煤矿安全监测管理系统设计

孙广明，张 宇

（1.哈尔滨理工大学，哈尔滨 150080；2.西门子工厂自动化工程有限公司，北京 100015）

0 引言

我国是煤炭消费大国和生产大国，煤炭在我国经济发展中起着非常重要的作用[1-2]。随着国民经济的增长，煤炭已经占中国一次消费能源的62%。煤炭的需求促使产量不断攀升，生产负荷过重已成为当前的生产现状。如何利用新的技术保障安全生产，有效监测和管理生产过程中的安全隐患，保障煤矿稳定、高产的良性生产状态，已成为煤矿业面临的首要问题[3-4]。本文针对当前煤矿安全事件频发，缺乏有效的统一管理手段等问题，构建了一种数字煤矿安全监测管理系统。通过现代信息化方法的运用[5]，实时获取煤矿的安全多方因素，提供安全要素分析、汇总和指导，为安全、科学生产的决策提供有力的保障[6]，是提高我国煤矿安全水平的一项基础性工作，是抢险救灾、指挥决策和资源规划的重要工具。

1 煤矿安全监测管理系统

煤矿安全监测管理系统是基于先进的计算机信息技术，为煤矿安全检查和安全监测人员提供有效的计算机应用系统，服务于煤矿安全检查和监测业务。有效降低事故发生率，为煤炭企业安全生产提供有力的保证。数字煤矿安全监测管理系统采用数据集成技术，整合煤气和一氧化碳等矿山安全等系统的实时数据、安全防护的报告及修正数据、事故记录、安全监视数据等重要安全信息，通过信息可视化技术及时、准确、全面、直观地反映煤矿安全生产状况，帮助安全检查和监督人员监督和管理煤矿安全生产。该系统有效改善煤矿企业劳动安全卫生管理系统、煤矿企业安全管理方法、风险评估和风险管理对策的开发和监督中的煤矿企业效率，有效地提高改善煤矿的安全管理水平。

2 煤矿安全生产中存在的主要问题

煤矿安全监测管理系统是煤炭企业高产、高效、安全生产的重要保证。煤矿生产环境是一种特殊的工作环境，含有多种危险气体，如硫化氢等腐蚀性气体，环境参数等易燃易爆气体。必须综合对水温、温度和设备运行情况进行监控。目前，煤炭生产和管理的自动化和信息生成水平相对较低，煤矿安全监控没有行业标准。每个制造商都设计自己的传输协议和接口标准。系统不能互操作兼容，并且存在“信息孤岛”。信息资源难于共享，监测系统、控制系统和管理系统不能实现联动。

目前，我国重点煤矿的安全系统建设现状不均衡，基本上通过自动化生产控制和子系统监控实现，安全状况得到了部分改善。但是在信息化建设上处于相对滞后状态。在安全系统整体规划、生产环节、管理环节、控制环节等多方面尚未做到集成化，没有形成统一的、资源充分共享的数字煤矿安全监测管理系统，尚不能达到真正的安全管控一体化。其主要问题存在于以下几个方面。

（1）对安全生产信息化建设缺乏统一的认识，没有形成统一的煤矿安全生产信息化建设的标准和统一指导规范。

（2）网络基础设施建设不足，存在大量的信息孤岛。

（3）信息化和自动化脱节，互不连接，缺乏统一的分析平台。

3 煤矿安全监测管理系统架构

煤矿安全监测管理系统是提供全面的面向生产现场、企业安全管理工作、预测分析等多方面的综合信息系统，能对各个业务单元的安全信息进行分析和综合管理，提高对整体安全的管理和监控能力，是实现煤矿安全一体化的优先路径。各级管理者实时监测各类安全反馈信息，从而达到快速响应、动态反馈、安全预警、隐患闭环等多方集中管理。煤矿安全监测管理系统核心业务如图1所示。由图可知，煤矿安全监测管理系统主要连接煤矿业务管理系统和业务系统，打通管理数据和生产过程数据的壁垒，汇总统一数据资源池。同时将地质数据、绩效数据、隐患数据、三违信息、安全规程，EHS数据等和业务管理系统数据、生产过程数据等综合，实现对煤矿安全的态势感知、事件报警管理、应急预案、隐患闭环处理、事故分析与预警等多方的信息综合。

