远程煤矿安全预警监察系统应用研究.pdf

北京邮电大学 硕士学位论文 远程煤矿安全预警监察系统应用研究 姓名白雪松 申请学位级别硕士 专业电子与通信工程 指导教师曾志民 20071119 北京邮电人学学位论文摘要 远程煤矿安全预警监察系统应用研究 摘要 目前我国大多数矿井已经安装了煤矿安全监控系统，但这些系 统的技术应用起点还很低，各个子系统彼此孤立、自成体系。由于 缺乏综合信息平台，矿井各生产环节还难以满足联动的要求，各项 技术的综合运用始终没有进入轨道。因此，利用现代信息技术，提 升煤矿安全生产管理和监察水平，实现煤炭行业管理部门和煤矿安 全生产监察部门对煤矿安全生产状况的实时监测和监控，对煤矿安 全生产的长治久安具有极其重要的意义。 本课题来源于中青联合科技有限公司，为贵州省煤矿安全监察 局服务的远程煤矿安全预警监察系统。笔者在写作论文期间先后从 事了远程煤矿安全预警监察系统的开发和调试工作。在此基础上， 对该系统运行的应用现状进行了深入的研究。本论文完成的具体工 作和创新之处概括如下 首先，对远程煤矿安全预警监察系统的重要性、设计原则、网 络架构、系统组成、实现功能进行了介绍。详细介绍了远程煤矿安 全预警监察系统及其子系统。本系统由井下监控子系统、数据传输 子系统、网上实时监察子系统三部分组成。并对远程煤矿安全预警 监察系统特点进行了介绍。 其次，对远程煤矿安全预警监察系统安装前后的煤矿安全监察 工作的状况进行了对比分析。在已实现系统预期功能的基础上。在 系统的可监察性、稳定性、可扩展性方面进行了更深入的分析。找 到系统中可监察性、稳定性、可扩展性方面有待完善的问题。提出 了基于硬件、数据库、监察网页的改进方法。 第三，在远程煤矿安全预警监察系统运行现状分析和提出的改 进方法的基础上对系统进行升级、调试。分别在系统硬件、数据库、 监察网页三个方面进行了相应的改进，使系统在实际应用中的整体 性能得到很大的提升。同时，系统未来可扩展的功能将成为论文进 一步研究的方向。 关键词远程实时监察数据传输终端 Ⅱ 北京邮电大学学位论文 摘要 T H EA P P L I C A T I o NS T U D YA B o U TM I N ES A F E T Y R E M o T ES U P E R ⅥS I O NE A R II Y - W A R N I N G S Y S T E M A B S T R A C T A tp r e s e n to u rc o u n t r ym a j o r i t ym i n ep i t a l r e a d yh a si n s t a l l e d t h e c o a lm i n es a f e s u p e r v i s o r ys y s t e m ， b u tt h e s e s y s t e m s t e c h n i c a l a p p l i c a t i o nb e g i n n i n g sv e r ya r ea l s ol o w , e a c hs u b s y s t e me a c h o t h e r i s o l a t i o n ， f r o ma d u l t d e p a r t m e n t ． B e c a u s el a c k st h e c o m p r e h e n s i v e i n f o r m a t i o np l a t f o r m ，t h em i n ep i te a c hp r o d u c t i o nl i n k a l s o w i t h d i f f i c u l t y s a t i s f i e st h e l i n k a g et h er e q u e s t ，e a c h t e c h n i c a l s y n t h e s i s u t i l i z a t i o nt h r o u g h o u tn o ta s c e n tg u i d a n c e ．T h e r e f o r e ，t h eu s e m o d e r n i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , p r o m o t e st h ec o a lm i n e s a f e t y i n p r o d u c t i o nt o m a n a g ea n dt os u p e r v i s et h el e v e l ，t h er e a l i z a t i o nc o a l p r o f e s s i o n c o n t r o l s e c t i o na n dt h ec o a lm i n es a f e t yi n p r o d u c t i