煤矿安全风险防控及预警系统设计.pdf

扫码移动阅读 第 46 卷 第 3 期 2020 年 3 月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol . 46 No . 3 Mar .2020 文章编号 1671－251X（2020）03－0105－04 DOI 10 . 13272／j . issn . 1671-251x . 17554 煤矿安全风险防控及预警系统设计 徐晓建 （常州信息职业技术学院 资产经营公司 ，江苏 常州 213164） 摘要 针对目前煤矿安全风险防控缺乏体系化 、 时效性差 、 被动响应等问题 ， 设计了一种煤矿安全风险防 控及预警系统 。 该系统以煤矿安全风险库为基础 ， 利用风险地图实现风险状态变化各环节的动态监视 ； 根据 异常事件等级进行分级消息推送及现场异常联动处置 ， 提高了异常事件响应及处置效率 ； 利用安全网格细化 风险防控的空间粒度 ， 实现安全网格 作业区域 全矿的安全指数及安全等级评估 ， 有效落实了各级安全管 理层的主体责任 。 该系统有助于煤矿建立全方位 、 多重安全风险分级防控体系 ， 有效提升了煤矿安全生产保 障能力 。 关键词 煤矿安全 ；风险防控 ；风险预警 ；风险评估 ；风险地图 ；安全网格 中图分类号 TD76 文献标志码 A 收稿日期 2020-02-13 ； 修回日期 2020-03-23 ； 责任编辑 盛男 。 作者简介 徐晓建（1978 － ） ， 男 ， 江苏扬州人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要研究方向为计算机网络 ， E-mail 979612379＠ qq . com 。 引用格式 徐晓建 . 煤矿安全风险防控及预警系统设计［J］ . 工矿自动化 ， 2020 ， 46（3） 105-108 . XU Xiaojian . Design of coal mine safety risk prevention and control and early warning system ［J］ . Industry and Mine Automation ， 2020 ， 46（3） 105-108 . Design of coal mine safety risk prevention and control and early warning system XU Xiaojian Asset Management Company , Changzhou College of Inaiton Technology , Changzhou 213164 , China Abstract Aiming at problems of lack of systematization , poor timeliness and passive response in coal mine safety risk prevention and control , a coal mine safety risk prevention and control and early warning system was designed .Based on coal mine safety risk database , the system uses risk map to realize dynamic monitoring of each link of risk state change . According to level of abnormal event , hierarchical message push and on-site abnormal linkage disposal are carried out , which improve response and disposal efficiency of abnormal event . Safety grid is used to refine spatial granularity of risk prevention and control , safety index and safety grade assessment of safety grid , operation area and whole mine are realized , and main responsibility of safety management at all levels is effectively implemented . The system is helpful for coal mine to establish comprehensive and multiple safety risk prevention and control system , and effectively improve coal mine safety production guarantee capacity . Key words coal mine safety ; risk prevention and control ; risk early warning ; risk assessment ; risk map ; safety grid 0 引言 煤矿生产系统在空间上立体分布 、时间上动态 发展 ［1］ ， 瓦斯爆炸 、 水害 、 火灾 、 冲击地压等煤矿事故 具有动态性 、 随机性和模糊性 ［2］ ， 不同事故之间在时 间和空间上具有相关性 。 