的有效方法。为了减少无线传感器网络中的通信数据量，一些文献提出了许多基于相关性的数据聚合方法。无线传感器中使用的传统数据聚集方法主要有两类：（1）基于最小二乘法、D-S证据理论等；（2）基于人工智能理论的人工神经网络方法、模糊推理方法和粗糙集方法。以前已经有研究引入了数据密度相关度来减少传输到汇聚节点的数据量，从而有助于节省更多的能量。
2煤矿监测监控系统展望
2.1提高监控系统信息能力
为了确保工作人员可以及时准确的掌握煤矿矿井作业的工作状态，煤矿企业必须充分重视矿井通风与安全监控系统信息传输能力的重要性，不仅要充分利用有线电话系统、GSM/CDMA系统以外，还应加大以太网系统、泄漏点无线通讯系统、zigbee系统、WiFi系统的应用力度，充分发酵后现代化通讯系统的优势进行通风系统设备的配置与调试工作，才能达到有效提升煤矿井下通风系统运行效率的目的。比如，zigbee系统可以应用于距离短、功耗低、通信范围小、数量流量小且传输效率较低的不同电子设备数据传输与典型周期性数据、间歇性数据的传输。目前，煤矿企业在构建煤矿井下泄漏电缆无线通讯系统时，主要包括了基站设备、链路设备、用户终端设备等相关设备。①基站设备。基站设备主要有基站台、天线、天线共用器、电源、控制终端等组成。②链路设备则主要包括了泄漏电缆、补偿电源、功率分配器、接线盒等组成，煤矿企业必须严格的按照巷道结构与覆盖范围进行科学的设置。③用户终端。用户终端主要包括了手持机等相关设备。
煤矿企业通过构建泄漏电缆无线通讯系统的方式，不仅实现了井上、井下无线联网的目的，而且对于煤矿井下通风系统运行安全性和可靠性的提升也有着极大的促进作用。
2.2终端节点软件程序设计
终端节点的软件程序主要包含两部分内容，其一为网络通信功能，主要实现终端节点与整个网络系统的连接。其二为数据采集功能，主要是通过温湿度传感器和瓦斯浓度传感器对矿井内的环境参数进行采集。与系统中的路由节点和协调器相比较而言，终端节点实现的网络通信功能相对简单，只需要确保终端节点能够与网络系统连接即可。配备在井下工作人员身上的移动终端采集节点和安装在矿井内部不同区域的固定终端采集节点，会按照程序设定的周期对周围环境中的环境参数进行采集，并将采集得到的结果通过ZigBee无线网络传输到协调器中。
2.3大数据安全管理信息化平台
针对煤矿安全生产管理涉及面广、流程多、管理复杂的情况，提出了采用大数据信息化安全管理的概念，充分利用大数据在信息汇总和分析方面的优势，建立一套智慧化安全管理监控系统，利用布置在煤矿地面和井下的各种传感器设备实现对煤炭生产过程中各工艺流程的全面监控和分析，实现对生产流程的全面监控和运行状态异常的提前预警。大数据安全管理信息化平台主要包括了感知层、平台层和应用层三部分。感知层又叫监控层，主要依靠大量的传感器设备实现对现场作业环境、生产状态的全面监控，是大数据安全信息化管理的“眼睛”。平台层是大数据安全信息化管理的“大脑”，主要用于对监控层所监测的数据信息进行分类汇总、分析、输出结果，以满足对整个安全生产管理工作的智慧化控制。应用层则是将平台层的分析结果以图表、曲线、特别提示等方式显示在监控平台上，为监控人员实时掌握整个煤矿的安全生产状态奠定基础。该大数据安全管理信息化平台能有效地将整个煤矿生产的安全管理要素进行整合，利用大数据分析的方案对安全生产状态进行分析，及时发现生产过程中的异常并预警，提升了煤矿安全生产管理的效率和精细化程度。
2.4无线传感器监控系统
人工监测监控系统中，电缆昂贵且铺设过程耗时、不方便，无线传感器监控系统能够解决传统监控系统中的这些问题。但是无线传感网络中的传感器节点能量有限，传感器数据复杂，很难直接利用这些数据对煤矿事故进行预警。一些人调查了无线传感器网络中的空洞问题。世卫组织将孔分为四类：覆盖孔、路由孔、卡孔和汇/黑/虫孔。目前的研究工作都没有将传感器孔与物理结构变化相关，也没有讨论由拓扑变化引起的孔。我们在自主研制新型的矿用传感器时，要以高标准、高要求、高智能化的目标去研发与制造，严格要求传感器的性能与质量。这样才能够更好地发展煤矿安全监测监控系统。传统的查询聚集技术通常假设感知数据是通过路由树收集的。然而，路由树方案对煤矿内恶劣环境的抗性不强。有文献同时提出了使用草图回答聚合查询的近似方法，他们的方法近似回答多路径路由方案中的聚集查询，以实现系统健壮性。复制不敏感的草图用于携带和信息。即使在频繁的网络变化下，包括节点故障、链路中断、数据包丢失等，他们的方法也能获得近似的结果。
结语
信息化、智能化煤矿开采建设是当前国家及企业重点发展和推动的方向，也是实现煤矿高产量、作业高安全性的重要保障。将当前先进的智能化、信息化控制技术应用到煤矿开采、监控中，符合国家智能化发展的战略方向。由此，结合新元煤矿的实际工作环境特点，完成了具有多种监控功能的信息化综合监控系统的设计研究，并对其应用范围、价值及实际应用效果进行了分析研究，验证了所设计的监控系统具有较高的可靠性和安全性，能更好地满足当前该煤矿的使用需求，也具有较高的应用推广价值。
参考文献
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[2]毛善君，刘孝孔，雷小锋，等.智能矿井安全生产大数据集成分析平台及其应用［J］.煤炭科学技术，2018，46(12)：169-176.