山西煤矿瓦斯监测监控网络建设与应用

第８期　山西焦煤科技　Ｎｏ．８　２００６年８月　Ｓｈａｎｘｉ　Ｃｏｋｉｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｕｇ．２００６　・技术经验・　山西煤矿瓦斯监测监控网络建设与应用　王云爱①　（山西煤矿安全监察局信息调度中心）　摘　要　２００３年６月，山西省实施了煤矿瓦斯监测监控信息网络工程建设。目前，全省９Ｏ％以　上的煤矿安装了瓦斯监测监控系统设备，１５００座生产煤矿实现了矿一县一市一省四级联网监管。　本文从技术的角度出发，重点阐述了网络建设的内容、结构、功能及技术特点。　关键词　瓦斯；监测监控；网络；建设；应用　多年来，瓦斯事故是制约山西省煤矿安全生产　底以前，全省境内９５　９／５的煤矿安装瓦斯监测系统，　的最大隐患，在煤矿事故中，瓦斯事故发生起数最　９０　９／６实现并联网运行。目前，在应建监测监控系统　多，瓦斯事故的死亡人数占到煤矿事故的７５　９／６以　的３８２３个矿井中，已有３５０６个矿井安装了系统，占　上。为了有效防止和减少瓦斯事故的发生，２００３年６　到９１．７　；已有１　５００对矿井实现了省、市、县、煤矿　月，启动了“山西省煤矿瓦斯监测监控信息网络”建　四级联网运行，占已建矿３９．２　，占应建矿井的　设工程，即通过省、市、县各级煤矿安全管理部门，在　４２．８　。各市及全省的联网工程正在按计划组织实　煤矿现有瓦斯监测监控的基础上，依靠现代信息技　施。　术，通过计算机网络对煤矿井下瓦斯等现场情况进　２网络的系统结构　行实时远程监测和多级监管，达到降低和防范瓦斯　煤矿瓦斯监测网络以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术为基础，采　事故的目的，实现安全生产状况的稳步好转。　用Ｂ／Ｓ模式构建。省局网络中心是全网络系统的网　１　建设内容　管和网控中心，采用千兆位以太网和多ＣＰＵ高档　山西省煤矿瓦斯监测监控信息网络，立足于实　磁盘阵列服务器。网络操作系统采用Ｗｉｎｄｏｗｓ　２００３　现对全省生产矿井安全生产情况进行监测监控，目　ｓｅｒｖｅｒ。省局网络中心也是全网安全管理中心，配备　标是建成集数据、语音和视频为一体的多功能煤炭　防火墙和防杀毒系统，负责全网的访问控制以及全　综合信息网络。　网检测、杀毒的整体控制。全网完全控制在内网运　工程建设分两期。一期工程从２００３年６月开　行，网上工作站通过双网布线，隔离卡和双硬盘配置　始，建设任务包括：省局瓦斯监测监控中心、１１个地　隔绝与外网的任何接口和接点。省中心网络和１１个　市煤矿瓦斯监测监控中心、５个国有煤矿集团公司、　市、５个集团公司等共１８个二级中心采用全光纤　省监狱管理局、太原煤气化公司的瓦斯监测网络中　Ｅ１线路链接。省局网络中心也对全网ＩＰ电话、网络　心建设，６６个县级瓦斯监测中心建设，１０个煤矿安　视频会议进行总控和管理。ＩＰ电话可直接拨打市、　全监察分局瓦斯监测中心建设，近千座煤矿瓦斯监　县直到矿井，视频会议可到市、县、区。市局网络是本　测系统及联网改造，各级网络的互联互通及数据传　地区所辖煤矿联网的汇接点，是数据通信、存储和处　输系统，煤矿ＩＰ调度电话系统，整个网络防火墙系　理的中心，通过全光纤专线，煤矿瓦斯等数据直接传　统，网络防病毒系统，网络视频会议系统，省、市、县、　送至市中心统一处理。市中心网络设备的配置和省　煤矿四级应用软件系统等。　局基本相同，服务器采用高档４ＣＰＵ磁盘阵列服务　二期工程于２００５年７月开始，目标是：２００５年　器和ＲＡＩＤ　５镜像技术，并配有定期备份功能，保证　①　作者简介：王云爱女１９６５年出生１９８６年毕业于山东矿业学院高级工程师太原０３００１２　维普资讯 http://www.cqvip.com

山西焦煤科技　２００６年第８期　了数据处理的速度和数据可靠性。市局网络的安全　模式和省局一致，采取全内网运行，通过ＷＬＡＮ的　划分，使各县区的数据不会交叉访问，杜绝了网络风　ａ）完善的实时监测功能：具有单矿、多矿定位　监测，数字滚动监测，自动报警、智能数据汇总，分类　查询等功能。ｂ）数字地图直观可视化监测：与模拟　暴的发生。市局网络是该地区网络杀毒的控制中心，　可启动全地区网络的检测和杀毒指令，市中心的视　频会议可开到县区。　显示或表格显示不同，可在采掘图上直接显示传感　器及控制设备位置，实时显示监测数据及设备状态，　如同井下实况。Ｃ）全方位井下可视化安全调度系　统：通过矿图数字化处理，可全面管理地质、采掘、通　国有重点煤矿集团的网络中心结构和市级网络　中心基本一致，各煤矿安全监察分局及县级监测，以　浏览器模式通过访问市局网络中心的Ｗｅｂ服务器，　对所辖煤矿的瓦斯状况进行监管。这种设计模式在　充分保证安全监管的同时，既简化了县级系统的配　置，又使系统的操作和维护相对简单。