摘要：安全生产监测系统是数字化矿山的重要组成部分。本文介绍了实现数字化面临的问题，分析了数字化矿山系统的结构，并提出了安全监测系统应用的研究。
关键词：数字化矿山；安全监测；信息系统
数字化矿山的发展为煤矿企业信息化建设加快了步伐，而综合监测系统是数字化矿山体系中的核心模块。此外，安全监测系统是数字化矿山生产、安全及管理过程中的一个实时监控系统，通过该系统能使管理层快速、及时、准确地获取生产相关的数据，提高决策的科学性，从而避免因决策失误而造成的安全事故和财产损失。
一、实现数字化面临的问题
虽然数字化矿山技术在煤矿管理中有着极好的应用前景，但在实施该技术的过程中仍需克服许多问题。
1、人的观念问题。它是实现我国煤矿数字化的最大障碍，目前煤矿的主要决策者和主要技术人员大多已习惯采用熟悉和固有的工艺和技术进行生产，新技术虽已产生，但它只是近年才兴起的，虽然新技术新工艺对生产有着莫大的好处，但因为人们对新事物的本能恐惧和拒绝数字化采掘技术的应用，使得数字化对矿山技术的应用推广有一定的负面影响。
2、专业人员的培养问题。数字化矿山技术是一种多学科的高交叉整合产生的技术，所以这不仅需要相关的煤矿专业背景，并需要掌握先进的数学分析和计算机编程，及其他具有各种专业能力的复合型人才。
3、各类设备和数据统一标准的问题。1）矿山每个系统产生的数据是多格式多标准的数据，其兼容性差，在同一的平台上进行分析处理较难。2）煤矿使用的各种设备在设计制造的过程中，没有充分考虑到数字化应用的问题，导致较多的设备很难纳入数字化监测控制系统中。
二、数字化矿山系统结构
数字化矿山应用系统由以下几部分组成：用户信息门户（用户访问层）、统一身份认证和资源加载系统、全面实时监控系统、可视化管理空间、综合服务、数据处理层、数据资源层、生产业务应用系统（安全监测系统、束管系统、主运三遥、通风三遥、供电三遥、排水三遥等）。
系统设计采用软件系统集成的概念，并根据各业务应用软件的原始数据库设计和软件功能加载应用程序。在数据环境分析的基础上，建立数据标准，统一IP平台上的数据，并保证IP平台上数据的一致性。
通过数据访问层统一接口，以不同的方式实现不同厂商系统的数据采集；实现信息访问底层数据库的独立性；实现不同业务、不同技术、不同物理存在形式的数据库最终以标准数据的形式在IP平台上得到统一，从而保证系统的灵活性，有利于各个数字化矿山软件应用程序的升级。数据访问层也实现了对不同数据库的读写权限和规则的控制，有利于系统的安全性和稳定性；通过统一的身份认证解决各个系统之间不同的数据链之间的业务联系和资源的载入。
系统从业务上将其分为两大功能区，综合监测系统和可视化管理空间。综合监控系统为用户提供基于丰富的图表形式和业务处理模式的简洁、专业的监控内容；可视化管理空间结合多种GIS将矿山的生产带到IP网络中，提供视觉实时报警、定位、测距等功能；管理者通过综合监测系统和可视化管理空间管理数字化矿山的各种业务和信息。
通过综合监测系统和可视化管理空间的数据联动，对分散在矿山内各个生产应用系统的信息和各个业务数据库中的信息实现整合、可视化的统一查询、统一管理和统一接口。
三、安全监测系统应用
1、监测系统结构。
煤矿安全生产的重要因素是要将煤矿生产中的多业务监测信息实时、准确地传输到地面通信网络系统中，使地面的生产管理和安全监控系统可以实时了解生产调度和安全生产所需的各种信息，从而做出及时、准确的决定。
基于光纤环网的煤矿企业综合自动化监控系统的结构如图1所示。整个监控系统采用光纤环网的系统结构，主干传输速率可以达到10/100 M自适应，具有环网的冗余功能，通讯可靠性较高。矿井的主要通信主干为宽带光纤传输，分支电缆采用双绞电缆传输。
图1 煤矿综合监测系统结构图
第一级是管理层，位于地面监控中心，是整个监测系统的核心。主要负责整个系统设备和监测数据的管理、定义配置、实时数据（包括图像、声音）采集、分析处理、存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、图像编辑、网络通信、子系统兼容管理等任务。网络终端完成异地共享系统各种监测信息，它以数据、图形、图像、声音等方式显示安全生产信息，查询各类数据报表，为管理人员提供决策数据，主要安装在领导和主要业务部门，与监控中心的连接以太局域网的标准方式，TCP/IP的网络协议。
第二级是控制层，它是基于光纤环网的工业信号宽带综合传输网络的重要组成部分。其主要完成对传感器、摄像头等所监控的数据采集、数据预处理、分类显示、报警、控制、与地面中心站的数据通信、所接传感器的集中供电等。将井下全部实时数据监测、监控系统，包括各种生产监测控制系统，视频图像（工业电视）系统、电话音频（调度电话及广播）系统，统一通过“三网融合”（数据网络、音频网络，视频网络）模型进行可靠的信号传输。网络结构有环形、星形、总线形、树形等多种形式，与其他形式的网络结构相比，环网结构具有自愈性、可靠性高的优点，井下环境条件恶劣，尤其是信道的故障率最高，建议控制层使用RPR（弹性分组环网）结构，能极大地提高矿井自动化系统的可靠性。
第三级是设备层，此层主要为各类模拟量传感器、开关量传感器、图像摄像头及断电控制器与其他设备，它是整个监测系统终端设备的前沿，负责对各监测点（各采掘面、车场、风井、泵房、变电所、回风巷、运输等）的数据采集、图像采集、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。
2、监测管理信息系统。
煤矿安全生产监测管理信息系统主要包括远程煤矿安全信息监测系统模块、二维GIS空间煤矿安全生产监控模块、矿井通风安全分析系统模块、工业网络与IP网络之间的互联单向安全隔离、煤矿安全监测视频、短信系借助计算机软件，实现对设计模拟和数据验证，保障设计的可行性，数据的真实性。进而规避一些安全问题与可靠性。
3.3提升部门联动性
针对地基设计和岩土工程勘察过程中，需要保障各个部门之间的沟通与交流。可借助内部网络，提升各个部门交流与沟通，促进信息的交流共享，提升沟通的有效性。另外，为增强部门的联动性，需要明确各个部门职责，合理划分职权，进而确保地基设计及岩土工程勘察的顺利。
此外，具体的地基设计需要注意设计对周边的影响，加强对区域性的研究，设计人员要在自然环境和地质环境的基础上，展开设计内容。且设计完成后，可借助BIM技术，实现对设计的仿真模拟，从而及时发现设计中存在的问题，并改进与完善，保障设计可与区域相融合，进而减少岩土工程的不良影响。
结束语：
本文研究分析地基设计和岩土工程勘察过程中常见问题及对策，先简单对地基设计和岩土工程勘察的相关内容进行分析，再结合具体内容对准备工作问题、制度问题和配合问题等进行分析。针对这几项问题，提出完善前期准备、强化制度建设、全面信息交流，保障地基设计与岩土工程勘察的质量可以得到提升，从而保障岩土工程设计和勘察的质量，使得岩土工程能够更为符合实际情况，功能性与安全性均可得到控制，更好的造福于人类。
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论文作者:冯海鑫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/10
标签：数据论文; 矿山论文; 系统论文; 监测系统论文; 岩土论文; 地基论文; 煤矿论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;