论文部分内容阅读
摘 要：监测监控系统在煤矿灾害事故监测、辨识、预警以及风险分级管控、隐患排查治理、提升煤矿管理水平等方面发挥着重要作用。本文简单介绍了监测监控系统的发展历程，分析了煤矿在用监测监控系统存在的问题并提出了系统升级改造的13方面基本要求，明确监测监控系统的发展趋势。
关键词：煤矿;监测监控系统;升级改造;智能化
引言
监测监控系统是煤矿安全生产六大系统之一，是由主机、传输接口、监控分站、各类传感器、备用电源、执行器等硬件系统及相关软件等组成的有机整体，对井下瓦斯浓度、风速、温度、CO浓度、矿山压力等环境参数进行监测，对主备通风机等机电设备工作状态进行监控，实现瓦斯电闭锁、风电闭锁控制等目标，有效降低或避免灾害事故的发生。
一、监测监控系统的发展历程
国外煤矿监测监控系统自1960年开始发展，其发展过程经历了四个阶段。我国煤矿监测监控系统发展较晚。1980年初，原煤炭部组织引进第一批监测监控系统，有效地促进了国内安全监控技术与装备的起步与发展，1985年以后自主研发了第一批通过煤炭部组织鉴定的煤矿安全监测监控系统，90年代以后，我国先后研发出具有国际先进水平的监控系统。有些系统开始采用光纤传输。2001年，《煤矿安全规程》规定高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井必须装备煤矿安全监控系统。2006年国家发布实施了AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》，有力地规范和促进了安全监控系统的发展，并实现了设计制造的全面国产化。同年，国务院安委会办公室发布了《关于加强煤矿安全监控系统装备联网和维护使用工作的指导意见》，规定所有煤矿必须装备安全监控系统。2007年，国家发布实施了AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》。2015年国家煤矿安监局提出计划在“十三五”期间对煤矿安全监控系统进行升级改造，并制定了总体工作方案。2016年12月国家煤矿安全监察局发布了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》，明确了煤矿安全监控系统升级改造的13方面主要内容。与此同时，AQ6201《煤矿安全监控系统通用技术要求》、AQ1029《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》列入标准制订计划，并在2019年完成修订。
二、监测监控系统存在的问题
通过近年来监测监控系统在煤矿中的实际应用，发现存在以下几方面问题：
1、稳定性、可靠性不高，抗干扰能力差
2、防护等级（IP54）不高，抗人为干扰能力差
3、传感器远距离供电不足
4、对使用维护的要求高、标校周期短、无故障自检功能、篡改数据难防范
5、信息融合不够，利用不充分，处于“信息孤岛”的状态。
以上问题严重制约了监测监控系统在煤矿安全生产中发挥的作用，因此需要对其进行升级改造。在用安全监控系统升级改造分步实施。大型矿井、煤与瓦斯突出矿井的在用安全监控系统升级改造工作应在2018年底前完成，其他矿井应在十三五末完成。通过技术升级，解决安全监控系统现存的突出问题，提高技术性能和安全可靠性，促进新技术新装备的推广应用，适应科技进步和煤矿安全生产的客观需要。
三、升级改造主要内容
1、传输数字化
数字化传输是智能化建设的基础。要实现分站至中心站、传感器（模拟量）至分站的数字化传输。
2、增强抗电磁干扰能力
监测监控系统及相关设备采用抗干扰技术设计，通过相关试验
3、推广应用先进传感技术及装备
推广使用架构简单系统，推广激光、红外、自诊断、多参数、无线等传感器。
4、提升传感器的防护等级
将采掘面传感器的防水防外物等级由IP54提升到IP65，适应工作面恶劣场所。
5、完善报警、断电等控制功能
系统实现分级报警、逻辑报警、就地断电和区域断电功能。
6、支持多网、多系统融合
采用地面和井下两种方式，实现融合有线和无线传输网络，融合监测监控与 GIS技术。消除系统独立孤岛，实现系统互联互通，增值数据利用。
7、格式规范化
支持联网并按要求数据格式上传。系统主干网应采用工业以太网 。
8、增加自诊断、自评估功能
实现系统定期的自诊断、自评估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题。
9、加强数据应用分析
应具有伪数据标注及异常数据分析、瓦斯和火灾等的预测预警、大数据分析以及与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据功能。
10、应急联动
