基于四級聯網模式的煤礦安全論文

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1聯網平臺設計

1.1四級聯網平臺設計

為保證數據傳輸鏈路的安全可靠，實現瓦斯治理的多級監控，永煤集團對河南省內所屬瓦斯礦井安全監控系統和瓦斯突出礦井抽采計量監測系統進行了四級聯網設計。系統整體設計采用四級網絡架構，由上級集團系統、永煤集團聯網系統、區域子公司聯網系統、礦井監控系統組成，在集團公司、煤業公司、區域子公司、礦井四個區域之間組建以虛擬專用網絡(以下簡稱VPN)設備為連接單元的虛擬城域網。區域子公司與所屬礦井之間通過局域網進行數據傳輸;使用十兆互聯網線路與上級煤業公司進行傳輸。作為煤業公司，永煤集團使用了百兆線路與上級集團公司互聯，使用了十兆線路與下屬區域子公司互聯建立虛擬專網進行數據通信。

1.1.1上級集團聯網系統設計

上級聯網系統主要負責系統接收、存儲所有礦井監測監控數據，信息存儲量較大，采用中等配置的IBM小型機外掛存儲陣列設計。由于聯網系統對數據傳輸實時性要求較高，上級系統與下一級系統聯網時采用兩臺VPN設備互為備用方式，避免單臺設備故障引起的網絡中斷，保障礦井信息數據實時傳送。永煤集團聯網系統、區域子公司聯網系統與上級集團系統聯網結構設計相似。

1.1.2礦井聯網系統設計

礦井聯網系統實現了井下現場環境的信息采集及上傳，井下設備包括防爆網絡交換機、分站及電源、甲烷、一氧化碳等各類傳感器。地面設備部署在調度中心機房，包括監控工控機、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。監控主機通過光纜接收傳感器采集的數據，到礦方監控系統，同時通過礦端局域網將數據上傳到區域子公司聯網系統。

1.2網絡安全設計

在系統網絡安全方面采取了嚴格安全措施，各級服務器區與其公司內部辦公網之間以直連模式部署防火墻，配置了多種安全策略;在監管系統服務器與公司其他業務服務器之間部署物理隔離網閘，配置準入策略，只允許調度監控人員和主管負責人賬戶訪問;并劃分了單獨VLAN及IP地址段，保障綜合監管服務器操作系統安全，避免惡意篡改數據，防止非法入侵。從網絡安全部署可以看出，系統硬件主要包括:監管系統服務器、物理隔離網、網絡交換機、公司內網網絡、其他業務服務器、防火墻、商機聯網系統等，這些組件構成整個監管系統硬件。

2硬件設計

2.1數據服務器部署

數據服務器用于實時采集礦端監控數據，并向上級聯網系統傳送數據，服務器故障會導致整個系統癱瘓，現場瓦斯監測處于失控狀態，嚴重影響調度與決策，因此數據采集服務器采用了雙機熱備模式進行部署。兩臺服務器之間通過雙絞線不間斷發送檢測信息，始終保證有一臺數據服務器能處于正常工作狀態，確保系統穩定工作。

2.2數據存儲中心及系統

數據存儲中心用于存儲礦端上傳的實時數據、報警數據、系統運行日志等，采用數據服務器與磁盤陣列通過網絡核心交換機互訪方式組建，以保證系統運轉的穩定性，數據存儲的安全性。使用企業版SQLServer2008數據庫軟件對系統數據進行按月全部備份、按周增量備份。系統使用配置雙千兆網卡的WEB服務器，向公司內、外網信息網站，為客戶端訪問系統提供服務。

3軟件設計

3.1安全監控系統數據信息設計

安全監控系統可以實時傳輸井下CH4濃度數值、CO及CO2濃度數值、風速及壓力、傳感器狀態、局部和主通風機開停狀態信息等，設定甲烷超限報警條件。

3.2瓦斯抽采計量監測系統數據信息設計

瓦斯抽采計量監測系統主要用來在線計量甲烷抽采量、抽采率、煤層透氣系數、流量、溫度、抽放泵狀態、閥門狀態等，并實現抽放泵和閥門控制等功能。

4安全生產綜合監管聯網系統的應用

與傳統的安全監控系統相比，基于四級聯網模式的煤礦安全生產綜合監管系統是新技術應用的產物，采用了服務器異步通信技術、權限控制、日志管理等技術手段，實現了不同系統間實時通信和WEB數據動態顯示，可顯示重要傳感器的安裝位置、類型、通信狀態，除具備安全監控和瓦斯抽采系統的常規功能外，還具有如下功能。

1)自定義接入礦井功能。

根據公司需要增加新礦井安全監控、瓦斯抽采數據的接入，滿足集團公司的長期發展需要;增加權限管理功能，只有主要管理人員才能夠對系統進行操作，保證系統安全可靠的運行，并能實現異常操作的追憶。

2)網絡故障診斷功能。

系統利用各級聯網豐富的軟硬件資源實現對四級聯網平臺運行及數據傳輸情況進行自我診斷，當某個設備或線路出現異常時，系統可以快速、準確的定位故障點，為工作人員的管理維護工作提供依據。

3)數據斷點續傳功能。

當某級服務器或網絡出現故障，與集團公司服務器數據傳輸中斷時，系統會自動將數據暫時保存到礦端監控主機，待服務器或網絡恢復正常后，再將未上傳數據傳輸到上級服務器。

4)統一的超限報警平臺。

當瓦斯濃度超限時，系統信息網站會自動彈出報警窗口和播放報警聲音，報警信息得到調度監控人員確認后，報警聲音停止，依據自定義篩選條件來查看報警信息，并可根據報警嚴重性和持續時間長短向相應管理人員手機發送短信。

5)數據存儲壓縮。

監控聯網歷史數據經過壓縮后存儲，標準存儲時間為兩年，也可以自定義設置存儲時間，超時自動覆蓋;可按年、月、日等節點檢索，查詢速度快，支持數據周期異地備份。6)報警測點統計及曲線趨勢分析。可以對各礦異常測點和報警測點進行統計，形成統計報表，記錄監測數據最大、最小和平均值;并可在一個坐標內按日、周、月等形式繪制多個點的實時曲線、歷史曲線，預測曲線大致走向，分析存在的安全隱患，為調度管理提供決策依據。采用四級聯網模式構建的煤礦安全生產綜合監管系統的應用，實現了永煤集團對二十三對礦井的遠程實時監測，促進了瓦斯治理工作開展，節省了大量的人力、物力。該系統已成為預防煤礦瓦斯事故的重要科技手段，是煤礦生產的“安全管家”，對煤礦安全生產的多級監管發揮了重要作用。

5結語

通過統一的網絡平臺，充分利用當前先進的信息通信技術，永煤集團建設了煤礦安全生產綜合監管四級聯網系統，實現了對下屬礦井的安全監控系統和瓦斯抽放系統的有效監測，強化了對煤礦安全生產的集中調度管理，及時掌握煤礦安全狀況，為管理人員決策提供可靠依據，做到了提前預警，減少安全事故的發生，提高了企業安全生產監察水平，把煤礦瓦斯治理措施落到實處，切實保障煤礦的安全生產。

作者：王瑞海單位：永城煤電控股集團有限公司技術信息中心