煤矿安全风险防控与预警系统设计与实现.pdf

182 ELECTRONICS WORLD・技术交流 （4）I/Q相位是由于DAC模数转换器或是I和Q通道不同的电 长度导致I信号和Q信号存在延时。 对于存在的I/Q误差，最有效的办法就是进行I/Q校准，可以将I/Q 直流偏移，增益不平衡，正交误差以及温度的变化进行修正和校准。 2.5 相位噪声 随着技术不断提高，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。 尤其在电磁环境越来越恶劣的情况下，接收机经过混频从强干扰信号 中提取弱小有用信号显得越来越重要。相位噪声对于雷达信号、数字 调制信号及OFDM正交频分复用信号都产生很大的影响。信号发生器 内部算法利用其实时特性产生自定义相位噪声，可以帮助模拟一个更 真实的信号，更加有助于评估和排除测试设备的故障。 2.6 频率响应 当信号发生器输出调制后的信号时，信号内部的元器件如混频 器、滤波器和放大器，都会贡献频率响应来降低信号调制质量。矢 量信号发生器支持内部校准，这个校准程序会收集基频和射频地幅 度和相位误差进行校正，同时将校正数据应用于校正滤波器的参数 中进行实时调整基带波形，具体可以参考图5与图6结果差异。 2.7 输出幅度误差 信号发生器信号输出端依靠步进衰减器和自动电平控制电路决定 信号的输出功率范围，步进衰减器提供粗功率衰减，ALC电路提供精 细的功率电平调整，使得端口输出精确的振幅电平。对于非重复性脉 冲调制、重复性窄脉冲调制、高峰均比调制信号等，ALC电路可能无 法起到正常作用，出现输出幅度误差。在这种情况下，可以选择关闭 ALC，利用信号发生器自带的Power Search功能来校准射频输出电平。 通过以上对不确定度来源的细致分析，我们可以选择合适的信 号发生器进行测试，同时不断降低信号发生器的测试不确定度，确 保测试设备的输出性能，不断提高产品的设计质量和可靠性。图5 频率响应修正前的测试结果 图6 频率响应修正后的测试结果 本文分析了煤矿安全信息化的现 状及安全风险监测预警的需求，提出了 煤矿安全风险防控与预警系统的设计思 路，介绍了系统的架构及功能设计。系 统设计以煤矿安全风险库为基础，建立 煤矿风险监测与安全管控业务应用，构 建了煤矿风险分析研判专题及全矿安全 评价体系，有效地支撑了煤矿安全风险 防控及预警业务应用与决策分析，促进 煤矿进一步落实安全主体责任，提升风 险防控及化解能力，从而有效遏制煤矿 重特大事故发生。 近年来，煤炭行业通过安全文化、 培训教育、“安全六大系统”建设、安 全标准化达标评定、安全风险分级管控 与事故隐患排查治理系统建设等手段及 措施，矿山事故得到了有效遏制。然 而，煤矿安全风险在空间上立体分布， 时间上动态发展，各类灾害和危险具有 动态性、随机性和模糊性，不同灾害之 间在时间和空间上具有相关性，造成煤 矿安全影响因子具有复杂性和多元性。 作为传统高危行业，煤矿安全形势依旧 中煤科工集团常州研究院有限公司 天地（常州）自动化股份有限公司 袁 峥 煤矿安全风险防控与预警系统设计与实现 严峻，事故频发。 本文主要针对煤炭行业现有风险防控及安全管理的现 状，提出煤矿安全风险防控及预警系统的设计与实现，以围 绕“风险隐患事故”的事故致因理论，从风险辨识、管 控措施落实、风险监测以及异常处置四个阶段研发系列管控 方法或手段。基于矿山安全网格，实现网格安全元素进行动 态关联、融合分析及异常预警，构建多层级安全指数评价体 系，实现矿井风险防控过程的静动结合，促进安全管理及风 险防控在空间、时间、对象粒度的细化。 1 平台架构设计 煤矿安全风险防控及预警系统，以SOA（面向服务架 构）结合业务组件的架构设计思路，面向业务应用进行功能 模块化设计，针对不同管理层级及用户角色，依托统一门户 实现身份认证管理及个性化业务融合性展示。系统业务逻辑 架构如图1所示。 依托虚拟化平台或服务器资源，构建煤矿风险数据库， 实现煤矿基础数据、风险清单、风险监测数据、安全管理数 据、地理空间数据、图文图纸、风险防控体系文件及隐患处 置标准库、政策法规、安全生产知识库等行业专业知识的统 一存储。