矿井通风系统信息化集成技术研究_何先庭.pdf

煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 0引言 矿井通风系统作为井下六大系统之一，可使井下 人员和设备处于新鲜风流中，保证作业人员和设备的 安全， 排除井下积聚的瓦斯， 可见其对煤矿的安全生产 有着较大的影响[1-2]。然而， 受煤矿开采环境的制约， 矿 井通风系统布置较为复杂，且不同时期的通风系统需 要随着生产进度而不断改变和调节，传统通风系统则 是靠人力监测巷道中的风阻、 风压和风量等参数， 监测 数据不及时且误差较大， 更没有统一性， 由此带来一系 列的通风问题， 如风阻过大、 风量过小、 不能及时排出 积聚瓦斯等， 严重影响井下的安全生产， 因此研究矿井 通风系统信息化集成技术具有极为重要的意义[3-5]。 1矿井通风系统信息化的基本概念 矿井的日常生产中井下通风系统设备繁多，种类 及厂商不一， 产生的大量生产数据， 格式多变， 各设备 和工作面之间形成信息孤岛， 数据不具备统一性， 难以 实现数据共享， 且无法实现数据可视化。 矿井通风系统 信息化集成技术是利用计算机技术、 通信技术、 智能控 制技术、 可视化技术和数据处理技术， 实现矿井通风系 统数据的统一处理和共享， 并将数据可视化， 建立智能 化、 现代化、 信息化的高效能矿井。矿井通风系统信息 化集成技术的基本执行架构如图 1 所示。 图 1矿井通风系统信息化集成技术执行架构图 近年来随着科学技术的发展， 越来越多的现代化 计算机技术在煤矿领域中得到了应用， 同时 “智慧矿 山” 的理念也随之被学者和工程师们提出， 智慧矿山 可在节省大量人力、 物力的条件下实现更高的安全保 证， 将是未来矿山的发展方向。而矿井通风系统的信 息化集成技术则是智慧矿山的基本组成部分之一， 也 是建立智慧矿山的前提。 矿井通风系统信息化集成技 术的应用具有以下优点 1 ） 可改变以往人工监测瓦斯、 煤尘和一氧化碳等 有毒有害气体的低效模式， 采用信息化集成技术实现 对井下有毒有害气体的统一实时监测， 发现有异常数 据时能及时预警并排除。 2 ） 可使矿井通风系统的信息数据实现统一化管 理， 提高信息管理效率， 避免重复采集数据信息， 并通 矿井通风系统信息化集成技术研究 何 先 庭 （云南省丽江市华坪县船房乡应急中心 ， 云南 丽江 674800 ） 摘要 指出了矿井通风系统信息化的基本概念， 阐述了矿井通风系统信息化建设的基本原则； 对矿 井通风系统信息化的技术架构进行了分析， 主要包括设备层、 数据层和应用层， 说明了矿井通风信息 系统数据仓库的构建过程和技术架构， 为矿井通风系统信息化集成技术的应用提供了理论依据。 关键词 矿井通风 ； 信息化 ； 集成技术 ； 技术架构 中图分类号 TD67 ; TD72文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 05- 0070- 03 Research on Ination Integration Technology of Mine Ventilation System HE Xianting （ChuanfangTownship emergencycenter, HuapingCounty, LijiangCity , Yunnan Lijiang 674800） Abstract The basic concepts ofinatization ofthe mine ventilation systemare pointed out, and the basic principles ofinatization con- struction of the mine ventilation system are explained. The technical architecture of the ination system of the mine ventilation system is analyzed, including the equipment layer, data layer and application layer. The construction process and technical framework of the data ware- house ofthe mine ventilation ination system are provided, which provides a theoretical basis for the application ofthe ination integra- tion technologyofthe mine ventilation system. Keywords mine ventilation ; inationization ; integrated technology; technical architecture 70 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 过算法将信息关联分析， 得到更为可靠的分析结果。 3 ） 有利于辅助矿井决策部门做出正确的决策， 信 息化集成技术可通过分析数据， 找出矿井通风系统中 潜在的风险， 这些风险将呈递给决策部门， 从而提高 其决策能力， 避免单纯的依靠工程经验进行决策。 4 ） 信息化集成技术采用计算机和通讯技术实现 数据的采集、 整理、 分析和处理等， 取代了以往报表管 理的模式， 提高了矿井通风管理的效率。 5 ） 信息化集成技术可使矿井通风数据可视化， 使 得本来杂乱无章、 毫无规律的通风数据变为生动形象 的图像呈现出来，有助于工程师找出数据之间的规 律， 并挖掘更多的潜在信息。 6 ） 可使矿井生产成本降低， 信息化集成技术采用 大量的计算机和智能设备代替人工， 同时具有极高的 工作效率和准确性， 能降低人力、 物力成本， 提高矿井 的经济效益。 