付 京

（冀中能源峰峰集团有限公司，河北 邯郸 056107）

引言

煤矿安全监控系统在防范煤矿安全事故方面发挥着重要的监测、预警作用[1-2]。2016年12月，国家矿山安全监察局印发的《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（以下简称5号文）提出了明确的要求：煤矿安全监控系统应与人员位置监测、应急广播等系统实现多网多系统融合功能。实现监控数据的共享联动，利用多个系统之间的实时联动解决“信息孤岛”问题[3]。在多系统融合方面，5号文提出了地面和井下两种融合方式。目前，由于煤矿都已经安装了人员定位、应急广播等系统，井下融合方式会导致重复投资、成本增加[4-5]。因此，本文结合煤矿安全监控系统升级改造后的技术成果，探讨了不同业务系统之间数据交互的原理，并针对实际应用中存在的问题，提出进一步优化改进的思路。

1 安全监控多系统融合内容

煤矿安全监控地面多系统融合即在应用层（监控主机）融合，通过平台软件完成各监控系统数据的采集和分析，从而实现各业务系统的融合展示与联动控制。

1）多系统数据融合。以《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ 6201—2019）和煤矿实际需求为指导，确定各业务系统融合的数据，安全监控作为多系统融合的主体，应将其监控数据全部接入，具体明细如表1所示。

表1 多系统数据融合明细表

2）数据交互分析处理。将安全监控、人员数据及设备运行情况等数据接入到系统融合平台，对数据进行存储、分析处理，在软件中实时显示和操作，实现各系统间的信息共享。

3）GIS与监控系统融合。利用GIS技术将安全监控、人员定位等系统融合，GIS界面展示了安全监控、人员管理和应急广播设备信息和状态显示，遵循“一矿一图”的基本要求。

4）应急联动。在井下采掘工作面出现瓦斯超限、断电等须立即撤人的紧急情况时，自动与人员定位、应急广播等系统联动，提高作业人员安全避险的及时性和有效性。各业务系统控制的主要内容包括：安全监控系统控制甲烷超限声光报警和甲烷电风电闭锁、人员定位系统通知人员撤离或呼叫（通知回电话）、应急广播系统播放特定内容，进行全矿广播、应急单播等。

2 安全监控多系统融合方案

提出了一种安全监控多系统融合实现方案，并对系统间数据交互原理和不同业务系统间联动应用效果进行分析。

2.1 多系统融合平台架构

作为煤矿多系统融合主体，安全监控系统厂家通过向第三方厂家提供数据库服务器地址、数据库及融合接口登录用户名、密码等信息，实现人员定位等系统数据的实时采集。数据中心模块是整个融合平台的决策大脑，负责对设备运行状况、人员定位和监测环境所采集的数据进行线性校正、超限判别以及逻辑运算等分析处理，并通过GIS软件与安全监控系统的融合，实现实时图形和数据展示、历史曲线、报警数据查询等功能。考虑煤矿安全监控多系统融合场景，从稳定性、普遍性、跨平台、实现、调试、透明度、难度和环节等多个方面进行综合分析，最终选择Microsoft SQL Serve数据库作为数据交互的载体[6]。系统融合平台架构见图1所示。

图1 多系统融合平台架构

2.2 系统数据交互分析

为保证安全监控类系统融合与应急联动的可靠性，系统间数据交互的方式起着决定性作用。数据交互主要分为数据融合上传和联动控制互动。

1）数据融合上传。以人员定位系统为例，作为被融合的第三方业务系统，该系统厂家需按照融合协议开发接口程序，通过安全监控系统厂家分配的融合用户名和密码调用名为Fusion Login In的存储过程进行登录。调用实时数据上传开始的存储过程，存储过程名称命名为Update_Staff Real Dev_Start。循环调用数据上传存储过程，上传数据，每调用一次上传类数据的某一条数据，该存储过程命名为Update_Staff Real Dev，该类数据上传完成后调用Update_Staff Real Dev_Start配对的Update_Staff Real Dev_End存储过程，重复上述步骤，直至该类型数据全部上传完毕，整个数据融合上传流程如图2所示。

图2 数据融合上传流程

2）数据联动控制。被融合的第三方业务系统定时向融合接口提交数据，通过调用名为Inter Control_Get Command的存储过程获取当前需要联动的控制指令，根据指令实现本业务系统的联动，最后调用名为Inter Control_Complete的存储过程返回联动执行的结果。联动控制与图2所示的数据融合上传原理基本相同，在此不再赘述。

2.3 应急联动控制分析

煤矿安全监控系统通过制定标准的数据融合协议，规范了人员定位和应急广播等系统数据的集成标准，各业务系统以数据库为载体，交互获取安全监控系统提供的应急预案信息来实现应急联动。具体联动流程如图3所示。

图3 应急联动流程图

矿井采掘工作面甲烷传感器（T1）和回风流甲烷传感器（T2），负责井下生产环境中甲烷浓度的实时监测，并在中心站软件预设T1和T2的报警、断电阈值。当工作面发生瓦斯超限时，按照平台软件所预设的逻辑关系，甲烷传感器将信号传输至该地区的人员定位分站和断电器，定位卡发出声光报警（撤人命令）的同时，断电器执行闭锁断电，中心站调度人员通过GIS图显示页面，及时了解现场甲烷浓度、电气设备断馈电情况和人员撤离位置信息，做出合理的调度和指挥，有效杜绝了井下作业人员漏撤或撤离不及时等情况的发生。此外，煤矿井下是一个特殊的工作环境，空间狭小、矿尘大、淋水溅水造成湿度大，电磁干扰复杂且严重，造成伪数据、冒大数导致的各业务系统间应急联动误报警或响应不及时等问题。当通讯线缆发生挤断、短路进水等意外状况时，会导致整条线路通讯中断，故障影响范围大、处理时间长。因此，可对井下监控分站设计开发无线路由传输功能，一方面，可减少通讯线路巡查维护工作量，达到减人提效目的。另一方面，当一台设备线路出现故障时，分站可关闭该通道，从而大幅减小故障的影响范围。

3 结论

在煤矿安全监控多系统融合内容层面，从国家政策、煤矿现状等角度分析，确定了系统融合应考虑的主要业务系统及其交互数据，并通过地面融合平台实现了系统间的应急联动，促进煤矿智能化发展。通过对业务系统数据交互、应急联动控制原理分析，研究了系统融合方案的可行性和应用效果，并针对实际应用过程中存在的问题提出优化改进方法，进一步提升监控数据交互和传输的高效性、安全性。