o n s u p e r v i s i o n d e p a r t m e n tt ot h ec o a lm i n es a f e t yi np r o d u c t i o nc o n d i t i o n r e a l t i m e m o n i t o ra n dt h e m o n i t o r i n g ，h a s t h e e x t r e m e l y v i t a l s i g n if i c a n c et o t h ec o a lm i n es a f e t yi np r o d u c t i o nl o n g t e r mp e a c ea n d g o o d g o v e r n m e n t ． ． T h i s t o p i co r i g i n a t e s f r o mt h ec e n t e rb l u eu n i o ns c i e n c e a n d t e c h n o l o g yl i m i t e dc o m p a n y , s e r v e st h el o n g d i s t a n c ec o a lm i n e s a f e e a r l yw a r n i n gm o n i t o r i n gs y s t e mf o r t h eG u i z h o uP r o v i n c ec o a l m i n e s e c u r i t ys u p e r v i s i o n b u r e a u ．A u t h o ri n w r i t i n gp a p e r p e r i o d s u c c e s s i V e l yh a sb e e ne n g a g e di nt h el o n g - d i s t a n c ec o a lm i n e s a f e e a r l yw a r n i n gm o n i t o r i n gs y s t e md e v e l o p m e n tJ n dt h ed e b u g g i n g w o r k ．I n t h i sf o u n d a t i o n ，h a sc o n d u c t e dt h et h o r o u g hr e s e a r c ht ot h i s s y s t e m m o v e m e n ta p p l i c a t i o np r e s e n t s i t u a t i o n ．T h ep r e s e n t p a p e r c o m p l e t e s c o n c r e t ew o r ka n di n n o v a t i o np l a c es u m m a r ya sf o l l o w s I I I 北京邮电人学学位论文摘要 F i r s t ，t o t h e l o n g d i s t a n c e c o a lm i n es a f e e a r l yw a r n i n g m o n i t o r i n g s y s t e mi m p o r t a n c e ，t h ep r i n c i p l eo fd e s i g n ，t h en e t w o r k o v e r h e a d c o n s t r u c t i o n ，t h es y s t e mc o m p o s i t i o n ，t h er e a l i z a t i o nf u n c t i o n h a s c a r r i e do nt h ei n t r o d u c t i o n ．I nd e t a i li n t r o d u c e dt h el o n g - d i s t a n c e c o a l m i n es a f ee a r l yw a r n i n gm o n i t o r i n gs y s t e ma n di t st h es u b s y s t e m ．T h i s s y s t e mb yt h em i n es h a f tm o n i t o r i n gs u b s y s t e m ，t h ed a t a t r a n s m i s s i o n s u b s y s t e m ，t h eo n l i n er e a l - t i m es u p e r v i s o r ys u b s y s t e m t h r e ep a r t s i s c o m p o s e d ．