一、前言
目前礦井安全已成為煤礦行業(yè)的重中之重，目前國內(nèi)的煤炭生產(chǎn)安全事故不斷，特別是不斷發(fā)生的重大瓦斯爆炸事故造成了嚴(yán)重的損失，更引起了社會各界人士對礦井安全的關(guān)注，也成為各級部門領(lǐng)導(dǎo)最關(guān)心和堅決解決的一個問題。因此如何做到及時的預(yù)防和減少此類安全生產(chǎn)事故也成了礦井安全最重要的一個環(huán)節(jié)。
隨著企業(yè)信息化的不斷深入，安全生產(chǎn)信息化成為企業(yè)信息化首當(dāng)其沖的重要內(nèi)容。利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，才能將安全生產(chǎn)監(jiān)督管理工作做好。
目前國內(nèi)煤礦行業(yè)中，多數(shù)企業(yè)都已經(jīng)或正在進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度、監(jiān)測監(jiān)控等系統(tǒng)的建設(shè)，這些系統(tǒng)的建立在實現(xiàn)安全生產(chǎn)的過程中起到了重要的作用；但是由于各種系統(tǒng)建于不同時期，使用不同的技術(shù)，各系統(tǒng)無法有效的集成，使安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控信息不能很好的整合、利用。將安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控信息及時、準(zhǔn)確的傳送到各級相關(guān)人員手中，缺乏有效的手段。
系統(tǒng)需要在地面的中央控制室可對全礦井生產(chǎn)過程及設(shè)備實現(xiàn)自動化監(jiān)測和無人職守控制，并能把信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給礦級領(lǐng)導(dǎo)，使領(lǐng)導(dǎo)在辦公室即可隨時了解生產(chǎn)、安全等信息，實現(xiàn)全礦井的統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理。需要系統(tǒng)的信息由下而上逐級集中，可與礦務(wù)局、焦煤公司的局域網(wǎng)內(nèi)的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程查看。而控制既可集中于監(jiān)控層操作，也可分散于設(shè)備控制層實施。各個子系統(tǒng)均可獨(dú)立自成體系，可以按照礦井要求分步配置，進(jìn)而實現(xiàn)最佳方案。
針對這些問題，廈門藍(lán)斯通信有限公司設(shè)計出了礦井安全GPRS無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，可以對煤礦生產(chǎn)進(jìn)行有效監(jiān)管，預(yù)防和減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。該系統(tǒng)具有可靠運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集實時性強(qiáng)，有效的解決了其他通信方式存在的各種問題。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r、準(zhǔn)確的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降低到了最低；同時，網(wǎng)絡(luò)通訊鏈路由專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商（中國移動）來維護(hù)，避免了用戶在使用監(jiān)測系統(tǒng)的同時，還需要耗費(fèi)很大精力去維護(hù)通信線路等問題；節(jié)約了用戶的初期建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
二、系統(tǒng)簡介
1．礦井安全GPRS無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)簡介
礦井安全GPRS無線遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，依托穩(wěn)定、可靠的中國移動GPRS 網(wǎng)絡(luò)，采用先進(jìn)成熟的GPRS 無線數(shù)據(jù)終端為遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備，基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，實現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)采集功能，為不具備有線傳輸條件的煤礦生產(chǎn)點，提供了成本低、見效快、高效率的數(shù)據(jù)傳輸平臺，為煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的監(jiān)察手段。
2．GPRS系統(tǒng)簡介
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)。
GPRS是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