县级网络以全　光纤Ｅ１专线和市级网络中心链接，县级网络可接　收省、市网络中心的视频会议，ＩＰ电话可直通省局、　市局及煤矿。　煤矿的瓦斯监测监控系统是整个网络的远端数　据采集点，除对本矿井瓦斯等状况进行监测监控外，　还要按照统一的数据格式和通信协议向市局网络中　心传送监管数据，是整个网络的基础。　这种新型的煤矿瓦斯监测监控系统的特点是：　１）系统采用ＧＩＳ（地理信息系统）技术，通过对　采掘工作图的矢量化，能够直观准确显示传感器及　各种设备的位置和监测数据，瓦斯通风等状况数据　一目了然。　２）能够代替传统的模拟盘或表格显示方式。通　过矿图数字化处理，能将地质、采掘、通风、机电、运　输等信息与实时监测系统集成，通过各种大屏幕投　影和数字显示设备对图形任意放大、缩小、漫游。　３）采用ＴＣＰ／ＩＰ通信协议，使用ＦＴＰ或　Ｓｏｃｋｅｔ数据包方式统一传输数据格式，实现与网络　中心的数据传输，并联网运行。　３　网络功能　如上所述，系统以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术为基础，采用了　先进的网站地理信息系统（ｗｅｂ　ＧＩＳ）技术、以Ｂ／Ｓ　模式构建。主要功能有：　１）煤矿瓦斯远程实时监测与监管。采用　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＧＩＳ技术，省、市、县可远程监测煤矿井　下瓦斯等状况，消除了瓦斯安全管理的地域时空差　异，为各级煤矿安全管理部门的远程监管提供了手　段。　风、机电、运输、供电和通信等空间与属性信息，并可　集成显示在同一数字显示设备上，便于安全生产的　调度指挥。　２）采用ＴＣＰ／ＩＰ协议、ＦＴＰ或Ｓｏｃｋｅｔ。数据包　方式，较好地解决了远程数据通信的速度、数据校验　和多路数据通信的并行处理。并有效解决了不同厂　家数据格式传输协议的统一问题。　３）安全隐患排查与监管。能够直接在采掘工程　图上标识隐患发生地点和整改记录，跟踪整改过程，　自动建立隐患图表，提供全面直观的隐患查询与分　析功能。　４）安全调度业务管理。煤矿数字矿图管理；煤　矿瓦斯、通风、煤矿主扇开停等数据的实时监测和数　据分析；采掘和通风系统跟踪和防越界开采功能；数　据汇总、查询，日、月、年报，为安全治理方案提供依　据。　４　网络的技术特点　１）采用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术，以Ｉｎｔｒａｎｅｔ方式连网。　由于采用互联网技术，统一了ＴＣＰ／ＩＰ传输协议，使　全网近百个监测中心、几千个煤矿数据节点之间的　数据传输实现了无缝链接。　２）以Ｂ／Ｓ模式构筑软件及数据系统。由于采用　了互联网浏览器／Ｎ务器模式，而不是客户端／服务　器模式，使ｗｅｂ站点（即数据中心）的设立非常灵　活。　３）三网合一的建设思路。在网络平台建设上，　充分考虑了２Ｍ带宽的利用。对视频和语音业务，采　用业务和承载相分离的架构，视频和语音通过各自　控制设备转变为ＩＰ数据包后再由路由器转发处理。　语音系统采用港湾的Ｓｏｆｔ　Ｃｏ　９５００网关和Ｓｏｆｔ　Ｕｐ等语音接入设备实现软交换，采用新的基于　ＭＧＣＰ／Ｈ．２４８／Ｍｅｇａ　ＣＯ的控制协议更有效地实现　语音的接续。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第８期　王云爱：山西煤矿瓦斯监测监控网络建设与应用　５　网络应用　视频系统采用Ｐｏｌｙ　Ｃｏｒｎ公司ＭＣＵ及终端产　品，采用基于ＩＰ的ＩＴＵ—Ｈ．３２３协议（同时支持Ｈ．　在网络建设中，要考虑到技术的先进性和实用　性。在网络应用中，要注重建立矿、县、市、省四级联　网对煤矿进行多级监测监控的重要性和提升行业管　理的多功能性。经过两年多的实际应用和完善，网络　基本达到了建设目标，与过去的瓦斯监测手段比较，　具有科学性、先进性，体现了实时性、直观性，成功地　３２０协议），充分利用了网络的带宽。　４）采用地理信息系统（ＧＩＳ）技术。ＧＩＳ系统是　以图形空间位置为主线，以地理位置及其相互关系　为基础而组成信息框架。以ＧＩＳ技术开发的瓦斯监　测监控系统，可以用图形方式直观显示采掘平面图，　进而使瓦斯监测点（探头位置）在图中一目了然。在　省、市、县监管部门，除可直接看到矿井监测实况外，　还可在省、市、县地图上看到煤矿的分布，可以点击　出任一煤矿的基本情况数据，以及正在瓦斯报警的　煤矿等一系列直观监测显示图样。　５）网络安全。为确保系统的安全，全网严格按　内网模式运行管理，严禁与互联网及其它网络有任　何连接。网络防病毒系统采用瑞星网络版分布式防　病毒体系作为整个防病毒管理架构，对整个网络实　行分级管理，多重防护策略。在第一层省局网络中心　部署了网络版杀毒系统中心和控制台，其服务器安　装网络版端软件、工作站安装网络版客户端防毒软　件。