A n dh a sc a r r i e do nt h ei n t r o d u c t i o nt ot h e l o n g - d i s t a n c ec o a l m i n es a f ee a r l yw a r n i n gm o n i t o r i n gs y s t e m c h a r a c t e r i s t i c ． N e x t ，h a s c a r r i e do nt h ec o n t r a s t a n a l y s i s t oa r o u n dt h e l o n g d i s t a n c e c o a l m i n es a f e e a r l yw a r n i n gm o n i t o r i n gs y s t e m i n s t a l l m e n tc o a lm i n e s a f es u p e r v i s i o nw o r kc o n d i t i o n ．I nh a sr e a l i z e di n t h es y s t e m a n t i c i p a t e df u n c t i o nf o u n d a t i o n ．I nt h es y s t e mm i g h tt h e s u p e r v i s i o n ，t h es t a b i l i t y , b ep o s s i b l et h ee x t e n d e da s p e c tt oc a r r yo na m o r e t h o r o u g ha n a l y s i s ．F o u n di n t h e s y s t e m t ob e p o s s i b l et h e s u p e r v i s i o n ，t h es t a b i l i t y , t ob ep o s s i b l et h ee x t e n d e da s p e c tt ow a i tf o r t h e c o n s u m m a t i o nq u e s t i o n ．P r o p o s e db a s e do nt h eh a r d w a r e ，t h e d a t a b a s e ，t h es u p e r v i s o r yh o m e p a g ei m p r o v e m e n tm e t h o d ． T h i r d ，a n a l y z e s i nt h e i m p r o v e m e n t m e t h o df o u n d a t i o ni n t h e l o n g d i s t a n c e c o a lm i n es a f e e a r l yw a r n i n gm o n i t o r i n gs y s t e m m o v e m e n t p r e s e n ts i t u a t i o nw h i c ha n dp r o p o s e dt ot h es y s t e mt oc a r r yo n t h e p r o m o t i o n ，t h ed e b u g g i n g ．S e p a r a t e l y i nt h e s y s t e mh a r d w a r e ， t h e d a t a b a s e ，t h es u p e r v i s o r yh o m e p a g e t h r e e a s p e c t s h a sm a d e t h e c o r r e s p o n d i n gi m p r o v e m e n t ， c a u s e s t h e s y s t e m i nt h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n t h eo v e r a l l p e r f o r m a n c e o b t a i n st h e v e r yb i g p r o m o t i o n ．