基于四級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式的煤礦安全論文

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1聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1四級(jí)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

為保證數(shù)據(jù)傳輸鏈路的安全可靠，實(shí)現(xiàn)瓦斯治理的多級(jí)監(jiān)控，永煤集團(tuán)對(duì)河南省內(nèi)所屬瓦斯礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)和瓦斯突出礦井抽采計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了四級(jí)聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)采用四級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由上級(jí)集團(tuán)系統(tǒng)、永煤集團(tuán)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、區(qū)域子公司聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、礦井監(jiān)控系統(tǒng)組成，在集團(tuán)公司、煤業(yè)公司、區(qū)域子公司、礦井四個(gè)區(qū)域之間組建以虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱VPN)設(shè)備為連接單元的虛擬城域網(wǎng)。區(qū)域子公司與所屬礦井之間通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;使用十兆互聯(lián)網(wǎng)線路與上級(jí)煤業(yè)公司進(jìn)行傳輸。作為煤業(yè)公司，永煤集團(tuán)使用了百兆線路與上級(jí)集團(tuán)公司互聯(lián)，使用了十兆線路與下屬區(qū)域子公司互聯(lián)建立虛擬專網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

1.1.1上級(jí)集團(tuán)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上級(jí)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)接收、存儲(chǔ)所有礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，信息存儲(chǔ)量較大，采用中等配置的IBM小型機(jī)外掛存儲(chǔ)陣列設(shè)計(jì)。由于聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性要求較高，上級(jí)系統(tǒng)與下一級(jí)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)采用兩臺(tái)VPN設(shè)備互為備用方式，避免單臺(tái)設(shè)備故障引起的網(wǎng)絡(luò)中斷，保障礦井信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送。永煤集團(tuán)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、區(qū)域子公司聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與上級(jí)集團(tuán)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相似。

1.1.2礦井聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦井聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了井下現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的信息采集及上傳，井下設(shè)備包括防爆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、分站及電源、甲烷、一氧化碳等各類傳感器。地面設(shè)備部署在調(diào)度中心機(jī)房，包括監(jiān)控工控機(jī)、傳輸接口、操作員工作站等，采用雙回路供電模式，并配備大于3h不間斷電源系統(tǒng)。監(jiān)控主機(jī)通過(guò)光纜接收傳感器采集的數(shù)據(jù)，到礦方監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)礦端局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到區(qū)域子公司聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

1.2網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全方面采取了嚴(yán)格安全措施，各級(jí)服務(wù)器區(qū)與其公司內(nèi)部辦公網(wǎng)之間以直連模式部署防火墻，配置了多種安全策略;在監(jiān)管系統(tǒng)服務(wù)器與公司其他業(yè)務(wù)服務(wù)器之間部署物理隔離網(wǎng)閘，配置準(zhǔn)入策略，只允許調(diào)度監(jiān)控人員和主管負(fù)責(zé)人賬戶訪問(wèn);并劃分了單獨(dú)VLAN及IP地址段，保障綜合監(jiān)管服務(wù)器操作系統(tǒng)安全，避免惡意篡改數(shù)據(jù)，防止非法入侵。從網(wǎng)絡(luò)安全部署可以看出，系統(tǒng)硬件主要包括:監(jiān)管系統(tǒng)服務(wù)器、物理隔離網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、公司內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、其他業(yè)務(wù)服務(wù)器、防火墻、商機(jī)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等，這些組件構(gòu)成整個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)硬件。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)服務(wù)器部署

數(shù)據(jù)服務(wù)器用于實(shí)時(shí)采集礦端監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并向上級(jí)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，服務(wù)器故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，現(xiàn)場(chǎng)瓦斯監(jiān)測(cè)處于失控狀態(tài)，嚴(yán)重影響調(diào)度與決策，因此數(shù)據(jù)采集服務(wù)器采用了雙機(jī)熱備模式進(jìn)行部署。兩臺(tái)服務(wù)器之間通過(guò)雙絞線不間斷發(fā)送檢測(cè)信息，始終保證有一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器能處于正常工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心及系統(tǒng)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心用于存儲(chǔ)礦端上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行日志等，采用數(shù)據(jù)服務(wù)器與磁盤(pán)陣列通過(guò)網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)互訪方式組建，以保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。使用企業(yè)版SQLServer2008數(shù)據(jù)庫(kù)軟件對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行按月全部備份、按周增量備份。系統(tǒng)使用配置雙千兆網(wǎng)卡的WEB服務(wù)器，向公司內(nèi)、外網(wǎng)信息網(wǎng)站，為客戶端訪問(wèn)系統(tǒng)提供服務(wù)。

