一、概述
瓦斯事故是我國(guó)當(dāng)前煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害，而裝備礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置又是防止瓦斯事故最重要的現(xiàn)代化手段之一。然而近年來(lái)重、特大瓦斯爆炸事故卻多次發(fā)生在裝備有礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，究其原因是多方面的，但與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用、管理、技術(shù)等有密切關(guān)系，如系統(tǒng)的集成度低。由于各種系統(tǒng)建于不同時(shí)期，使用不同的技術(shù)，各系統(tǒng)無(wú)法有效的集成，使安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息不能很好的整合、利用，安全生產(chǎn)信息及時(shí)、準(zhǔn)確的傳送到各級(jí)相關(guān)人員手中缺乏有效的手段，僅局限于煤礦一級(jí)。
在人們可利用的信息中80%都與圖形有關(guān),而互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)不能處理數(shù)字圖形空間數(shù)據(jù)的弊端,能夠?qū)D形空間進(jìn)行數(shù)字化描述、分析和表達(dá)以及能夠與數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫集成,因而近年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用。
隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻完善和飛速發(fā)展，一種基于Internet和Intranet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的以遠(yuǎn)程煤礦安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控為主，集安全信息采集、采掘位置動(dòng)態(tài)跟蹤、隱患警告、事故報(bào)警、安全監(jiān)管、安全調(diào)度等功能為一體的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在有關(guān)科研部門的努力下已研制成功。由山西省晉城市陽(yáng)城縣政府與中國(guó)煤炭科學(xué)研究總院撫順分院軟件中心（沈陽(yáng)新元信息工程軟件公司）共同開發(fā)的“煤礦安全生產(chǎn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)多級(jí)監(jiān)管系統(tǒng)”能夠?qū)F(xiàn)有不同時(shí)期、不同種類、不同技術(shù)的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和新建的系統(tǒng)整合在統(tǒng)一的平臺(tái)上，使從企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)到政府的監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)都能及時(shí)得到安全生產(chǎn)的信息，協(xié)助將安全生產(chǎn)監(jiān)督管理工作落到實(shí)處。
該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用目前最先進(jìn)的B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)；煤礦與上級(jí)監(jiān)管部門的數(shù)據(jù)采集通訊為光纖通訊方式；GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)采用最先進(jìn)的網(wǎng)站地理信息系統(tǒng)（WebGIS） ；對(duì)煤礦安全生產(chǎn)實(shí)行數(shù)字化監(jiān)測(cè)與監(jiān)管，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)煤礦井下瓦斯?jié)舛取L(fēng)機(jī)開停狀況、設(shè)備匱缺和斷電狀況進(jìn)行全天候的高效快捷實(shí)時(shí)監(jiān)控。
二、數(shù)字化煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在太原煤氣化集團(tuán)公司中的應(yīng)用
2.1 建設(shè)的目標(biāo)
太原煤氣化集團(tuán)公司數(shù)字煤礦安全信息網(wǎng)的服務(wù)范圍為五個(gè)煤礦，其中有三個(gè)煤礦已安裝了瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng):嘉樂泉煤礦監(jiān)控系統(tǒng)型號(hào)為KJ2000；爐峪口煤礦、南山煤礦煤礦監(jiān)控系統(tǒng)型號(hào)為KJGIS；三個(gè)煤礦的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)全部送到集團(tuán)公司信息中心。由于東河煤礦和離石煤礦為基建礦井，暫不上瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，但該信息網(wǎng)為這兩個(gè)礦井留有后續(xù)擴(kuò)充能力。信息中心負(fù)責(zé)信息傳遞、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)，總調(diào)度室負(fù)責(zé)各煤礦井下瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息的管理，安監(jiān)局負(fù)責(zé)井下瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)督。應(yīng)用軟件要求：
1）、采用先進(jìn)的WebGIS數(shù)字煤礦網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)多級(jí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)管技術(shù)，通過(guò)訪問集團(tuán)公司W(wǎng)ebGIS網(wǎng)站，使各級(jí)安全管理部門能夠采用直觀數(shù)字圖形化方式，在任何時(shí)間任何地點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患，為防治瓦斯事故構(gòu)筑多道防線，減少事故的發(fā)生。