隨著新一代GPRS移動通訊業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和全面投入，無線移動數(shù)據(jù)通訊的應(yīng)用也越來越廣泛。高速的數(shù)據(jù)傳輸和永遠(yuǎn)在線特點，配合按流量收費(fèi)的資費(fèi)方式，使GPRS通訊在監(jiān)控監(jiān)測應(yīng)用具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)的移動IP通訊，既可獨(dú)立作為數(shù)傳通道，也可作為已經(jīng)架設(shè)光纖、數(shù)傳電臺等方式的輔助手段。
三、監(jiān)控系統(tǒng)組成
1.系統(tǒng)組成
a．安全數(shù)據(jù)采集
礦井原始數(shù)據(jù)采集（使用RS485、RS232等接口直接采集瓦斯、一氧化碳以及硫化氫等有害氣體的濃度以及挖掘深度等數(shù)據(jù)）；
告警閥值數(shù)據(jù)設(shè)定（設(shè)定有害氣體的告警閥值，用以進(jìn)行告警判斷）；
將實時數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴弦患墕挝唬?br/>上級單位接收下屬各礦上報的實時數(shù)據(jù)，并存入本地實時數(shù)據(jù)庫；
b．安全信息告警
告警信息生成（將礦井的原始數(shù)據(jù)和告警閥值進(jìn)行比較，如果超過值則產(chǎn)生告警）；
告警數(shù)據(jù)上報上級單位（將告警數(shù)據(jù)上報給上級單位）；
逐級通知安全責(zé)任人（根據(jù)告警策略將告警信息逐級發(fā)送到安全責(zé)任人的手機(jī)上，督促其盡快處理）。在通知安全責(zé)任人時，可以根據(jù)告警策略的設(shè)置，分級分時通知安全責(zé)任人。當(dāng)同時發(fā)生幾種告警時，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定可以自動選擇發(fā)送優(yōu)先級，例如同時發(fā)生瓦斯和硫化氫告警時優(yōu)先發(fā)送瓦斯告警）。
c．安全信息分析統(tǒng)計
系統(tǒng)定期將安全信息進(jìn)行匯總、統(tǒng)計，并可輸出各種報表。
d．基本管理
信息源管理（對原始數(shù)據(jù)和告警閥值數(shù)據(jù)進(jìn)行配置和管理）；
告警策略管理（配置安全數(shù)據(jù)的告警策略，例如通知安全責(zé)任人的順序和時間等）；
數(shù)據(jù)管理（數(shù)據(jù)庫備份、恢復(fù)等功能）；
2.系統(tǒng)特點
a．永遠(yuǎn)在線： GPRS無線數(shù)據(jù)終端開機(jī)后即自動附著到GPRS 網(wǎng)絡(luò)上，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)，具有很高的實時性；
b．按流量計費(fèi)：GPRS無線數(shù)據(jù)終端，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時不收費(fèi)用；
c．高速傳輸： GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快將達(dá)到160Kbps，速率的高低取決于移動運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，根據(jù)中國移動的網(wǎng)絡(luò)情況，目前可提供20~40Kbps 的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸；
d．組網(wǎng)簡單、迅速、靈活：GPRS無線數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)隨時隨地的構(gòu)建覆蓋全中國的虛擬移動數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò)，為廣大中小用戶提供接入便利，節(jié)省接入投資；
e．通信鏈路由專業(yè)運(yùn)營商維護(hù)：由于采用中國移動的GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此鏈路維護(hù)也由中國移動負(fù)責(zé)，免除通信鏈路維護(hù)的麻煩；
f．防雷擊與靜電：由于采用中國移動的GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以在不影響上網(wǎng)的前提下，GPRS無線數(shù)據(jù)終端的發(fā)射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電臺傳輸容易引雷擊壞設(shè)備與產(chǎn)生靜電導(dǎo)致危險的缺點。
3.系統(tǒng)功能
（1）系統(tǒng)具備的功能有：監(jiān)測瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、一氧化碳、饋電及風(fēng)門開關(guān)等環(huán)境參數(shù)，還可以監(jiān)測煤倉煤位、水倉的水位及主要機(jī)電設(shè)備開停等生產(chǎn)參數(shù)；監(jiān)測電壓、電流、功率等電力參數(shù)；機(jī)電設(shè)備運(yùn)行保護(hù)參數(shù)。
（2）配接更大的面積上顯示更多的工藝流程模擬圖、監(jiān)測曲線、表格和文字。