A t t h es a m et i m e ，t h es y s t e mf u t u r et h ee x p a n d a b l ef u n c t i o n w i l lb e c o m e t h ed i r e c t i o nw h i c ht h ep a p e rf u r t h e rw i l ls t u d y ． K E Y W O R D S , r e m o t e r e a lt i m e s u p e r v i s i o n d a t at r a n s f e ru n i t I V 北京邮电人学硕J 学位论文 缩略语 英文缩写 B T S B S S B P S C D M A D N S D S P F T P C G B G G S M G G S N G P R S G M S C H L R I P I S P L A N M S C I W M S C M T B F N C P L C P C U Q O S S G S N S M S T D M A T C P V L R W C D M A 缩略语 英文全拼 B a s eT r a n s c e i v e rS t a t i o n B a s eS t a t i o nS u b s y s t e m B y t e sP e rS e c o n d C o d e - D i v i s i o nM u l t i p l eA c c e s s D o m a i nN a m eS y s t e m D i g i t a lS i g n a lP r o c e s s o r F i l eT r a n s f e rP r o t o c o l C h a r g i n gG a t e w a y B o r d e rG a t e w a y G l o b a lS y s t e mF o rM o b i l eC o m m u n i c a t i o n s G a t e w a yG p r sS u p p o r tN o d e G e n e r a lP a c k e tR a d i oS e r v i c e G a t e w a yM o b i l e - S e r v i c e sS w i t c h i n gC e n t e r H o m eL o c a t i o nR e g i s t e r I n t e r n e tP r o t o c o l I n t e m e tS e r v i c eP r o v i d e r L o c a lA r e aN e t w o r k M o b i l eS e r v i c e sS w i t c h i n gC e n t r e I n t e r w o r k i n gM S C M e a nT i m eB e t w e e nF a i l u r e N e tC o m p u t e r P r o g r a m m a b l eL o g i cC o n t r o l P a c k e tC o n t r o lU n i t Q u a l i t yO f S e r v i c e S e r v i c eG P R SS u p p o r t i n gN o d e S h o r tM a s s a g eS e r v i c e s T i m eD i v i s i o nM u l t i p l eA c c e s s T r a n s m i s s i o nC o n t r o lP r o t o c o l V i s i t i n gL o c a t i o nR e g i s t e r W i d e b a n dC D M A 5 7 中文 基站收发信台 基站子系统 比特每秒传输速率单位 码分多址 域名系统 数字信号处理器 文件传输协议 计费网关 边界网关 中文为全球移动通讯系统 网关G P R S 支持节点 通用无线分组业务 网关移动业务交换中心 本地位置寄存器 网际协议 I n t e r n e t 服务提供商 局域网 移动交换中心 互联M S C 平均无故障时间 网络电脑 可编程逻辑控制器 分组控制单元 服务质量 服务G P R S 支持节点 短信业务 时分多址 传输控制协议 访问位置寄存器 宽带分码多工存取 独创性 或创新性 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名鱼麴 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规 定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位 论文在解密后遵守此规定 保密论文注释本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。 非保密论文注释本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名白翌庄坌日期丞丝] 』仝 导师签名三呈三型 日期垦 1 1 璺二丛 北京邮电大学学位论文 第l 章引言 1 ．1 课题研究背景 1 ．1 ．