殷明1、肖志军1 公维振2
1 山东明兴矿业集团有限公司小港煤矿 （山东 新泰 271200）
2 山东明兴矿业集团有限公司（山东 新泰 271200）
摘要：煤矿安全生产与人民的生命财产有着直接的联系，而且与企业的经济效益有着紧密的联系。因此将先进的信息化控制技术应用到煤矿开采中，已成为当前提高煤矿产量及作业安全的重要方向。文章对煤矿安全监测监控系统发展进行探究，以期提高煤矿企业的安全监测管理技术。
关键词：煤矿安全；信息化；研究
1、背景
1.1煤矿信息化发展趋势
信息化和数字化高速发展的二十一世纪，借助先进的科学技术，使我们对企业的运转做出科学的决策，制定正确的方针、方法[1]。自提出数字地球的概念之后，世界各国相继提出自己数字化的设想，我国也提出了相应的构想 [2]。所以，加快数字矿山的发展建设，成为了矿业发展的唯一出路[3]。
煤矿井下设备的工作环境恶劣，无法实时获取设备运行状态的信息，因而提高设备管理水平，及时获取设备状态信息，根据监测得到状态对其进行判断是否故障，及时统计设备运行信息，管理设备的特征信息与井下设备的布置信息，开发研究井下设备管理信息系统，对井下设备的状态进行实时监测，，通过此系统在矿山中的应用，可以大大提高矿山安全生产效益[4]。
1.2主要研究内容
论文以山东明兴矿业有限公司小港煤矿为应用实例，完成对井下设备状态监测的设计、井下设备信息管理系统的研究。各系统主要研究内容如下：
(1) 井下设备状态监测
①井下设备运行状态信息通过机电设备开停传感器进行数据采集，传感器通过感应机电设备电流输入电缆中是否有电流通过而判断机电设备是否开动，与机电设备是非接触式的，不影响机电设备的运行。
②井下与地面系统通讯采用环形以太网，用光纤进行通讯。数据采集分站采用矿井专用工控机，把传感器采集的各种数据通过通讯电缆用CAN总线形式按区域接收到一起，再通过光纤传送到上一级设备。
③状态监测子系统应该包括网络采集器、下位机、上位机等，通过对其进行设计，实现状态监测子系统的功能。
④ 在单片机系统中，存在外部干扰和内部扰等主要干扰源。系统的抗干扰性能成为了系统成败的关键，系统设计时，应采用有效的抗干扰措施。
(2)设备特征信息管理
① 通过设备信息初始化，对企业现有的各种设备进行统计，全面了解设备库中各类设备的存在情况。
② 可用鼠标定位设备的位置并自动生成设备图形，记录和查询设备的型号、技术特征、使用地点、安装时间、管理人员、工作状态等信息，该功能模块为设备信息管理的静态管理部分。
③ 根据设备监测系统获得的实时数据，了解井下设备的运转情况自动完成设备故障收集，为每台设备建立“病历”，形成设备检修资源库。根据不同设备的故障情况，可以将不同的设备质量进行对比，完成井下设备的动态管理。
(3)设备布置信息管理
① 根据井下原始设备的布置情况，绘制设备布置图，并录入数据库，利用此功能模块可查看井下设备的布置情况。
② 查询分析模块主要查看设备的基本信息、工作地点等信息。
③ 设备布置图更新模块主要是绘制井下设备更新后的布置图，并将其写入数据库，从而替代原始布置情况。
④ 数据输出当需要该设备布置图的时候，可以选择相应位置的设备布置图，并打印输出。
2、系统总体结构与设计
2.1系统总体结构
系统采用Client/Server(C/S)结构，C/S结构可以实现整个系统的监测与管理功能。系统可划分为三个部分：客户端，服务器端(后台服务，数据存储)以及数据采集端。数据采集端主要包括传感器，井下分站。该部分主要负责把生产现场的各种数据传送到上位机；分站与上位机之间进行数据交换，并执行上位机发送过来的控制指令。服务器端主要由上位机，服务器及服务程序组成。上位机主要运行后台的服务程序，负责与井下分站的数据交换，服务器用来运行数据库管理系统的程序，并维护整个系统数据的完整性。客户端则是运行C/S结构的Client客户端客户端用来完成整个系统的人机交互界面。
2.2 井下设备状态监测子系统
井下与地面系统通讯采用以太网，用光纤进行通讯，与光缆有关的设备(光纤转换、交换机等)采用矿井专用的。数据采集分站通常采用矿井专用工控机，把传感器采集的各种数据通过通讯电缆用CAN总线形式按区域接收到一起，再通过光纤传送到上一级设备。机电设备开停传感器是通过感应机电设备电流输入电缆中是否有电流通过而判断机电设备是否开动，是与机电设备非接触传感器，不影响机电设备的运行。数据采集软件是把各种传感器的数据传送到数据采集分站，然后通过光缆把各种信号送到监控系统的数据采集软件上，并存到相应的数据库。
2.3 井下设备信息管理子系统
井下设备信息管理子系统主要包括井下设备特征信息管理和井下设备布置信息管理两部分。
井下设备特征信息管理部分，根据设备监测系统获得的实时数据，了解井下设备的运转情况，自动完成设备故障收集，为每台设备建立“病历”，形成设备检修资源库。根据不同设备的故障情况，可以将不同的设备质量进行对比。可以全面动态掌握设备检修计划的实施过程，实现设备检修的网络控制，控制设备检修时间，提高设备检修效率等等，完成井下设备的动态管理。
井下设备布置信息管理包括原始设备布置图浏览、查询分析、设备布置图更新及数据输出等功能模块。
(1)根据井下原始设备的布置情况，绘制设备布置图，并录入数据库，利用此功能模块可以对井下设备的布置情况进行绘制管理，增强布置管理的可操作性。
(2)查询分析模块主要可以查看已布置设备的基本信息、工作地点、设备参数、运行状态等信息。
(3)设备布置图更新模块主要是绘制井下设备更新后的布置情况，并将其写入数据库，从而替代原始的布置图，实现布置信息管理的更新。
(4)当需要某些设备的布置情况的时候，利用数据输出功能，可以选择相应位置的设备布置图，并将其打印输出。
3、结论
井下设备信息管理系统集成了计算机网络技术、数据库技术、软件开发技术及煤矿开采学等，通过对井下设备的管理，实现了实时、高效的信息获取、查询、维护与分析能力，建立了支持科学管理和科学决策的信息化体系，提高了企业的信息化管理水平。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。
参考文献
[1]闫国杰.关于矿山信息化的问题探讨[J].矿产保护与利用，2003.14.
[2] 陈建宏，欧阳海欧，周智勇.数字矿山与矿业ERP项目建设对策[J].金属矿山，2006.
[3] 吴立新，殷作如，邓智毅等.论21世纪的矿山一数字矿山[J].煤炭学报.
[4] 曹国旺，高阳.我国有色矿山企业信息化现状及其出路[J].有色金属，2003.
作者简介：殷明（1987年2月―），男，毕业于山东科技大学采矿工程专业，大学本科学历。现任山东明兴矿业集团有限公司小港煤矿技术科科长。