① 系統(tǒng)生成及操作；
② 測點生成及操作；
③ 工藝流程模擬圖形顯示；
④ 各測點數(shù)據(jù)表格顯示；
⑤ 井上、井下各類模擬量參數(shù)的實時表格、拄狀圖、變化曲線顯示；
⑥ 井上、井下主要設(shè)備開停等開關(guān)量的實時值和開/停時間顯示；
⑦ 原煤產(chǎn)量等累計量的實時值和累計值顯示；
⑧ 各類報警除表格顯示外，還有聲訊信號；
⑨ 時鐘和日期顯示；
⑩ 系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及軟件操作說明跟蹤顯示。
（3）系統(tǒng)可配置顯示屏，可以顯示動、靜態(tài)模擬圖形、數(shù)據(jù)表格、歷史曲線、分層顯示采掘平面圖、測點配置，實時數(shù)據(jù)顯示等。也可通過顯示屏控制主機(jī)編制礦井實時礦井安全信息或提示。
（4）系統(tǒng)的人機(jī)界面十分友好，所有顯示和打印有操作人員只要用鼠標(biāo)進(jìn)行簡單的點擊即可，任何人都可方便使用，即使偶爾有錯誤的操作也不會影響系統(tǒng)的正常工作。為了確保系統(tǒng)配置等信息不被破壞，專門為系統(tǒng)管理人員、普通操作人員定義了操作權(quán)限并配置相應(yīng)的口令密碼，只有口令密碼正確才能進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行操作權(quán)限范圍內(nèi)的操作。
（5）系統(tǒng)所有被檢測的參數(shù)、開/停信息及累計量累計、存儲，并可連續(xù)保持一年（系統(tǒng)軟件每三分鐘存盤一次），如有特殊情況可保存更長時間，這些數(shù)據(jù)可隨時用表格、二維曲線等形式顯示出來，可以打印保存。對重要設(shè)備用戶能夠調(diào)整模擬量或設(shè)備開停信息和存儲時間。
（6）系統(tǒng)有簡便的繪圖工具。所有動態(tài)、靜態(tài)圖都可由礦上一般操作人員繪制（繪圖時不影響主機(jī)實時監(jiān)測功能）。
（7）系統(tǒng)具有列表顯示功能。模擬圖及相關(guān)顯示內(nèi)容包括地點、名稱、單位、報警門限、斷電門限、監(jiān)測值、最大值、平均值、最小值、斷電命令、饋電狀態(tài)、超限報警、斷電邏輯不符報警、傳感器故障、封鎖與解鎖等。開關(guān)量顯示內(nèi)容包括地點、名稱、開/停時刻、狀態(tài)、工作時間、開停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、閉鎖與解鎖等。累計量顯示內(nèi)容包括地點、名稱、單位、累計量值等。
（8）系統(tǒng)具有模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能。在同一坐標(biāo)上用不同顏色顯示最大值、平均值最小值曲線。在一屏上，同時顯示6個模擬量曲線，并設(shè)時間標(biāo)尺，可顯示出對應(yīng)時間標(biāo)尺的模擬量。
（9）系統(tǒng)具有柱狀圖顯示功能。能直觀地反映開機(jī)率、開/停次數(shù)、傳感器狀態(tài)、閉鎖與解鎖等，并設(shè)時間標(biāo)尺。
（10）系統(tǒng)具有模擬動畫顯示功能。能形象、直觀、全面地反映安全生產(chǎn)狀況。點擊設(shè)備圖標(biāo)即可顯示該設(shè)備的有關(guān)內(nèi)容，包括工藝流程模擬圖、相應(yīng)設(shè)備開停、相應(yīng)模擬量數(shù)值和曲線等。
（11）方便地由用戶自行生成各類表格，打印所要求的各類數(shù)據(jù)表格、圖形及曲線。
（12）對各類報警信息進(jìn)行處理，并實時進(jìn)行存儲和報警。傳感器數(shù)值超限時聲光報警提示，并在監(jiān)控主機(jī)的相應(yīng)的條目以變換背景顏色和閃爍的方式提醒用戶發(fā)出報警信號的具體設(shè)備及安裝地點。
（13）系統(tǒng)具有防雷電功能，再加上接口和分站的光電隔離；為了確保萬無一失，專門在主傳輸電纜聯(lián)接監(jiān)測主機(jī)端配置了法國生產(chǎn)的避雷器。
4．系統(tǒng)設(shè)計原則
● 根據(jù)用戶的使用要求；
● 根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB3836-2000和新版《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的要求來選型；
● 技術(shù)先進(jìn)、成熟，功能實用性強(qiáng)，確保可靠；
● 組合方便，擴(kuò)展性能好。能為以后系統(tǒng)擴(kuò)展留有充分的余地，為系統(tǒng)升級提供便利；
● 開放性與兼容性良好，能實現(xiàn)系統(tǒng)的軟、硬件連接；系統(tǒng)之間充分開放，互容度高；
● 擴(kuò)展功能多樣化，系統(tǒng)通過聯(lián)機(jī)實現(xiàn)信息交換、監(jiān)視、控制和管理；
● 優(yōu)化設(shè)備功能以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效，減少維護(hù)、管理人員；
● 人機(jī)界面良好，運(yùn)行管理方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，反應(yīng)迅速，操作簡便。
四、系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)
礦井安全