为从源头上防范和遏制煤 矿事故的发生 ， 需要对煤矿安全进行风险防控 。 然 而 ， 煤矿安全风险防控普遍存在如下问题 风险防控 缺乏体系化 ［3-4］ ， 难以全方位掌握风险致灾因素及变 化特征 ； 缺少风险量变过程的动态监视 ， 风险防控时 效性差 ［5］ ； 各级管理层无法及时掌握风险防控责任 范围内的安全状况 ， 仅当异常事件发生后进行响应 处置 ［6-7］ ， 风险防控处在被动响应模式 。 鉴此 ， 本文 设计了一种煤矿安全风险防控及预警系统 ， 可提升 万方数据 煤矿安全风险防控的系统性 、 时效性与主动性 。 1 系统功能 基于 SOA（Service-Oriented Architecture ， 面向 服务的架构）设计思路 ， 面向业务组件应用进行煤矿 安全风险防控及预警系统功能模块化设计 ， 如图 1 所示 。 图 1 煤矿安全风险防控及预警系统功能架构 Fig . 1 Function architecture of coal mine safety risk prevention and control and early warning system 1 . 1 煤矿安全风险库 依托虚拟化平台或服务器资源 ， 构建煤矿安全 风险库 ， 实现风险清单 、 煤矿主数据 、 风险监测数据 、 安全管理数据 、 安全指标数据 、 安全生产知识库的分 类管理与集中存储 ［8］ ， 如图 2 所示 。 ① 风险清单作 为煤矿安全风险库的基础 ， 是各风险辨识与评估后 形成的风险集合 ， 包括风险类型 、 风险位置 、风险等 级 、 风险责任人 、 风险管控措施及手段 、风险控制标 准等 。 ② 煤矿主数据包括煤矿基础数据 、安全网 格 、 地理空间数据 ， 其中安全网格为在煤矿作业区域 基础上细分的风险防控物理空间范围 ［9］ 。 ③ 风险 监测数据包括针对环境 、 设备 、 人员的传感器实时监 测数据 。 ④ 安全管理数据包括隐患治理数据 、 人员 培训记录 、 领导带班履职记录等 。 ⑤ 安全指标数据 包括以时间戳为标记的专项风险指标 、网格安全指 数及煤矿安全指数 。 ⑥ 安全生产知识库由风险防 控体系文件 、 政策法规 、作业规程 、隐患处置标准库 及应急预案库组成 。 图 2 煤矿安全风险库结构 Fig . 2 Structure of coal mine safety risk database 1 . 2 风险监视及分级管控 围绕风险登记 、 风险受控 、风险失控 、 事故等风 险状态变化环节 ， 形成风险清单管理 、 措施落实及动 态监视 、 异常预警及联动处置 、 灾变应急等风险监视 及分级管控业务功能 ， 如图 3 所示 。 ① 风险清单管 理 。 煤矿风险清单管理是根据煤矿生产过程中的工 序变化 、 作业环境变化 、新危险源出现等情况 ， 进行 系统性 、制度化 、经常性的管理过程 。 ② 措施落实 及动态监视 。 根据风险类型 、风险位置 、 风险等级 、 风险责任人 、 风险控制标准等 ， 通过风险传感监测 、 人工巡检 、 智能视频识别及员工教育培训等风险管 控手段 ［10］ ， 实现风险管控措施的具体落实 ； 融合煤 矿地理地测数据 、风险监测数据 、安全管理数据等 ， 应用 2D／3D 建模工具 ， 基于同一时空坐标体系构建 风险地图 ， 可通过安全网格或空间坐标查看风险信 息 ， 实现煤矿风险分布 、 风险数据及状态的可视化动 态监视 。 ③ 异常预警及联动处置 。 当风险防控过 程中出现缺失 、 漏洞或风险管控措施失效时 ， 根据预 设的异常事件判定等级 、 异常所处安全网格及风险 防控职责范围 ， 通过个人智能终端 、计算机 、 井下本 安显示屏 、 井下本安智能终端等载体进行异常事件 的消息推送及分级预警 ， 驱动现场异常联动处置装 置执行控制命令 ， 以标准工作流程驱动隐患治理及 人员违章的闭环管理 ［11］ 。 ④ 灾变应急 。 依据事故 类型 、 危害程度 、 灾变地点 ， 启动相应的应急预案 ； 通 过与应急调度通信系统联动 ［12］ ， 实现与政府部门 、 集团领导及上级调度管理部门的应急响应及协同救 援 ； 通过应急救援管理模块 ， 实时查询作业环境变 化 、 灾变区域人员分布 、 避灾逃生线路 、 应急组织 、 救 援物资分布等救援辅助信息 ， 实现应急救援执行过 程的全记录 ； 应急救援结束后 ， 对灾变演变及应急救 援过程进行事后分析 。 图 3 风险监视及分级管控业务流 Fig . 3 Business flow of risk monitoring and hierarchical control 1 . 