1 我国目前煤矿行业的现状 第1 章引言 煤炭工业是国民经济和社会发展的基础产业。目前，煤炭在我国一次能源生 产和消费结构中占7 0 ％左右，而且在相当长的时期内还将是我国的主要能源，它 的可持续发展直接关系着建设全面小康社会目标的实现。 目前，煤炭工业的发展和整个社会国民经济的发展矛盾突出。一方面我国的 煤炭生产还不能满足国民经济高速发展的需求，产量缺口较大；另一方面，我国 煤矿安全生产的整体形势严峻，百万吨死亡率居高不下。这两个问题相互牵制， 严重影响着煤炭工业的健康发展。而且，我国煤炭近一半的产量由没有安全保障 的小型煤矿生产，这些小矿不应用现代科学技术，而是运用人海战术来追求产量， 一旦发生事故，伤亡人数众多，这也是我国煤矿百万吨死亡率高的重要原因。 煤矿安全和发展的严峻形势引起了政府的高度重视。党中央国务院从以人为 本的执政理念出发，为改善煤矿安全生产形势，促进煤炭工业的健康发展，下决 心要突破影响煤炭工业健康发展的瓶颈。 1 ．1 ．1 ．1 我国目前煤矿信息化的水平与存在的问题 当前我国煤矿行业信息化水平相对较低，信息技术应用不平衡，部分重点国 有煤矿信息技术应用水平较高，大部分煤矿信息技术应用十分落后，由于煤矿长 期粗放经营和国家在煤矿信息技术应用上投入不足，适用于煤矿井下的信息技 术、电子信息产品和信息系统的研发和产业化工作非常薄弱，煤矿井下安全生产 的技术支撑保障较为脆弱，这在一定程度上制约着煤矿安全生产工作。 从系统集成来看，有关生产、管理的自动化与信息化水平相对较低。特别是 煤矿安全生产监测监控系统尚没有行业标准，各厂家都是自行制定传输协议和接 口标准，各分 子 系统之间不能互通和兼容，存在着“信息孤岛“ 现象，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，这些都严重影响 了系统作用的发挥。 从产业角度来看，目前煤矿行业安全生产软硬件研发和服务保障系统相对滞 后，研发力量薄弱，适合煤矿行业特点和需求的软硬件和电子专用设备、仪器目 前仍比较缺乏，还难以满足煤矿安全生产的需求和技术升级的需要。 北京邮电人学学位论文第l 章引言 到目前为止，煤矿行业最为普遍的信息化技术的应用是“煤矿井下安全监控 系统’’，在煤炭安全规程中已经把配置该系统作为高瓦斯矿井从事煤炭生产 的必备条件，一些省份更进一步要求曾经发生过瓦斯事故、有瓦斯突出的煤矿也 必须配备该系统。连续多年来，国家通过国债资金支持煤矿进行安全环境治理， 许多资金用于煤矿的“煤矿井下安全监控系统”的装备上，目前符合规程要求的 高瓦斯矿井已经基本安装配备了“煤矿井下安全监控系统“ ，煤矿生产企业已经 从观念上完全认同了“煤矿井下安全监控系统“ 对于安全生产所起的保障作用。 但是“煤矿井下安全监控系统”是否真正起到了保障井下安全生产的作用呢 早 在2 0 0 2 年国家煤矿安全监察局在煤安监监一字 2 0 0 2 1 3 7 号文关于加强煤 矿安全监控系统监察工作的通知就明确指出了“煤矿井下安全监控系统“ 在使 用中存在的问题不按规定装备、装备不到位、管理不严、违章操作、违反规定 调高断电值等。最近几起重大瓦斯爆炸事故在事故调查中均反映出一个事实，即 这些煤矿均装备了“煤矿井下安全监控系统”，系统也监测到瓦斯超限，也发出 了报警，但是由于系统在设置断电控制上没有按照规程要求人为调高或者不设置 断电控制，现场生产管理者对于瓦斯超限存在侥幸心里，没有及时终止井下生产 作业加上其他一些原因的共同作用导致事故的发生。 目前煤矿存在的问题，突出表现在以下几方面 1 ．监测监控装置的快速反应能力还不能满足灾害控制的要求，灾害监测传 感器技术不能完全满足隐患分析诊断的要求。煤矿井下多为突发事故， 例如煤与瓦斯突出事故，在短短的几秒钟内，就可能有大量的煤炭和瓦 斯涌出，要求提前作出预测并在极短的时间内作出反应，才能减少灾害 损失。目前国内大多数煤矿监控系统的技术仍然停留在上世纪八十年代 的水平，网络结构均是低速总线巡检方式，系统巡检周期达3 0 秒，少 数系统的实际使用中的巡检周期达2 分钟。 2 ．瓦斯、火、粉尘、水等灾害的隐患诊断与预测技术已经达到初步应用阶 段大多数重点矿井也已经装备了煤矿安全监控系统，断电控制执行器 也得到了普遍应用。但这些技术应用的起点还很低，各个子系统彼此孤 立、自成体系。由于缺乏综合平台，和矿井各生产环节还难以满足联动 的要求，各项技术的综合运用始终没有进入轨道。 3 ． 安全生产监察人员少，乡、镇小煤矿多，矿井的瓦斯状态巡察不过来，安 全生产监督管理部门很难及时的了解生产矿情况，对煤矿生产环境进行 实时监测。 4 ．有些小煤矿安装安全监测监控系统并不使用；或是为了不影响生产，采 用将断电开关顶住，将瓦斯探测器用塑料布包裹等手段，使矿井瓦斯监 2 北京邮电大学学位论文 第l 章引言 控系统不起作用，造成安全隐患时有发生。 5 ．有些监测瓦斯的管理人员擅离职守、瓦斯超限时不报告，煤矿瓦斯超限 生产比较严重，事故频发。 