3軟件設(shè)計(jì)

3.1安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息設(shè)計(jì)

安全監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)傳輸井下CH4濃度數(shù)值、CO及CO2濃度數(shù)值、風(fēng)速及壓力、傳感器狀態(tài)、局部和主通風(fēng)機(jī)開(kāi)停狀態(tài)信息等，設(shè)定甲烷超限報(bào)警條件。

3.2瓦斯抽采計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息設(shè)計(jì)

瓦斯抽采計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用來(lái)在線計(jì)量甲烷抽采量、抽采率、煤層透氣系數(shù)、流量、溫度、抽放泵狀態(tài)、閥門(mén)狀態(tài)等，并實(shí)現(xiàn)抽放泵和閥門(mén)控制等功能。

4安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

與傳統(tǒng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)相比，基于四級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式的煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管系統(tǒng)是新技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物，采用了服務(wù)器異步通信技術(shù)、權(quán)限控制、日志管理等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)間實(shí)時(shí)通信和WEB數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示，可顯示重要傳感器的安裝位置、類型、通信狀態(tài)，除具備安全監(jiān)控和瓦斯抽采系統(tǒng)的常規(guī)功能外，還具有如下功能。

1)自定義接入礦井功能。

根據(jù)公司需要增加新礦井安全監(jiān)控、瓦斯抽采數(shù)據(jù)的接入，滿足集團(tuán)公司的長(zhǎng)期發(fā)展需要;增加權(quán)限管理功能，只有主要管理人員才能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行操作，保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，并能實(shí)現(xiàn)異常操作的追憶。

2)網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能。

系統(tǒng)利用各級(jí)聯(lián)網(wǎng)豐富的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)對(duì)四級(jí)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)運(yùn)行及數(shù)據(jù)傳輸情況進(jìn)行自我診斷，當(dāng)某個(gè)設(shè)備或線路出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)，為工作人員的管理維護(hù)工作提供依據(jù)。

3)數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能。

當(dāng)某級(jí)服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，與集團(tuán)公司服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸中斷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)暫時(shí)保存到礦端監(jiān)控主機(jī)，待服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，再將未上傳數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞?jí)服務(wù)器。

4)統(tǒng)一的超限報(bào)警平臺(tái)。

當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，系統(tǒng)信息網(wǎng)站會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警窗口和播放報(bào)警聲音，報(bào)警信息得到調(diào)度監(jiān)控人員確認(rèn)后，報(bào)警聲音停止，依據(jù)自定義篩選條件來(lái)查看報(bào)警信息，并可根據(jù)報(bào)警嚴(yán)重性和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短向相應(yīng)管理人員手機(jī)發(fā)送短信。

5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓縮。

監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮后存儲(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)時(shí)間為兩年，也可以自定義設(shè)置存儲(chǔ)時(shí)間，超時(shí)自動(dòng)覆蓋;可按年、月、日等節(jié)點(diǎn)檢索，查詢速度快，支持?jǐn)?shù)據(jù)周期異地備份。6)報(bào)警測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及曲線趨勢(shì)分析。可以對(duì)各礦異常測(cè)點(diǎn)和報(bào)警測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最大、最小和平均值;并可在一個(gè)坐標(biāo)內(nèi)按日、周、月等形式繪制多個(gè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線，預(yù)測(cè)曲線大致走向，分析存在的安全隱患，為調(diào)度管理提供決策依據(jù)。采用四級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式構(gòu)建的煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了永煤集團(tuán)對(duì)二十三對(duì)礦井的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，促進(jìn)了瓦斯治理工作開(kāi)展，節(jié)省了大量的人力、物力。該系統(tǒng)已成為預(yù)防煤礦瓦斯事故的重要科技手段，是煤礦生產(chǎn)的“安全管家”，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的多級(jí)監(jiān)管發(fā)揮了重要作用。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，充分利用當(dāng)前先進(jìn)的信息通信技術(shù)，永煤集團(tuán)建設(shè)了煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管四級(jí)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)下屬礦井的安全監(jiān)控系統(tǒng)和瓦斯抽放系統(tǒng)的有效監(jiān)測(cè)，強(qiáng)化了對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的集中調(diào)度管理，及時(shí)掌握煤礦安全狀況，為管理人員決策提供可靠依據(jù)，做到了提前預(yù)警，減少安全事故的發(fā)生，提高了企業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)察水平，把煤礦瓦斯治理措施落到實(shí)處，切實(shí)保障煤礦的安全生產(chǎn)。

作者：王瑞海單位：永城煤電控股集團(tuán)有限公司技術(shù)信息中心