在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。
11、提升系统性能指标
系统巡检周期不超过20s，异地断电时间不超过40s，備用电源断电后正常供电时间4h，具有双机热备自动切换。
12、增加加密存储要求
为有利于安全监管监察和企业安全管理，采用加密算法对重点区域的信息进行加密存储，确保数据无法被破解篡改。
13、方便用户使用、维护、培训
软件界面友好，方便调用，强化帮助功能。
四、监测监控系统的发展趋势
监测监控系统作为煤矿信息化的基础将得到越来越多的关注和重视，作用越来越凸显，越来越作为煤矿信息化的关键内容进行建设和管理，将朝以下方向进行发展：
（1）全数字化
数字化是减站减线、智能化、技术性能提升的基础。
（2）标准化、规范化、模块化、功能组合化
通过标准化提高兼容性、可互换性;规范网络结构、通信协议、数据格式，促进相关系统的互联互通;模块化促进智能制造、精品生产，方便使用维护;功能组合可减少设备资金投入，提高设备利用率。
（3）智能化
智能传感、智能传输、智能控制、智能存储、分析与应用，可为未来智能化矿山、智慧矿山建设打下坚定基础。
（4）使用傻瓜化
最大限度降低对使用者的要求，提高使用效能;设备免维护，减少维护工作量。
五、结束语
随着科技的不断进步和对机器人代替人类工作的不断需求，监测监控系统基于现代智慧理念，正在将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网等技术融合，形成矿山感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的完整智能系统，在未来的煤矿，监测监控系统都发挥着不可替代的作用。未来我们将不再看到满面煤灰的煤矿工人们，替代他们的将是一批智能化的机器人矿工。
参考文献
[1]《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）.
[2]《国家煤矿安监局关于印发2018年重点工作责任分工的通知》（煤安监办〔2018〕5号）.
[3]AQ6201-2019《煤矿安全监控系统通用技术要求》.
[4]AQ1029-2019《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》.
[5]关于印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的通知发改能源〔2020〕283号.
关键词：煤矿;监测监控系统;升级改造;智能化
引言
监测监控系统是煤矿安全生产六大系统之一，是由主机、传输接口、监控分站、各类传感器、备用电源、执行器等硬件系统及相关软件等组成的有机整体，对井下瓦斯浓度、风速、温度、CO浓度、矿山压力等环境参数进行监测，对主备通风机等机电设备工作状态进行监控，实现瓦斯电闭锁、风电闭锁控制等目标，有效降低或避免灾害事故的发生。
一、监测监控系统的发展历程
国外煤矿监测监控系统自1960年开始发展，其发展过程经历了四个阶段。我国煤矿监测监控系统发展较晚。1980年初，原煤炭部组织引进第一批监测监控系统，有效地促进了国内安全监控技术与装备的起步与发展，1985年以后自主研发了第一批通过煤炭部组织鉴定的煤矿安全监测监控系统，90年代以后，我国先后研发出具有国际先进水平的监控系统。有些系统开始采用光纤传输。2001年，《煤矿安全规程》规定高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井必须装备煤矿安全监控系统。2006年国家发布实施了AQ6201-2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》，有力地规范和促进了安全监控系统的发展，并实现了设计制造的全面国产化。同年，国务院安委会办公室发布了《关于加强煤矿安全监控系统装备联网和维护使用工作的指导意见》，规定所有煤矿必须装备安全监控系统。2007年，国家发布实施了AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》。2015年国家煤矿安监局提出计划在“十三五”期间对煤矿安全监控系统进行升级改造，并制定了总体工作方案。2016年12月国家煤矿安全监察局发布了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》，明确了煤矿安全监控系统升级改造的13方面主要内容。与此同时，AQ6201《煤矿安全监控系统通用技术要求》、AQ1029《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》列入标准制订计划，并在2019年完成修订。
