山东省济宁市微山县欢城镇岱庄煤矿 山东济宁 272000
摘要：随着社会的进步，国家对安全越来越重视，安全工作的管理从“事中控制”到“事前预防”前移，多参数水文动态监测智能预警系统正是响应国家政策而出，突出对水害事故实现早发现、早预报、早防治，有效的增强了超前预防的能力。基于此，文章就智能预警系统在岱庄煤矿防治水中的应用展开详细的分析和探讨。
关键词：岱庄煤矿；智能预警系统；防治水
引言
多参数水文动态监测智能预警系统是利用计算机、通讯和传感器技术解决矿井水害防治的问题，是多学科领域与水文科学相结合的产物。能够直观地反映含水层的水文地质条件，长期监测多种水文参数。系统集水文数据的采集、处理、网络共享和水害预警及辅助决策于一体，采用现代化监测手段，实时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治，对保障煤矿的安全生产具有重要意义。
1背景
岱庄煤矿由于企业转型，停产达一年之久，井下的水文监测系统完全瘫痪，且监测系统落后，设备和线路均已老化，迫切需要改造升级。为确保矿井正常恢复生产，提高水害的预防能力，同时解决防治水人员少，现场观测工作量大等一系列问题。经调查研究，与西安欣源测控技术有限公司合作，在我矿装备了多参数水文动态监测智能预警系统。
2系统介绍
2.1系统概述
多参数水文动态监测智能预警系统是利用计算机技术、通讯技术和传感器技术解决矿井水害防治问题，是多学科领域与水文科学相结合的产物。能够满足《煤矿安全规程》中对于地下水动态监测的需求，直观地反映含水层的水文地质条件，长期监测多种水文参数。系统集水文数据的采集、处理、网络共享和水害预警及辅助决策于一体，采用现代化监测手段，及时掌握水文动态，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治，对保障煤矿的安全生产具有重要意义。
2.2系统结构
（1）整体结构
考虑到系统安全及稳定性，采用物理四层结构，实现了从数据采集、处理、超限预警及报警、数据的网络发布与应用，每一层都由软硬件两部分组成。
1）数据采集层（基层系统）：各种监测分站及传感器采集数据发送到水文监测系统主控站；2）数据处理层（中层系统）：数据库服务器/WEB服务器对数据的存储，数据上传控制站从数据服务器读取数据后的上传；3）集团公司内部访问层（高层系统）：集团公司内部具有访问权限的终端均可通过访问数据上传控制站实现系统的远程访问、查询等功能；4）省级（及省级以上）监察部门访问层（高层系统）：省级（及省级以上）监察部门通过指定的访问权限，实现系统的远程访问、查询等功能。
（2）数据采集层结构
基层系统分为井上和井下系统两部分，井上部分包括监测系统主控站，数据存储/备份服务器，地面遥测系统分站；井下部分包括矿用水文分站及相配套的水压、水温传感器，管道流量传感器，明渠泥位水位测量仪以及用于视频采集的防爆摄像仪等，基层系统采用树状星型网络拓扑结构。
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2.3系统组成和功能
2.3.1系统组成
（1）系统主站：通过数据通讯接口接收分站数据，将数据整理保存到磁盘，完成数据的显示、查询、编辑，对数据进行处理，生成各种报表并打印输出，绘制水压（水位）、流量、温度变化趋势曲线、直方图，网络上传监测数据，实时报警（声光报警、短信报警）和智能预测预警。
（2）系统分站：系统分站分为地面分站和井下分站，地面分站通过GSM无线通讯方式，连续或定时自动记录水文长观孔内水位（水压）、水温的变化情况，排水管道流量情况，明渠流量及泥位沉积情况，并利用GSM无线通讯模块将所测数据传送至主控站进行数据处理。自动气象监测站可以实现对降雨量，气压，风速，风向，温度、湿度的实时监测。
2.3.2系统功能