因此，利用现代信息技术，提升煤矿安全生产管理和监察水平，实现煤炭行 业管理部门和煤矿安全生产监察部门对煤矿安全生产状况的实时监测和监控，对 煤矿安全生产的长治久安具有极其重要的意义。 1 ．1 ．1 ．2 煤矿信息化的必要性 煤炭是我国最为重要的能源资源，煤炭生产的安全事关重大。我国煤矿安全 生产面临着非常严峻的形势，而广泛应用信息技术是加强和改进煤矿安全生产工 作的有效手段，推广煤矿行业信息技术应用已刻不容缓。 为了使。煤矿井下安全监控系统’’能够被有效地使用，为此一些省份和大企 业开始尝试建立“数字化瓦斯远程集中监控系统“ ，该系统通过利用计算机网络 技术，利用有线网络、无线网络、数据交换、实时数据传输、实时数据处理、 I N T E R N E T 技术实现在广域网环境下多种不同生产厂家、不同技术体系结构、‘ 不同型号、不同数据结构的“煤矿井下安全监控系统”的实时数据采集、实时传 输、实时加工、提供浏览器方式的客户实时数据访问服务，从而实现了现了变单 一矿井的现场安全监控到在整个矿区内的集中监控，变单一矿井的现场安全监控 到远距离多个矿井的集中监控；变现场单一层面的安全管理到集团公司企业、地 方行业安全管理部门、国家安全生产监察部门的多层次的安全管理变只对井下 安全生产状况监控到对“煤矿井下安全监控系统“ 的设备运行使用状况的监控，’ 经过几年的实践经验取的了较好的效果，是煤矿行业信息化建设的新的里程碑， 为搞好煤矿企业、地方煤矿行业主管部门、国家安全生产监察机构提供了一个有 力的信息化监察手段，为此国家安全生产监督管理总局于2 0 0 5 年6 月2 1 日召开 “在全国煤矿推广数字化瓦斯远程监控系统电视电话会议”，在这次会议上国家 安全生产监督管理总局局长李毅中、国家煤矿安全监察局局长赵铁锤、信息产业 部副部长娄勤俭均对在全国建立“数字化瓦斯远程集中监测系统“ 作了重要讲话， 同时对于信息化对于煤矿安全生产所起的作用作了深入的阐述。 可以看到，国家、企业、社会已经开始高度重视安全生产，但是事故的发生 有其必然发生的内在原因，也有多种因素相互作用的偶然性，所以要真正改善安 全生产状况，将涉及到生产过程中的几乎所有业务环节，通过建立完善的安全质 量标准化体系，逐步在企业内部建立遵章守纪的职业素养，建立安全第一的安全 文化体系，是实现煤矿生产本质安全的重要手段，所有这些都为信息化应用带来 了新的考验，信息技术应当服务于企业安全管理水平的提高，企业实施的各项安 全管理模式是信息化建设的需求来源，信息化建设的目的是建立与业务管理过程 北京邮电人学学位论文第l 章引占 相适应的信息流处理过程，所以“煤矿安全生产自动化监测、监控和管理系统与 标准的研究制订“ 是在完善井下安全生产状况监测监控的基础上探索建立符合企 业安全生产管理的信息化支撑平台的建立，探索大型煤矿生产企业对各个煤炭生 产矿井现场生产管理安全状况监测监控的信息化手段，探索地方煤炭安全生产监 管部门对于所属煤炭生产企业安全管理状况监测监控的信息化手段，探索国家煤 炭安全生产监察部门对于煤炭生产企业、地方煤炭安全生产监管部门的安全管理 状况监测监控的信息化手段，探索建立应付突发事件的应急反应的信息化手段。 煤炭安全生产需要信息化支撑，煤炭安全生产也是信息化技术大有作为的领域。 1 ．1 ．2 国内外相关技术发展与市场分析 1 ．1 ．2 ．1 国内外相关技术、产品的发展状况 煤矿自动化技术的发展和电子信息技术的进步紧密相连。上世纪八十年代开 始，我国积极引进国外的先进技术，从英、德、美等国家引进了先进的煤矿监控 系统，装备了一批大型煤矿。在进行引进的同时，开始了基于微型计算机技术的 国产监控系统的研制。在近二十年的时间内，国产煤矿监控系统在行业内得到了 广泛的应用，不仅大型矿井，许多中小型矿井也装备了煤矿监控系统。煤矿监控 系统的种类也不断增加，从最早单纯的煤矿环境监测发展到覆盖了煤矿生产的各 个环节，控制装置大量采用P L C P r o g r a m m a b l el o g i cc o n t r 0 1 、高性能单片机、 D S P D i g i t a lS i g n a lP r o c e s s o r 等先进技术。这些设备的应用，为煤矿的安全和 生产发挥了重要作用。但是，由于基础技术标准的缺乏，不同厂家、不同系统之 间的技术水平差异很大，许多系统的反应速度还不能满足故障快速处理的要求， 目前工业监控技术领域的逐步采用的现场总线型体系结构，还没有在煤矿井下监 控系统中得到应用，所以不能从根本上缩小监控周期。随着信息化要求的不断提 高，系统互连的需求不断增多，各种型号的井下监控系统存在的标准不一致，数 据接口不一致，难以实现不同系统间的信息共享的问题变的越来越突出，已经严 重制约了煤矿生产与安全管理信息化的发展，对提高煤矿的管理水平和效益非常 不利。 