2矿井通风系统信息化的初步设计 矿井通风系统的信息化建设并不是一个 “单打独 斗” 的过程， 而是需要与其他系统相互结合、 相辅相 成。 矿井通风系统的数据来源主要包括矿井安全监测 系统、 矿井自动报警系统和矿井人员定位系统等。 2.1矿井通风系统信息化原则 1 ） 先进性。 矿井通风系统信息化集成技术是智慧 矿山的组成部分， 应采用国内、 国际标准实现标准化 和可拓展性， 并运用较为成熟可靠的算法、 高效率的 运算速度， 保证系统的先进性。 2 ） 整体性。 矿井通风系统的信息化是一个复杂的 系统性工程， 该系统既包括井下的数据采集传感器和 命令执行器， 又包括地面的主机和风扇等。各个部位 和设备需要相互配合， 从而形成完整可靠的信息化系 统， 因此， 矿井通风系统的信息化必须具有整体性。 3 ） 易操作性。根据煤矿生产行业的特点， 矿井通 风系统信息化技术可提供简便和友好的人机交互界 面， 并使数据可视化， 同时具备信息检索等功能。 4 ） 有效性。 矿井通风系统信息化集成技术通过数 据的采集、 处理和可视化消灭信息孤岛， 保证数据存 储的安全和可靠性， 该系统投资较大， 因此必须保证 具有切实的实际作用， 即保证投资的有效性。 5 ） 针对性。矿井开采是一次性的工程项目， 每个 矿井都有其独特的地质条件和开采特点， 因此矿井通 风系统信息化集成技术， 应实现在国家有关标准的前 提下， 采用适合自身生产和需要的技术和功能， 选择 性的增加和删减系统。 2.2矿井通风系统信息化集成技术架构 矿井通风系统信息化集成技术的基本架构如图 2 所示。 图 2矿井通风系统信息化集成技术的基本架构 如图 2 所示矿井通风系统信息化集成技术的基 本架构由设备层、 数据层和应用层组成。设备层是采 用 PC 分布式系统、机电一体化设备或 PLC 系统， 以 及生产过程中的监测监控系统构成， 设备层可实现对 井下安全和通风系统参数的控制与监测。 数据层是利 用数据集成技术对设备层传输过来的数据进行统一 管理和存储， 实现数据的规范化和标准化。应用层是 利用数据可视化技术读取数据层的数据并以直观、 形 象的可视化图片表示出来，供工程师进行参考和研 判， 且矿井各部门可通过应用层实时查询井下各地点 的瓦斯浓度、 风量、 风压和一氧化碳浓度等通风参数。 图 3数据仓库的建设 3矿井通风系统信息化数据集成 数据仓库的建立是实现矿井通风系统信息化集 成技术的重要前提， 矿井通风系统信息化数据仓库的 建设主要包括两种方式 由上向下和由下向上。由上 向下是先建立矿井通风系统信息化的全局数据仓库， 再根据矿井的具体生产情况，建立各部门的数据仓 库； 由下向上则反之， 先建立各部门的数据仓库， 再统 一汇聚成全局的数据仓库。针对煤矿生产企业的特 71 ChaoXing （上接第 69 页 ） 孔注胶体， 增加了单位之间的注胶量和注胶面积。 3结论 根据星村矿 3307 外工作面在生产过程中利用胶 体对工作面进行防灭火处理， 并制定了井上下配合大 流量注胶的施工工艺，保证了 3307 外工作面安全顺 利回采。 本文的研究成果对其他具有相似条件的矿井 的防灭火工作具有较好的借鉴和指导意义。 参考文献 [1] 翟文龙.矿井防灭火技术的现状及发展分析[J].山东煤炭 科技,2016,（8） 93- 94. 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[8] 冯仗伟. 下沟矿综放面末采撤架期间煤自燃防治技术研 究[D]. 西安科技大学, 2011, 36 （3） 104- 106. 作者简介 冯良兵1983- ， 男， 回族， 山东省济宁市人， 2011 年毕业 于西安科技大学安全工程专业， 本科。现就职于山东省天安 矿业集团有限公司， 从事安全管理工作， 工程师。 （收稿日期 2020- 2- 6） 煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 点， 从成本及运营方面考虑， 选取由下向上的方式较 为合理， 数据仓库的建设如图 3 所示。 矿井通风系统信息化集成数据仓库包括 5 个分 层分别为 数据采集层、 数据储存与分析层、 数据共享 层和数据应用层， 其数据仓库技术架构如图 4 所示。 图 4矿井通风系统信息化数据仓库架构 如图 4 所示，数据采集层导入不同的数据源； 数 据储存与分析层对采集的数据进行标准化的存储和 处理， 剔除无用或重复数据， 保证数据所应具备的格 式和一致性； 数据共享层一般采用星型结构或雪花结 构来实现不同主题的数据共享； 数据应用层是数据的 高度汇总层， 可提供数据可视化前端页面， 是实现友 好人机交互的基础。 4结论 1 ） 指出了了矿井通风系统信息化的基本概念， 并 从不同方面对该系统的优点进行了说明， 阐述了矿井 通风系统信息化集成技术建设的基本原则。 2 ） 对矿井通风系统信息化集成技术的技术架构 进行了分析， 主要包括设备层、 数据层和应用层， 说 明了矿井通风系统信息化数据仓库的构建过程和技 术架构。 参考文献 [1] 刘玉龙.浅析煤矿通风安全的现代化管理[J].陕西煤炭, 2018,37 （01） 143- 144164. [2] 张国亮.矿井通风信息化和智能化研究[J].能源与节能, 2017 （12） 157- 158. [3] 刘倜林.矿井通风信息化和智能化研究[J].四川水泥,2017 （12） 334. [4] 谢贤平,韩孟微.矿井通风信息化和智能化研究[J].云南冶 金,2012,41 （05） 1- 7. 作者简介 何先庭 （1986-） ， 男， 汉族， 云南省丽江市华坪县人。 2007 年毕业于湖南工程学院化学工程与工艺专业， 本科。现任云 南省丽江市华坪县船房乡应急中心主任， 负责辖区煤矿安全 生产、 煤炭行业监管及应急管理工作， 煤炭工程助理工程师。 （收稿日期 2020- 3- 30） 72 ChaoXing