（1）地面/井下数据通讯接口功能：接收各类水文分站发来的水文数据，通过串行接口发送到系统主控站及系统备份站，并解释主控站发来的控制各类水文分站并进行相应操作的命令。
（2）数据处理主站功能：通过数据通讯接口发送命令或接收数据，将数据整理保存到磁盘，并上传到数据存储服务器；完成数据的显示、查询、编辑，对超限水文数据做出报警、预警提示；绘制水压（水位）、温度、流量变化趋势曲线、水位等值线图，生成各种报表并打印输出；由历史水位数据做出水位趋势预测，生成预测水位等值线图；进行水文数据的网络发布，各有关部门通过网络进行数据浏览；实时报警（声光报警、短信报警）和智能预测预警。
（3）数据存储、备份服务器功能：服务器是采用部件级冗余配置，硬件容错系统能够提供高可靠性，部件出现故障时无需停止服务器运行；发送命令给系统主控站，实时接收系统主控站发来数据，整理保存到磁盘，同时进行数据备份；对存盘数据进行网络发布，供数据上传控制站提取。
（4）数据上传控制站功能：双机备份，从数据存储、备份服务器提取数据；进行水文数据的网络发布，各有关部门通过网络访问进行数据浏览。
（5）各类水文分站功能：对数据进行采集、暂存、显示，通过GSM网/自建无线通讯网/通讯电缆将数据传输到系统主控站。
（6）数据处理软件功能：通过遥测主站发送命令或接收数据，将数据整理保存到磁盘；完成数据的显示、查询、编辑，对超限水文数据做出报警提示；绘制水压（水位）、温度、流量变化趋势曲线、水位等值线图，生成各种报表并打印输出；由历史水位数据做出水位趋势预测，生成预测水位等值线图；进行水文数据的网络发布，各有关部门通过网络进行数据浏览。
3系统建立
根据我矿的实际情况，与西安欣源测控技术有限公司合作，在我矿装备了多参数水文动态监测智能预警系统。
系统服务器和主控站布置在调度室，通过数据通讯接收数据，将数据整理保存到磁盘，并上传到数据存储服务器，完成数据的显示、查询、编辑，对超限的水文数据做出报警、预警提示。
井上传感器两个，1#传感器位于综合楼楼顶，通过通讯线连接到分站，实现了对降雨量的实时监测。特别是雨季期间，及时掌握降雨量，为停产撤人和矿井的安全生产提供依据，确保安全度汛。2#传感器位于工广西南角的奥灰钻孔内，通过GSM无线通讯方式，定时自动记录水文长观孔内水位（水压）、水温的变化情况，为奥灰水的防治提供了技术参数。
井下两个分站，六个传感器，分站通过通讯线连接到主控站，各传感器通过通讯线连接到分站。1#分站位于副井车场，传感器位于水仓入口，可以实现对矿井涌水量的在线监测。2#分站位于425泵房，两个传感器分别位于425水仓的内外环入口，可以实现对四、五采区涌水量的在线监测；三个传感器位于集中皮带头的清理巷道内，可以实现对三灰、十四灰和奥灰含水层水位的在线监测，为矿井的防治水基础工作的开展提供了数据的支撑。
4讨论
该系统实现了对降雨量、主要含水层的水位和主要出水点的涌水量的在线监测，减少现场观测的工作量，有效缓解我矿人员配置少，防治水专业人员紧缺的现象。同时，该系统的使用，极大程度的提高了矿井水害的预防能力。随着社会的进步，国家对安全越来越重视，安全工作的管理从“事中控制”到“事前预防”前移，多参数水文动态监测智能预警系统正是响应国家政策而出，突出对水害事故实现早发现、早预报、早防治，有效的增强了超前预防的能力。随着该技术发展，运用到了越来越多的煤矿、越来越多的行业，有很好的推广意义。
参考文献
[1]王晶.煤矿防治水工作[J].中国建材科技，2014（06）：125+128.
[2]卫岩峰.浅析煤矿防治水工作的对策[J].科技创新与应用，2015（28）：167.
论文作者:杜磊,苏保平,王飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/19
标签：数据论文; 水文论文; 系统论文; 水位论文; 水害论文; 分站论文; 传感器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第25期论文;