基于四级联网模式的煤矿安全论文

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1联网平台设计

1.1四级联网平台设计

为保证数据传输链路的安全可靠，实现瓦斯治理的多级监控，永煤集团对河南省内所属瓦斯矿井安全监控系统和瓦斯突出矿井抽采计量监测系统进行了四级联网设计。系统整体设计采用四级网络架构，由上级集团系统、永煤集团联网系统、区域子公司联网系统、矿井监控系统组成，在集团公司、煤业公司、区域子公司、矿井四个区域之间组建以虚拟专用网络(以下简称VPN)设备为连接单元的虚拟城域网。区域子公司与所属矿井之间通过局域网进行数据传输;使用十兆互联网线路与上级煤业公司进行传输。作为煤业公司，永煤集团使用了百兆线路与上级集团公司互联，使用了十兆线路与下属区域子公司互联建立虚拟专网进行数据通信。

1.1.1上级集团联网系统设计

上级联网系统主要负责系统接收、存储所有矿井监测监控数据，信息存储量较大，采用中等配置的IBM小型机外挂存储阵列设计。由于联网系统对数据传输实时性要求较高，上级系统与下一级系统联网时采用两台VPN设备互为备用方式，避免单台设备故障引起的网络中断，保障矿井信息数据实时传送。永煤集团联网系统、区域子公司联网系统与上级集团系统联网结构设计相似。

1.1.2矿井联网系统设计

矿井联网系统实现了井下现场环境的信息采集及上传，井下设备包括防爆网络交换机、分站及电源、甲烷、一氧化碳等各类传感器。地面设备部署在调度中心机房，包括监控工控机、传输接口、操作员工作站等，采用双回路供电模式，并配备大于3h不间断电源系统。监控主机通过光缆接收传感器采集的数据，到矿方监控系统，同时通过矿端局域网将数据上传到区域子公司联网系统。

1.2网络安全设计

在系统网络安全方面采取了严格安全措施，各级服务器区与其公司内部办公网之间以直连模式部署防火墙，配置了多种安全策略;在监管系统服务器与公司其他业务服务器之间部署物理隔离网闸，配置准入策略，只允许调度监控人员和主管负责人账户访问;并划分了单独VLAN及IP地址段，保障综合监管服务器操作系统安全，避免恶意篡改数据，防止非法入侵。从网络安全部署可以看出，系统硬件主要包括:监管系统服务器、物理隔离网、网络交换机、公司内网网络、其他业务服务器、防火墙、商机联网系统等，这些组件构成整个监管系统硬件。

2硬件设计

2.1数据服务器部署

数据服务器用于实时采集矿端监控数据，并向上级联网系统传送数据，服务器故障会导致整个系统瘫痪，现场瓦斯监测处于失控状态，严重影响调度与决策，因此数据采集服务器采用了双机热备模式进行部署。两台服务器之间通过双绞线不间断发送检测信息，始终保证有一台数据服务器能处于正常工作状态，确保系统稳定工作。

2.2数据存储中心及系统

数据存储中心用于存储矿端上传的实时数据、报警数据、系统运行日志等，采用数据服务器与磁盘阵列通过网络核心交换机互访方式组建，以保证系统运转的稳定性，数据存储的安全性。使用企业版SQLServer2008数据库软件对系统数据进行按月全部备份、按周增量备份。系统使用配置双千兆网卡的WEB服务器，向公司内、外网信息网站，为客户端访问系统提供服务。

3软件设计

3.1安全监控系统数据信息设计

安全监控系统可以实时传输井下CH4浓度数值、CO及CO2浓度数值、风速及压力、传感器状态、局部和主通风机开停状态信息等，设定甲烷超限报警条件。

3.2瓦斯抽采计量监测系统数据信息设计

瓦斯抽采计量监测系统主要用来在线计量甲烷抽采量、抽采率、煤层透气系数、流量、温度、抽放泵状态、阀门状态等，并实现抽放泵和阀门控制等功能。

4安全生产综合监管联网系统的应用

与传统的安全监控系统相比，基于四级联网模式的煤矿安全生产综合监管系统是新技术应用的产物，采用了服务器异步通信技术、权限控制、日志管理等技术手段，实现了不同系统间实时通信和WEB数据动态显示，可显示重要传感器的安装位置、类型、通信状态，除具备安全监控和瓦斯抽采系统的常规功能外，还具有如下功能。

1)自定义接入矿井功能。

根据公司需要增加新矿井安全监控、瓦斯抽采数据的接入，满足集团公司的长期发展需要;增加权限管理功能，只有主要管理人员才能够对系统进行操作，保证系统安全可靠的运行，并能实现异常操作的追忆。

2)网络故障诊断功能。

系统利用各级联网丰富的软硬件资源实现对四级联网平台运行及数据传输情况进行自我诊断，当某个设备或线路出现异常时，系统可以快速、准确的定位故障点，为工作人员的管理维护工作提供依据。

3)数据断点续传功能。

当某级服务器或网络出现故障，与集团公司服务器数据传输中断时，系统会自动将数据暂时保存到矿端监控主机，待服务器或网络恢复正常后，再将未上传数据传输到上级服务器。

4)统一的超限报警平台。

当瓦斯浓度超限时，系统信息网站会自动弹出报警窗口和播放报警声音，报警信息得到调度监控人员确认后，报警声音停止，依据自定义筛选条件来查看报警信息，并可根据报警严重性和持续时间长短向相应管理人员手机发送短信。

5)数据存储压缩。

监控联网历史数据经过压缩后存储，标准存储时间为两年，也可以自定义设置存储时间，超时自动覆盖;可按年、月、日等节点检索，查询速度快，支持数据周期异地备份。6)报警测点统计及曲线趋势分析。可以对各矿异常测点和报警测点进行统计，形成统计报表，记录监测数据最大、最小和平均值;并可在一个坐标内按日、周、月等形式绘制多个点的实时曲线、历史曲线，预测曲线大致走向，分析存在的安全隐患，为调度管理提供决策依据。采用四级联网模式构建的煤矿安全生产综合监管系统的应用，实现了永煤集团对二十三对矿井的远程实时监测，促进了瓦斯治理工作开展，节省了大量的人力、物力。该系统已成为预防煤矿瓦斯事故的重要科技手段，是煤矿生产的“安全管家”，对煤矿安全生产的多级监管发挥了重要作用。

5结语

通过统一的网络平台，充分利用当前先进的信息通信技术，永煤集团建设了煤矿安全生产综合监管四级联网系统，实现了对下属矿井的安全监控系统和瓦斯抽放系统的有效监测，强化了对煤矿安全生产的集中调度管理，及时掌握煤矿安全状况，为管理人员决策提供可靠依据，做到了提前预警，减少安全事故的发生，提高了企业安全生产监察水平，把煤矿瓦斯治理措施落到实处，切实保障煤矿的安全生产。

作者：王瑞海单位：永城煤电控股集团有限公司技术信息中心