第二层市级网络中心同第一层的配置，全网近　８Ｏ台服务器安装了网络版服务器软件，对于第三层　的县级和第四层的煤矿端，只安装客户端防毒软件，　省局网络中心负责对全省网络安全状况进行监控，　并可进行智能升级；省、市中心可以下达统一防杀毒　启动指令，同时打开全网实时监控，进行全网杀毒。　尽管瓦斯监测网络实行全内网模式运行，但为　了保障安全，系统又配置了防火墙，进行全面的访问　控制、内容过滤、网络带宽与流量控制、入侵检测、智　能日志审计与状态监视。　６）信息格式及技术规范。为保证２Ｏ多个监测　设备厂家的上传数据格式统一，保证整个软件系统　的兼容和信息共享，制定了相应的技术规范和数据　格式标准。主要有：煤矿基本情况（包括市、县、矿代　码，矿井基本数据内容、格式、字长）；ＧＩＳ系统电子　制图规范（包括６。带坐标系统选择，行政及矿图比　例、图层划分等）；监测监控设备安装情况（包括矿井　分站编号、传感器、安装地点、类型、量程、报警上、下　限等）；上传数据格式及周期（包括需上传网络中心　的各类信息及１０　Ｓ的传送周期）。　预防了数次瓦斯事故的发生，提高了煤矿的安全生　产监管水平，社会效益和经济效益显著。　首先，网络把煤矿的监测监控系统、县级监测中　心、市局网络中心、省局网络监控中心四级网络联接　起来，有利于发挥各级煤炭管理部门的层层监管作　用；利用网络每隔１０秒将监测数据传送到市局网络　中心，市级和国有重点煤炭企业网络中心接收所辖　各矿数据后，进行处理和储存，特别对报警的数据进　行直接的监管；各县级安全监管部门通过网络登录　到市级网络中心，对所属煤矿的安全情况进行监控，　并根据情况对煤矿下达监管指令，将报警数据和处　理结果报省局网络中心；对于联网的任一煤矿，一旦　出现瓦斯超限，矿、县、市的监控中心都将显示报警，　报警统计信息立即上传到省局网络监控中心，即使　煤矿未采取措施，省、市、县信息调度中心人员也会　立即下达调度指令，指挥煤矿采取相应措施。　第二，省、市、县信息调度中心除可随时检查任　一煤矿的安全状况外，每日、每月都有相应的瓦斯超　时限状况统计和分析，以对煤矿的瓦斯安全状况提　出评估和整改意见。　第三，各级网络中心在进行正常监管的同时，还　能利用地理信息平台监测采掘巷道的开拓、各类设　备包括传感器的布置情况等，使监控人员直观地监　测到报警传感器在矿井的位置。　第四，网络将地质、采掘、通风、机电、运输等信　息与实时监测系统集成，通过各种大屏幕投影和数　字显示设备对图形任意放大、缩小、漫游；能够直接　在采掘工程图上标识隐患发生地点和整改记录，能　够跟踪整改过程，自动建立隐患图表，提供全面直观　的隐患查询与分析功能；可以用图形方式直观显示　采掘平面图，进而使瓦斯监测点（探头位置）在图中　一目了然。各级监管部门除可直接看到矿井监测实　况外，可以点击出任一煤矿的基本（下转第２６页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２６・　山西焦煤科技　２００６年第８期　２００５年８月２８日期间统计的每天支架初撑力平均　值、循环末阻力和一天内最大阻力（７月１９日Ｎ８月　３结　论　通过本次矿压观测，对大采高综采支架性能进　行了评价，为斜沟矿及兴县矿区以后的综采工作面　３０日）的分布结果。　由表２可以看出，支架的循环末阻力与最大阻　支架选型和设计提供了依据；为确定工作面合理的　超前支护距离提供了理论依据；为确定动压条件下　力分布比较集中　支架循环末阻力在１５～３０　ＭＰａ　之间的占统计总数的７４．４３　９／６，最大阻力在２Ｏ～３０　ＭＰａ之间的占统计总数的６１．３６　。在统计的数据　巷道支护方法并确定合理支护参数提供了依据；为　综采工作面的顶板管理提供了理论基础。但值得注　中，支架的最大阻力没有出现超过支架额定载荷的　意的是，这只是对矿区规律的初步研究，今后还有待　情况，这说明测点支架安全阀的使用情况良好。　进一步的研究和分析。　收稿日期２００６－－０６－－１８　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｅ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｆａｃｅ　ｉｎ　Ｘｉｅｇｏｕ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｒｅｎ　Ｊｉａｎｆｅｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｋｉｎｄｓ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｃａｒｒｙｓ　０ｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｏ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｆａｃｅ　ｔｗｏ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　ｆｉｒｓｔ　ｆａｃｅ　ｏｆ　８　ｓｅａｍ　ｉｎ　Ｘｉｅｇｏｕ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｂｅｌｃｈ—ｆａｌｌ　ｔｏ　ｒｏｏｆ．　