煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望

煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望摘要：礦井通風(fēng)系統(tǒng)是確保煤礦開(kāi)采安全順利進(jìn)行的關(guān)鍵。由于煤炭資源開(kāi)采的環(huán)境復(fù)雜程度極高，所以，煤炭資源開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。為了促進(jìn)煤礦資源開(kāi)采效益的有效提升，煤礦企業(yè)必須制定科學(xué)合理的管理制度加強(qiáng)礦井的安全監(jiān)督工作，才能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決煤礦礦井通風(fēng)與安全監(jiān)督管理中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。文章主要是就煤礦礦井通風(fēng)與安全監(jiān)控存在的問(wèn)題與措施進(jìn)行了分析與探討。關(guān)鍵詞：煤礦；監(jiān)測(cè)；現(xiàn)狀；展望引言隨著煤礦綜采技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦綜采作業(yè)效率不斷提高，生產(chǎn)過(guò)程中各種綜采配合作業(yè)的復(fù)雜性隨之增加，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)管理提出了更高的要求。煤礦安全生產(chǎn)管理的缺失極易導(dǎo)致各類生產(chǎn)事故的發(fā)生，因此煤礦安全生產(chǎn)管理是煤礦安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的核心。針對(duì)目前多數(shù)企業(yè)的安全生產(chǎn)管理依舊采用人工記錄、人工點(diǎn)檢所存在的安全管理效率低下、可靠性差，給煤礦正常生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重隱患的現(xiàn)狀，提出了一種新的煤礦安全管理監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)采用了大數(shù)據(jù)分析原理，構(gòu)建了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程的全程監(jiān)控和提前預(yù)測(cè)，有效降低了故障發(fā)生的概率，對(duì)提升煤礦安全生產(chǎn)質(zhì)量具有十分重要的意義。1監(jiān)測(cè)監(jiān)控的現(xiàn)狀隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，硬件成本不斷降低，存儲(chǔ)和處理能力與之相反，逐漸提高。因此，許多類似傳感器的應(yīng)用程序，開(kāi)始生成越來(lái)越多的數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理能力很強(qiáng)，應(yīng)用想要長(zhǎng)期存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)也變得很容易很輕松。當(dāng)今，越來(lái)越多的大數(shù)據(jù)來(lái)源于傳感器節(jié)點(diǎn)。有報(bào)道提出了一個(gè)位于整個(gè)加州的溫室氣體傳感器網(wǎng)絡(luò)，它可以收集關(guān)于溫室氣體及其行為的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目組在橋上嵌入了大約200個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控橋的狀態(tài)。這個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集各種數(shù)據(jù)，包括橋梁混凝土對(duì)任何變化的反應(yīng)的溫度和壓力。傳感器節(jié)點(diǎn)可以收集各種自然災(zāi)害情況下的信息，以便最優(yōu)地利用資源和管理供應(yīng)鏈。大數(shù)據(jù)中的挑戰(zhàn)主要包括兩類：工程和語(yǔ)義。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)確定了大數(shù)據(jù)中的一些主要挑戰(zhàn)：它包括能源問(wèn)題，特別是對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槲磥?lái)有越來(lái)越多的大數(shù)據(jù)將都來(lái)自傳感器節(jié)點(diǎn)。對(duì)于能量問(wèn)題，數(shù)據(jù)聚合是降低能量消耗和延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命的有效方法。為了減少無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信數(shù)據(jù)量，一些文獻(xiàn)提出了許多基于相關(guān)性的數(shù)據(jù)聚合方法。無(wú)線傳感器中使用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)聚集方法主要有兩類：（1）基于最小二乘法、D-S證據(jù)理論等；（2）基于人工智能理論的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、模糊推理方法和粗糙集方法。以前已經(jīng)有研究引入了數(shù)據(jù)密度相關(guān)度來(lái)減少傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，從而有助于節(jié)省更多的能量。2煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)展望提高監(jiān)控系統(tǒng)信息能力為了確保工作人員可以及時(shí)準(zhǔn)確的掌握煤礦礦井作業(yè)的工作狀態(tài)，煤礦企業(yè)必須充分重視礦井通風(fēng)與安全監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸能力的重要性，不僅要充分利用有線電話系統(tǒng)、GSM/CDMA系統(tǒng)以外，還應(yīng)加大以太網(wǎng)系統(tǒng)、泄漏點(diǎn)無(wú)線通訊系統(tǒng)、zigbee系統(tǒng)、WiFi系統(tǒng)的應(yīng)用力度，充分發(fā)酵后現(xiàn)代化通訊系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的配置與調(diào)試工作，才能達(dá)到有效提升煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。比如，zigbee系統(tǒng)可以應(yīng)用于距離短、功耗低、通信范圍小、數(shù)量流量小且傳輸效率較低的不同電子設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸與典型周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)的傳輸。目前，煤礦企業(yè)在構(gòu)建煤礦井下泄漏電纜無(wú)線通訊系統(tǒng)時(shí)，主要包括了基站設(shè)備、鏈路設(shè)備、用戶終端設(shè)備等相關(guān)設(shè)備。①基站設(shè)備?；驹O(shè)備主要有基站臺(tái)、天線、天線共用器、電源、控制終端等組成。