图1 煤矿安全管理系统架构

煤矿安全监测管理系统收集现场安全信息、安全监督管理、技术安全管理、月度隐患安全调查、安全信息预测、安全培训、安全规则和规章、安全工程管理、三防管理、安全统计、安全调查等信息。经过系统的分析和处理，各种安全检查的结果自动发送到区的各个部门，实施和处理后，补救措施输入到区的各个部门，系统将处理各类闭路事故。安监部门将及时发现各类危险源，在网上实时发布，督促相关部门及时排除，从而确保安全生产。

3.1 安全态势感知

建立煤矿安全态势感知系统，使得煤矿生产环境、动态、整体地洞悉安全风险的能力，以安全大数据综合分析为基础，从全局视角提升对安全威胁的发现识别、理解分析、响应处置能力的一种方式，为了决策与行动，是安全能力的落地。煤矿安全态势感知是煤矿生产和建设过程的系统和全面监测，其中包括煤矿的安全、职业安全与卫生、日常生产过程等领域。

3.2 安全监察

煤矿安全监察是对煤矿生产和建设的系统和全面监测，把安全监管人员日常关心的井下瓦斯浓度等实时数据、每日安全检查情况、安全隐患整改情况、日常安全检查监管工作等直接整合，方便煤矿安全检查与监管人员日常工作。消除潜在的安全隐患，日常安全控制和监测，以促进煤矿安全控制和监管日常运作，这些对日常安全人员非常重要。

3.3 安全台账

用于记录、调查和总结煤矿的日常安全状况，记录日常安全动态、重大安全事故和严重违规行为，对机电、运输、顶板、瓦斯等生产事故和死亡、轻伤、重伤等安全事故按时间、单位记录、查询、统计、分析。

3.4 隐患管理

对煤矿安全隐患的发现、处理、整改、验收全过程进行记录和管理，将各种隐患信息在电子地图上进行标注，便于安全检查和监管人员实时查看隐患整改情况，及时督促隐患整改。

3.5 实时监测

采集矿井安全监控系统由地面中心站、现场分站、安全生产参数传感器以及信息传输介质、通讯接口等实时数据。对矿井生产环境中影响安全生产的参数和设备进行自动检索和闭琐控制，并在地面中心站计算机上进行集中显示、报警、记录和自动报表等，以提高矿井生产的安全性和自动化水平。主要检测的参数有瓦斯浓度、风速、负压、温度、一氧化碳浓度、风门开关状态、局扇开停状态等。实时监测矿井生产与安全状况，对井下设备运行状况实时监控、对井下瓦斯、一氧化碳等传感器数据实时采集。对于异常情况及时发现、处理报警信息，实现对矿井安全生产的实时检查与监管。

3.6 安全状况分析

对煤矿整体安全状况进行统计分析，按照工作面、通风、运输、监测等系统，矿井分别对其进行安全状况进行动态分析，对企业、矿井、工作面的安全隐患、报警、事故等进行统计，以便有针对性地采取各项措施，保障企业安全生产。

3.7 应急救援

建立煤矿应急救援体系，明确矿指挥系统岗位职责，制作、维护应急预案。当事故发生时，结合电子地图模拟事故现场的灾情影响范围，及时提供逃生路线和救援策略，辅助现场应急指挥。

4 结束语

我国煤炭行业依然属于危险系数比较高的行业之一，要想使煤炭行业生产长治久安，就务必建立健全而高效的安全监测监控系统。随着信息技术的飞速发展和认识理念的提升，加强煤矿安全监测管理势在必行。建立煤矿安全监测管理系统，有利于从多环节有效解决煤矿安全生产问题，增强了安全保障能力，有利于增强煤矿企业安全管理水平，增强安全生产能力。