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎｓｉｄｅ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｃｏａｌ，ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ａｄａｐｒａｂｉｌｉｔｙ，ｏｆｆｅｒｓ　ｔｈｅｏｒｙ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｃｈｏｏｓｉｎｇ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｔｙｐｅ　ｉｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｃｏａｌ　ｆａｃｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｗａｌｌ　ｒｏｃｋ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｃｏａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｔｏｗａｒｄ　Ｘｉｎｇ　ｃｏｕｎｔｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｗａｌｌ　ｒｏｃｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｕｐｐｏｒｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；Ｍｉｎｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ；Ｒｅｓｅａｒｃｈ　（上接第５页）情况数据，也可以及时显示瓦斯报警　况，对减少瓦斯事故发生是有效的；在煤炭行业走新　煤矿等一系列直观监测图样。　型工业化道路上，加快利用现代信息技术改造传统　２年多的应用实践表明：在技术手段上，将信息　煤炭产业，推进煤炭信息化进程，提高企业核心竞争　技术应用到煤矿瓦斯监管是切实可行的；在管理方　力，具有广阔的发展前景。　式上，由县、市两级通过网络直接监管煤矿瓦斯状　收稿Ｅｌ期２００６—０５—２９　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｇａｓ　Ｍｏｎｉｔｏｒ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｗａｎｇ　Ｙｕｎａｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　ｈａｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｇａｓ　ｍｏｎｉｔｏｒ＆ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｓｉｎｃｅ　Ｊｕｎｅ，２００３．Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ　９０　９／５　ｏｆ　ｍｉｎｅｓ　ｈａｖｅ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｇａｓ　ｍｏｎｉｔ０ｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄ　１　５　００　ｍｉｎｅｓ　ｈａｖｅ　ａｔｔａｉｎｅｄ　４一ｌｅｖｅｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｅｘｐｏｕｎａｓ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ’ｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｇａｓ；Ｍｏｎｉｔｏｒ；Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｂｕｉｌｄｉｎｇ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