2）、能夠直接在數(shù)字采掘工程圖上直觀顯示傳感器及控制設(shè)備的真實(shí)位置，實(shí)時(shí)實(shí)地顯示監(jiān)測(cè)與設(shè)備的運(yùn)行及控制狀態(tài)；能夠與各生產(chǎn)系統(tǒng)集成進(jìn)行數(shù)字圖形化調(diào)度管理。
該安全信息網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以遠(yuǎn)程煤礦安全信息實(shí)時(shí)監(jiān)控為主，由省、公司、礦三級(jí)信息平臺(tái)與相應(yīng)的傳輸通道組成，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)及多媒體信息傳輸，并可在網(wǎng)上進(jìn)行各種與企業(yè)安全生產(chǎn)相關(guān)的信息查詢。
2.2 總體建設(shè)方案
2.2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
集團(tuán)公司使用專用服務(wù)器、專用通訊線路、專用網(wǎng)絡(luò)對(duì)其所屬三個(gè)煤礦兩種類型瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)；使用通用數(shù)據(jù)通訊協(xié)議將煤礦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸。
網(wǎng)站建設(shè)模式采用集中模式，即煤礦建局域網(wǎng)但不建網(wǎng)站，在集團(tuán)公司建一個(gè)中心站，所有煤礦與集團(tuán)公司直接聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)郊瘓F(tuán)公司中心站，煤礦基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在集團(tuán)公司網(wǎng)站。
井下采用傳統(tǒng)的樹形結(jié)構(gòu)：總站—分站—傳感器，集團(tuán)公司中心站設(shè)三層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺(tái)，服務(wù)器3臺(tái)，其中1臺(tái)Web服務(wù)器，1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，1臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，服務(wù)器為雙CPU；各礦設(shè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，建立煤礦局域網(wǎng)，通過(guò)訪問集團(tuán)公司的網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)信息查詢和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)督。在公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理、總工程師、調(diào)度室、礦長(zhǎng)、通風(fēng)區(qū)等有關(guān)部門設(shè)置授權(quán)終端。其余用戶采用B/S（瀏覽器與服務(wù)器）模式，通過(guò)集團(tuán)公司網(wǎng)站進(jìn)行授權(quán)訪問。
2.2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件、開發(fā)與運(yùn)行平臺(tái)軟件和應(yīng)用軟件三層組成。
a、系統(tǒng)軟件 網(wǎng)站服務(wù)器操作系統(tǒng)采用Windows 2000 Adance Server ，客戶端采用Windows 2000
b、平臺(tái)軟件 采用目前先進(jìn)的美國(guó)MapInfo的MapXtreme地圖應(yīng)用軟件作為WebGIS網(wǎng)站建設(shè)的基礎(chǔ)平臺(tái)軟件，在其基礎(chǔ)上運(yùn)行開發(fā)的應(yīng)用軟件。
c、應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件系統(tǒng)由煤礦工作站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)通訊及采集處理、集團(tuán)公司網(wǎng)站服務(wù)器應(yīng)用三級(jí)應(yīng)用軟件共十個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)組成。
2.2.3 應(yīng)用軟件主要特性
（1）、先進(jìn)的信息化平臺(tái)，能夠全面管理和充分利用各種信息資源。
（2）、基于Intranet WebGIS網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)信息高度共享。
Intranet是局域化的Internet，以TCP/IP基礎(chǔ)，以Web為核心應(yīng)用，構(gòu)成統(tǒng)一的信息共享與交換平臺(tái)，用戶無(wú)需操作培訓(xùn)，通過(guò)瀏覽器就能發(fā)布信息、進(jìn)行各種空間檢索和空間分析。各級(jí)管理人員能夠共享礦井?dāng)?shù)字地圖和開采設(shè)計(jì)等各種信息資源，便于各部門的技術(shù)交流與協(xié)同工作。
（3）、獨(dú)特的信息圖形可視化顯示，直觀的圖形化信息查詢
該系統(tǒng)以圖形元素點(diǎn)、線、面的方式儲(chǔ)存圖形空間信息，因此可以對(duì)圖形進(jìn)行編輯、任意放大、縮小、漫游和按任意比例尺寸打印輸出而不失真，能夠在圖上直觀地進(jìn)行信息查詢和進(jìn)行各種空間分析與決策支持。如可隨意查看采掘工程圖、各種設(shè)備布置圖等；對(duì)于工況信息如通風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)門狀態(tài)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可在采掘工程圖的實(shí)際地點(diǎn)醒目顯示；對(duì)于各種督察信息，可直接在各種作業(yè)點(diǎn)上標(biāo)注，一目了然看到整改情況。
（4）、易于操作，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低。
該系統(tǒng)采用瀏覽器頁(yè)面取代通常繁雜的專業(yè)應(yīng)用操作界面，使操作界面極為簡(jiǎn)單易用，并且用戶無(wú)需安裝應(yīng)用軟件系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。