3 专项风险分析 针对人员违章 、 水害 、 有害气体 、 冲击地压 、 机电 设备异常及火灾等煤矿重大专项风险 ， 融合煤矿主 数据 、 风险监测数据 、安全管理数据 ， 应用专项风险 分析模型计算煤矿安全风险关键指标 ， 根据关键指 标定义蓝 、黄 、 橙 、 红 4 级风险等级 。 例如针对煤矿 采空区内因火灾专项风险分析 ， 融合采空区遗煤分 布形态 、 工作面基础信息 、 工作面推进度及采空区光 纤测温或红外束管监测系统数据 ， 根据采空区内因 火灾分析模型 ， 分析采空区自燃“三带”（散热带 、 自 601工矿自动化第 46 卷 万方数据 燃带 、 窒息带）分布范围 ［13］ 、温度场变化规律 、气体 成分及浓度 ， 优化采空区防灭火测点布置方案 ， 根据 工作面最短自然发火期计算出工作面每日最小推进 距离 ， 确保煤矿综采工作面的安全开采 。 1 . 4 安全指数评估 从风险管控措施落实情况 、 隐患排查治理效率 、 异常预警及联动处置执行效率 、重大专项风险治理 效果 、 灾变应急响应效率及救援过程等评估维度 ， 结 合煤矿基础数据 、风险监测数据 、 安全管理数据 、 风 险地理空间分布 、 风险状态及等级历史变化记录 、 风 险异常频率等风险防控过程数据 ， 应用层次分析 法 ［14］ 、 熵权法 ［15-16］或模糊算法［17-18］实现安全网格安 全指数及安全等级评估 ， 并逐级推演计算出作业区 域及全矿安全指数与安全等级 。 其中安全等级通过 安全指数的区间划分定义为安全 、较安全 、一般安 全 、 危险 4 个等级 。 1 . 5 安全看板 以图形 、 报表 、 图表等方式综合展示煤矿安全指 数评估结果 、专项风险关键指标 、异常事件发生记 录 、 隐患／违章发生记录 、 煤矿安全风险库等数据 ， 满 足煤矿安全风险防控的决策分析 、 业务协同 、 集中展 示及综合应用需求 。 2 系统设计关键点 （1） 煤矿风险清单 。 应用问卷调查 、 头脑风暴 、 核对表 、 流程梳理分析 、 数据分析等方法综合辨识安 全网格内存在的风险 ， 根据风险位置 、管理对象 、 事 故类型 、 风险类型 、 风险发生概率 、 损失严重程度 、 危 害因素等风险属性评估风险等级 ， 定义风险责任人 、 风险管控措施及手段 、 风险控制标准 ， 形成安全网格 风险清单 ， 最终汇总形成煤矿风险清单 。 （2） 风险地图 。 基于同一时空坐标体系 ， 实现 煤矿安全网格 、风险的空间位置坐标定义 。 应用 2D／3D 建模工具 ， 以图形化方式实现安全网格 、风 险的地理空间自动标注 ， 并以蓝 、 黄 、 橙 、 红四色实时 展示煤矿安全网格的安全指数及等级 、风险的分布 及状态 。 当安全网格 、 风险状态发生变化时 ， 以高亮 显示 、 语音方式提醒安全网格 、 风险状态变化 。 （3） 异常预警及联动处置 。 针对各类风险异常 判定规则建立事件侦听机制 ， 当发生风险异常时 ， 以 事件驱动的方式进行风险异常分级预警 ， 根据标准 工作流程节点规则 ， 当流程到达节点时进行消息提 醒 ， 提示相关人员及时进行事件响应 ， 驱动现场异常 联动处置装置执行控制命令 。 3 系统优势 （1） 从风险防控源头落实风险传感监测 、人工 巡检 、 智能视频识别及员工教育培训相结合的风险 管控措施及手段 ， 融合风险监测数据与安全管理数 据 ， 实现风险量变过程的动态监视 。 基于同一时空 坐标体系 ， 以风险地图实现安全网格的安全指数及 安全等级 、 风险分布及状态的动态展示 。 （2） 建立煤矿安全生产知识库 ， 以关键字 、 全文 检索方式支持安全生产知识库的查阅 ， 可标准化指 导作业现场的安全巡检 、 流程作业 、 隐患治理等安全 生产工作 ， 实现有章可循 、 有据可依 。 （3） 根据异常事件等级 ， 通过异常事件的分级 消息推送及现场异常联动处置 ， 提高了异常事件响 应及处置效率 ， 保障隐患及时高效处理 。 （4） 将煤矿作业区域细分为安全网格 ， 细化了 煤矿安全风险防控的空间粒度 ， 实现安全网格 作 业区域 全矿的安全指数及安全等级评估 ， 改变了 现有煤矿各级安全风险防控责任不明确现象 。 当安 全网格 、 作业区域或全矿安全等级发生变化时 ， 各级 安全负责人可及时掌握风险防控责任范围内的安全 状况 ， 为全方位风险防控及重点安全管控提供依据 。 4 结语 煤矿安全风险防控及预警系统以煤矿安全风险 库为基础 ， 围绕风险状态变化各环节 ， 利用风险地图 实现了风险可视化动态监视 ； 通过异常事件的分级 消息推送及现场异常联动处置 ， 保障了隐患及时高 效处理 ； 利用安全网格细化风险防控的空间粒度 ， 实 现了安全网格 作业区域 全矿的安全指数及安全 等级评估 ， 有效落实了各级安全管理层的主体责任 。 该系统有助于煤矿建立全方位 、 多重安全风险分级 防控体系 ， 有效提升了煤矿安全生产保障能力 。 参考文献（References） ［1 ］ 念其锋 ， 施式亮 ， 李润求 ， 等 . 基于 PNN 的煤矿安全生 产风险综合预警研究［J］ . 中国安全生产科学技术 ， 2013 ， 9（10） 71-77 . 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