②鏈路設(shè)備則主要包括了泄漏電纜、補(bǔ)償電源、功率分配器、接線盒等組成，煤礦企業(yè)必須嚴(yán)格的按照巷道結(jié)構(gòu)與覆蓋范圍進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置。③用戶終端。用戶終端主要包括了手持機(jī)等相關(guān)設(shè)備。煤礦企業(yè)通過(guò)構(gòu)建泄漏電纜無(wú)線通訊系統(tǒng)的方式，不僅實(shí)現(xiàn)了井上、井下無(wú)線聯(lián)網(wǎng)的目的，而且對(duì)于煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行安全性和可靠性的提升也有著極大的促進(jìn)作用。終端節(jié)點(diǎn)軟件程序設(shè)計(jì)終端節(jié)點(diǎn)的軟件程序主要包含兩部分內(nèi)容，其一為網(wǎng)絡(luò)通信功能，主要實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接。其二為數(shù)據(jù)采集功能，主要是通過(guò)溫濕度傳感器和瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗?duì)礦井內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集。與系統(tǒng)中的路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器相比較而言，終端節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)通信功能相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要確保終端節(jié)點(diǎn)能夠與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接即可。配備在井下工作人員身上的移動(dòng)終端采集節(jié)點(diǎn)和安裝在礦井內(nèi)部不同區(qū)域的固定終端采集節(jié)點(diǎn)，會(huì)按照程序設(shè)定的周期對(duì)周圍環(huán)境中的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，并將采集得到的結(jié)果通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器中大數(shù)據(jù)安全管理信息化平臺(tái)針對(duì)煤礦安全生產(chǎn)管理涉及面廣、流程多、管理復(fù)雜的情況，提出了采用大數(shù)據(jù)信息化安全管理的概念，充分利用大數(shù)據(jù)在信息匯總和分析方面的優(yōu)勢(shì)，建立一套智慧化安全管理監(jiān)控系統(tǒng)，利用布置在煤礦地面和井下的各種傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭生產(chǎn)過(guò)程中各工藝流程的全面監(jiān)控和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的全面監(jiān)控和運(yùn)行狀態(tài)異常的提前預(yù)警。大數(shù)據(jù)安全管理信息化平臺(tái)主要包括了感知層、平臺(tái)層和應(yīng)用層三部分。感知層又叫監(jiān)控層，主要依靠大量的傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)狀態(tài)的全面監(jiān)控，是大數(shù)據(jù)安全信息化管理的“眼睛”。平臺(tái)層是大數(shù)據(jù)安全信息化管理的“大腦”，主要用于對(duì)監(jiān)控層所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類匯總、分析、輸出結(jié)果，以滿足對(duì)整個(gè)安全生產(chǎn)管理工作的智慧化控制。應(yīng)用層則是將平臺(tái)層的分析結(jié)果以圖表、曲線、特別提示等方式顯示在監(jiān)控平臺(tái)上，為監(jiān)控人員實(shí)時(shí)掌握整個(gè)煤礦的安全生產(chǎn)狀態(tài)奠定基礎(chǔ)。該大數(shù)據(jù)安全管理信息化平臺(tái)能有效地將整個(gè)煤礦生產(chǎn)的安全管理要素進(jìn)行整合，利用大數(shù)據(jù)分析的方案對(duì)安全生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的異常并預(yù)警，提升了煤礦安全生產(chǎn)管理的效率和精細(xì)化程度。無(wú)線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，電纜昂貴且鋪設(shè)過(guò)程耗時(shí)、不方便，無(wú)線傳感器監(jiān)控系統(tǒng)能夠解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的這些問(wèn)題。但是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限，傳感器數(shù)據(jù)復(fù)雜，很難直接利用這些數(shù)據(jù)對(duì)煤礦事故進(jìn)行預(yù)警。一些人調(diào)查了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的空洞問(wèn)題。世衛(wèi)組織將孔分為四類：覆蓋孔、路由孔、卡孔和匯/黑/蟲(chóng)孔。目前的研究工作都沒(méi)有將傳感器孔與物理結(jié)構(gòu)變化相關(guān)，也沒(méi)有討論由拓?fù)渥兓鸬目?。我們?cè)谧灾餮兄菩滦偷牡V用傳感器時(shí)，要以高標(biāo)準(zhǔn)、高要求、高智能化的目標(biāo)去研發(fā)與制造，嚴(yán)格要求傳感器的性能與質(zhì)量。這樣才能夠更好地發(fā)展煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的查詢聚集技術(shù)通常假設(shè)感知數(shù)據(jù)是通過(guò)路由樹(shù)收集的。然而，路由樹(shù)方案對(duì)煤礦內(nèi)惡劣環(huán)境的抗性不強(qiáng)。有文獻(xiàn)同時(shí)提出了使用草圖回答聚合查詢的近似方法，他們的方法近似回答多路徑路由方案中的聚集查詢，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)健壯性。復(fù)制不敏感的草圖用于攜帶和信息即使在頻繁的網(wǎng)絡(luò)變化下，包括節(jié)點(diǎn)故障、鏈路中斷、數(shù)據(jù)包丟失等，他們的方法也能獲得近似的結(jié)果。結(jié)語(yǔ)信息化、智能化煤礦開(kāi)采建設(shè)是當(dāng)前國(guó)家及企業(yè)重點(diǎn)發(fā)展和推動(dòng)的方向，也是實(shí)現(xiàn)煤礦高產(chǎn)量、作業(yè)高安全性的重要保障。將當(dāng)前先進(jìn)的智能化、信息化控制技術(shù)應(yīng)用到煤礦開(kāi)采、監(jiān)控中，符合國(guó)家智能化發(fā)展的戰(zhàn)略方向。由此，結(jié)合新元煤礦的實(shí)際工作環(huán)境特點(diǎn)，完成了具有多種監(jiān)控功能的信息化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，并對(duì)其應(yīng)用范圍、價(jià)值及實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了分析研究，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的可靠