（5）、便捷的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能
在得到安全認(rèn)證和許可權(quán)限之后，可在網(wǎng)絡(luò)的任一節(jié)點(diǎn)訪問該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管以及信息查詢。
（6）、良好的功能擴(kuò)展性，構(gòu)建“數(shù)字煤礦”企業(yè)信息化建設(shè)平臺(tái)
由于基于Internet網(wǎng)絡(luò)和WebGIS技術(shù)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展提供了極大的空間，可增加各種生產(chǎn)信息系統(tǒng)，同上述各子系統(tǒng)，一起構(gòu)建整個(gè)集團(tuán)公司的“數(shù)字煤礦”信息化系統(tǒng)。
三、運(yùn)行保障措施
3.1、要抓好組織機(jī)構(gòu)的落實(shí)。為加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)化煤礦安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、維護(hù)，應(yīng)成立專門的管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)該安全網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)行管理工作。
3.2、健全制度，明確責(zé)任。應(yīng)制定綜合信息網(wǎng)絡(luò)管理辦法、礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安裝使用管理規(guī)定、綜合信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管異常情況處理程序等方面的規(guī)章制度。
3.3、強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)管理人員素質(zhì)的提高。為了確保監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，要求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心必須配備中專以上學(xué)歷、熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作、懂煤礦安全管理、工作認(rèn)真、責(zé)任心強(qiáng)的管理人員。
凡從事監(jiān)測(cè)工作的人員既要懂安全監(jiān)測(cè)儀表的使用，又要懂礦井通風(fēng)方面的基本知識(shí)，還要會(huì)安裝、調(diào)試和排除故障。監(jiān)測(cè)人員必須進(jìn)行系統(tǒng)的專業(yè)培訓(xùn)，如安全監(jiān)測(cè)、通訊技術(shù)和通風(fēng)安全等方面的專業(yè)培訓(xùn)，并經(jīng)有關(guān)部門考核合格，方可獨(dú)立工作。
3.4、要做好傳感器的日常維護(hù)、調(diào)校工作，保證其工作正常。
四、系統(tǒng)使用效果
該系統(tǒng)投入使用以來(lái)，所有聯(lián)網(wǎng)煤礦均未發(fā)生過(guò)瓦斯事故，對(duì)于避免瓦斯事故起到了十分明顯的作用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
4.1、 能夠及時(shí)并且非常直觀地得到煤礦安全與生產(chǎn)情況信息，便于進(jìn)行監(jiān)察管理，起到了避免事故發(fā)生的“守門員”作用。
該系統(tǒng)能夠在數(shù)字化采掘工程圖上透明疊加工作面生產(chǎn)信息圖層、通風(fēng)系統(tǒng)與設(shè)施圖層、與瓦斯檢查和瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖層、安全監(jiān)察和隱患分布圖層等各種信息圖層，可直接在圖上查詢和分析各種信息，整個(gè)生產(chǎn)與安全狀況一目了然，十分直觀，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全問題，容易跟蹤整改過(guò)程和進(jìn)行監(jiān)察督辦。
4.2、 可以在中心控制室遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)實(shí)地監(jiān)測(cè)任意聯(lián)網(wǎng)煤礦的瓦斯情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，起到了事故查處的“千里眼”的作用。
系統(tǒng)能夠?qū)λ醒b備礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的煤礦實(shí)現(xiàn)地面聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，每個(gè)煤礦實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到中心服務(wù)器中，提供網(wǎng)上實(shí)時(shí)在線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。所有監(jiān)測(cè)信息和設(shè)備開停控制狀態(tài)在數(shù)字采掘工程圖上實(shí)地顯示，非常直觀，同時(shí)具有較強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。
4.3、成為煤礦安全數(shù)據(jù)收集的“黑匣子”，提高了煤礦自身的安全意識(shí)
該系統(tǒng)結(jié)合了安監(jiān)部門的行政命令，彌補(bǔ)了井下現(xiàn)場(chǎng)因安監(jiān)人員少，無(wú)法及時(shí)到位跟蹤檢查所造成的事故隱患，成為煤礦管理人員看不到的監(jiān)督員，提高了礦井的安全系數(shù)，減少了事故的發(fā)生。
由于該系統(tǒng)具有“省、公司、煤礦”三道監(jiān)管防線，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，防止遺漏安全隱患，同時(shí)由于各級(jí)監(jiān)管部門能夠及時(shí)監(jiān)督煤礦監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，大大提高了設(shè)備的使用率和完好率，因此它對(duì)改善煤礦安全狀況和促進(jìn)煤礦行業(yè)技術(shù)進(jìn)步有著重要的意義。目前該系統(tǒng)已在山西省各地、市、縣、礦得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。