围绕煤矿风险清单，从风险辨识、管控措施落实、 风险监视及异常处置等环节，建设风险监测及安全管控业务 应用模块，实现煤矿基础信息管理、风险分级管控、风险实 183 ELECTRONICS WORLD・技术交流 图1 业务逻辑架构图 时监测、风险异常智能识别、安全巡检、领导带班履职、精准交互 式培训、人员违章管理、隐患治理、预警发布、安全事件处置及应 急救援。融合专项风险的风险清单、安全监测及安全管理数据，进 行煤矿风险分析研判专题。构建煤矿安全指数评价体系，综合评估 煤矿安全等级。基于大数据展示设计思路，实现煤矿安全风险防控 及预警系统各类关键指标、业务数据的综合性展示。 2 平台功能设计 2.1 煤矿安全风险库 实现包括煤矿基础数据、风险清单、政策法规、安全生产知识 库、隐患处置标准库、安全管控数据等关系型管理数据，风险监测 等动态离散型监测数据，地理地测等空间数据，图文图纸、风险防 控体系文件等图档类数据的统一集中存储与分类管理，并根据煤矿 风险防控业务特性进行数据的压缩存储与数据还原，针对不同应用 需求提供业务逻辑支持，对外提供统一数据访问接口。 2.2 风险监测及安全管控业务 以支撑风险防控及监测预警业务应用为主，实现煤矿基础信息 管理、风险分级管控、风险实时监测、风险异常智能识别、安全巡 检、隐患治理、预警发布、安全事件处置及应急救援管理等业务功 能。其中①煤矿基础信息管理。实现煤矿基本信息、企业证照、 从业人员与职业健康、安全技术管理组织及人等信息的人工输入 管理。②风险分级管控。根据不同安全管控层级、风险专业、安全 网格等，将煤矿不同等级的安全风险进行分级分责定义，当风险等 级达到管控职责定义的风险等级时，进行事务提醒。③风险实时监 测。通过风险地图“四色图”实现安全分布、风险实时数据及当前 状态的可视化展示，以及风险责任人、责任部门及管控措施，并 通过安全网格或传感物联规则实现关联风险信息，在异常下进行 风险高亮提示。④风险异常智能识别。通过智能装置，如智能视 频对固定风险点进行实时监视，利用异常匹配模型对风险异常状 态进行分析判定。⑤安全巡检。主要通过人为或智能巡检装置， 对井下有害气体检测、风险管 控措施进行检查确认、设备故 障进行排查等。⑥隐患治理。 以标准流程实现风险异常情况下 的隐患发现、整改通知、五定、 整改、督查、复查及闭环管理。 ⑦预警发布，实现风险异常信息 的终端分级预警提醒。⑧安全事 件处置。实现业务系统安全事件 的集中管理，并根据岗位、部 门、人员及流程节点进行事件处 置。⑨应急救援管理。实现隐患 长期暴露导致事故发生后的应急 调度指挥管理。 2.3 风险分析研判专题 根据煤矿地质赋存及生产工 艺，针对煤矿重特大灾害依托专 题分析模型进行专项风险关键指 标的分析研判。以图形、图表、 专业图形等多种方式实现专题风险的关键指标综合展示，并根据风 险防控及预警要求，以蓝、黄、橙、红四级风险指数进行专题风险 等级定义。 2.4 煤矿安全指数评价体系 通过定义煤矿安全风险评价体系树，包括煤矿基础信息、风 险实时监测、日常安全管控、专题风险分析研发等评价维度，结合 风险离线管理静态、动态监测风险及历史异动频率，结合层次分析 法、木桶原理、加权平均法或模糊算法进行煤矿安全指数的实时计 算与等级评价，为针对性风险防控及重点管控提供依据。 2.5 安全看板 综合煤矿安全指数评价、专题风险分析研判结果、重大风险监 测、重大事故隐患、煤矿基础数据、安全风险库、异常预警记录等 关键指标数据，以图形、图表、报表等多种方式，实现煤矿风险数 据的可视化以及安全关键指标的钻取性查询。 3 结语 系统架构设计以风险防控为主线，以风险辨识、管控措施落 实、风险监视和异常预警等风险防控环节进行功能研发设计，强调 事前风险辨识与评估、事中落实管控措施、事后总结与改进，达到 风险超前防控和隐患/异常及时治理的目的，体系化地解决了煤矿 在传统安全管控模式下的多项短板与不足，形成风险分级管控、分 析预警及异常处置的全覆盖。系统的应用，系统真正实现了以安全 风险为核心的安全分级管控体系，实现了全透明化的风险防控及快 速应急响应处置机制，有效遏制了煤矿重特大事故的发生，提升企 业安全生产保障能力。 作者简介袁峥（1988-），男，安徽亳州人，助理工程师， 现从事煤矿信息化、自动化产品的销售工作。