国家在相关规程上已经对监控系统设备对于井下噪声环境、机械环境、气候 环境、电源条件有相关规定，对采煤机、掘进机、电机车甲烷传感器的设置有相 关要求，对于采掘工作面及巷道中传感器的设置，对甲烷传感器的报警浓度、断 电浓度、负电浓度、断电方法均有相关的要求和规定，但是如何具体衡量、评价 其科学性，是否满足最大层度地保证生产安全的情况下的和理性，以及随着新技 术的不断采用，这些指标和规定如何适应和调整，仍需要做大量的工作。 近几年来，随着网络技术的发展，煤矿系统的联网成为一种趋势，首先是一 4 北京邮电人学学位论文第1 章引言 些矿务局在局内部的各矿和局机关间实现了联网，主要是实现局矿的一些生产安 全信息的共享。后来随着煤矿安全管理体系的变化，监察机构和各煤矿的联网也 呈现快速发展的态势。采用的联网技术手段均为当今的主流技术，包括有线与无 线、公网与专网相结合的方法。但是在这种联网热潮中，也暴露出一些问题。联 网只是提供了信息共享的一种手段，而信息的加工、分类转化是比联网更困难， 也更需要解决的问题。现在许多联网项目，只是搭建了信息共享的硬件环境，软 件功能则仅是对所管辖煤矿及监控系统信息的查看。面对上传的繁杂信息，如何 有效地分类及加工利用，成为煤矿管理局、监察局工作中的有用信息，都没有很 好地考虑和实现。 国外的煤矿自动化产品在上世纪八九十年代全面领先于国内，后来随着国内 技术发展水平的提高和国外煤炭行业的萎缩，国内外产品的技术差距日益缩小。 就目前来看，除个别领域国外产品仍有技术优势外，大部分煤矿监控通信产品已 是国产、进口相差不大，个别产品甚至国内领先国外。所以，近几年来煤矿监控 产品市场上国内产品占有绝对优势。 1 ．1 ．2 ．2市场分析 根据调研，从整体情况来看，当前我国煤矿行业信息化水平相对较低，信息 技术应用不平衡，部分重点国有煤矿信息技术应用水平较高，大部分煤矿信息技 术应用十分落后，由于煤矿长期粗放经营和国家在煤矿信息技术应用上投入不 足，适用于煤矿井下的信息技术、电子信息产品和信息系统的研发和产业化工作 非常薄弱，煤矿井下安全生产的技术支撑保障较为脆弱，这在一定程度上制约着 煤矿安全生产工作。 今年1 ．5 月，全国事故总起数和死亡人数虽然有所下降，但煤矿事故死亡 2 1 8 7 人，增加9 ．7 ％。煤矿发生一次死亡1 0 人以上的特大事故2 3 起、死亡6 8 2 人，分别上升7 7 ％和1 6 2 ％。其中瓦斯事故1 8 起、死亡5 9 9 人，同比增加8 起、 3 8 2 人。 最近发生的事故再次表明，煤矿瓦斯治理是一项非常艰巨的任务，是一场攻 坚战。 推广煤矿瓦斯数字化远程监控系统，是国务院第8 1 常务会议确定的“七项 措施“ 之一，是贯彻实施“科技兴安’’战略、依靠科技进步治理煤矿瓦斯灾害的 有效途径。 数字化监控技术是信息产业和工业领域的一种先导性技术，是计算机网络和 软件技术，以及数字通信技术、微电子技术的集成和发展。在煤矿安全领域引入 这一技术，通过在集团公司、省市县等一定范围内的联网，可以对区域内所有煤 矿瓦斯防治情况，包括井下瓦斯浓度、风机开停状态及设备送电断电情况等，实 北京邮I 乜人学学位论文 第1 章引苦 施集中监控、远程监控和实时监控，针对突发情况及时采取调整作业方式、停止 生产、人员撤离等措施。同时，通过监控系统，还可以对井下采掘工作面的位置 进行跟踪，防止越界越层开采。 山西省3 9 7 0 处应实行集中监控的矿井当中，目前已有3 5 0 6 处矿井安装了监 控系统，占8 8 ％。其中9 8 2 户煤矿分别实现了省、市、县、矿 集团公司 四 级联网运行。预计到今年底，该省9 5 ％的煤矿完成监测监控系统建设，9 0 ％以上 煤矿实现联网运行。河北省沙河市2 0 0 4 年4 月建立监控系统以来，监测出了将 近9 0 0 起瓦斯和一氧化碳超限现象，及时排除了1 2 起重大隐患，全市8 0 处煤矿 已连续1 4 个月消灭了瓦斯事故和死亡事故。 推广数字化监控技术的工作虽然取得了一定进展，但总体上看差距仍然很 大。截至目前，全国尚有4 0 ％的重点煤矿企业，尚未实现矿务局和集团公司内 部联网；6 0 ％的县区没有实现县区范围内的联网。已经建成的系统，不少的存在 着管理水平低，运转不正常，系统不兼容，监测监控人员配备不足等问题，难以 发挥系统应有的作用。那么利用信息产业技术来提升煤矿信息化水平，攻克与煤 矿安全相关的技术难题，统一标准是有效改善煤矿安全情况的关键。 1 ．1 ．3 本项目的目标 通过分析研究，深入总结多年来的工作经验，总结煤炭企业、地方监管部门、 安全监察机构对井下安全监控系统、关键技术、相关标准、业务处理模式和信息 化工作中的经验和成果，采用最新的工业监控的理论、方法、体系结构，研究开 发无主型矿用现场总线井下监控系统，使监控周期≤l O S 研究并编写井下和地 面 远程 监测监控标准体系，对井下安全生产监控共性、关键性、公益性技术 进行研究并编写相关的标准及规程；在我们已经为煤矿企业建立的“煤矿安全生 产自动化监测与监控和管理综合信息系统’’的基础上，结合国家最新的管理要求 和企业最新的业务模式，建立和完成更加符合管理需要、更加便于企业使用、更 加稳定、