二、监测监控系统存在的问题
通过近年来监测监控系统在煤矿中的实际应用，发现存在以下几方面问题：
1、稳定性、可靠性不高，抗干扰能力差
2、防护等级（IP54）不高，抗人为干扰能力差
3、传感器远距离供电不足
4、对使用维护的要求高、标校周期短、无故障自检功能、篡改数据难防范
5、信息融合不够，利用不充分，处于“信息孤岛”的状态。
以上问题严重制约了监测监控系统在煤矿安全生产中发挥的作用，因此需要对其进行升级改造。在用安全监控系统升级改造分步实施。大型矿井、煤与瓦斯突出矿井的在用安全监控系统升级改造工作应在2018年底前完成，其他矿井应在十三五末完成。通过技术升级，解决安全监控系统现存的突出问题，提高技术性能和安全可靠性，促进新技术新装备的推广应用，适应科技进步和煤矿安全生产的客观需要。
三、升级改造主要内容
1、传输数字化
数字化传输是智能化建设的基础。要实现分站至中心站、传感器（模拟量）至分站的数字化传输。
2、增强抗电磁干扰能力
监测监控系统及相关设备采用抗干扰技术设计，通过相关试验
3、推广应用先进传感技术及装备
推广使用架构简单系统，推广激光、红外、自诊断、多参数、无线等传感器。
4、提升传感器的防护等级
将采掘面传感器的防水防外物等级由IP54提升到IP65，适应工作面恶劣场所。
5、完善报警、断电等控制功能
系统实现分级报警、逻辑报警、就地断电和区域断电功能。
6、支持多网、多系统融合
采用地面和井下两种方式，实现融合有线和无线传输网络，融合监测监控与 GIS技术。消除系统独立孤岛，实现系统互联互通，增值数据利用。
7、格式规范化
支持联网并按要求数据格式上传。系统主干网应采用工业以太网 。
8、增加自诊断、自评估功能
实现系统定期的自诊断、自评估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题。
9、加强数据应用分析
应具有伪数据标注及异常数据分析、瓦斯和火灾等的预测预警、大数据分析以及与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据功能。
10、应急联动
在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。
11、提升系统性能指标
系统巡检周期不超过20s，异地断电时间不超过40s，備用电源断电后正常供电时间4h，具有双机热备自动切换。
12、增加加密存储要求
为有利于安全监管监察和企业安全管理，采用加密算法对重点区域的信息进行加密存储，确保数据无法被破解篡改。
13、方便用户使用、维护、培训
软件界面友好，方便调用，强化帮助功能。
四、监测监控系统的发展趋势
监测监控系统作为煤矿信息化的基础将得到越来越多的关注和重视，作用越来越凸显，越来越作为煤矿信息化的关键内容进行建设和管理，将朝以下方向进行发展：
（1）全数字化
数字化是减站减线、智能化、技术性能提升的基础。
（2）标准化、规范化、模块化、功能组合化
通过标准化提高兼容性、可互换性;规范网络结构、通信协议、数据格式，促进相关系统的互联互通;模块化促进智能制造、精品生产，方便使用维护;功能组合可减少设备资金投入，提高设备利用率。
（3）智能化
智能传感、智能传输、智能控制、智能存储、分析与应用，可为未来智能化矿山、智慧矿山建设打下坚定基础。
（4）使用傻瓜化
最大限度降低对使用者的要求，提高使用效能;设备免维护，减少维护工作量。
五、结束语
随着科技的不断进步和对机器人代替人类工作的不断需求，监测监控系统基于现代智慧理念，正在将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网等技术融合，形成矿山感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的完整智能系统，在未来的煤矿，监测监控系统都发挥着不可替代的作用。未来我们将不再看到满面煤灰的煤矿工人们，替代他们的将是一批智能化的机器人矿工。
参考文献
[1]《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）.
[2]《国家煤矿安监局关于印发2018年重点工作责任分工的通知》（煤安监办〔2018〕5号）.
[3]AQ6201-2019《煤矿安全监控系统通用技术要求》.
[4]AQ1029-2019《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》.
[5]关于印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的通知发改能源〔2020〕283号.