煤矿井下危险源识别预警系统的设计

摘要：该文分析了煤矿安全管理的现状，讨论了实现煤矿危险源识别与评价的必要性，详细介绍了系统的实现原理、系统架构及主要功能。系统建立了危险源识别预警框架，实现了对重大危险源的管理、监测、预警及处理闭环，可切实提高危险源管理的透明度及闭合处理的质量。

关键词：危险源；危险源识别；预警

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）34-0124-03

Abstract： This paper analyzes the present situation of coal mine safety management， discusses the necessity of realizing the hazard identification and evaluation of coal mine， and introduces the realization principle， system structure and main function of the systemin detail.The system establishes the hazard identification early warning framework， realizes the management， monitoring， early warning and processing of closed loop for the major hazard sources， and can effectively improve the transparency of the hazard management and the quality of the closed treatment.

Key words： hazard； hazard identification； early warning

目前，我国煤矿企业的安全生产状况依然十分严峻。根据1998～2002年5年间的全国企业职工伤亡事故统计，各行业共死亡66406人。其中仅煤矿企业就死亡31233人，占到各行业死亡总数的47%以上。而且煤矿重、特大事故的发生频率也远远超过其他行业，每年全国煤矿发生一次死亡10人以上的事故就近50起。重大恶性事故的频繁发生，不仅给人民生命和国家财产造成巨大损失，而且还产生了恶劣的社会和政治影响。近年来，国家一直十分重视煤矿企业的安全生产，先后颁布了各类法律、规程、条例，投入大量资金改进矿山生产设备，对主要灾害的预防开展攻关研究，这些措施为改善煤矿企业的安全生产状况发挥了重要作用。相比而言，我国对煤矿重大危险源的辨识、评价技术研究不够，致使在煤矿安全生产中难以准确地把握煤矿生产系统中的重大隐患及薄弱环节，难以采取针对性的预防措施，这也是目前我国煤矿事故多发的主要原因之一。

由于存在着各种不确定因素，使得煤矿生产中面临着各种风险，能否对这些风险预先进行识别、评估，进而进行有效的管理、控制，对煤矿安全生产有着重要的影响，迫切需要进行煤矿安全管理的相关研究。想要达到这个目标，首先要辨识危险源，并对其进行合理控制，预防风险的出现，然后要对已知的危险源进行持续地监测，同时辨识系统中可能出现的新的危险源，在对已知风险预控失效或出现新的风险时，能及时作出反应，对风险进一步进行分析、预警，并加以控制或消除，遏制其扩散演变为事故，造成损失。

目前，煤炭行业中也正在大力推进重大危险源识别及预警体系的建设。因此，在煤矿建设危险源识别预警体系势在必行，我们需要建立危险源识别预警系统框架，实现对重大危险源的管理、监测、预警、监督体系。本系统针对煤矿瓦斯、顶板、地质构造、机电设备等危险源，综合运用标准对照法、事故树分析法等危险源辨识方法，辨识存在于煤矿危险源的不安全因素，构建危险源及不安全因素库，并对目前已知的隐患进行分析、分类，实现煤矿井下危险源与危险因素的统一管理。实现煤矿井下瓦斯和顶板等重大危险源在线实时监测，建立识别和预警模型，识别重大危险源的不安全状态，并对预警进行分级，实现对危险源的实时预警。实现对重大危险源点和企业安全管理状况的双重监督，实现规范化的预警处理与闭合流程，提高危险源管理的透明度及]合处理的质量，为煤矿企业的危险源管理提供一定的思路和借鉴。

1系统原理

本系统的重点是形成一个闭环、动态、完整的数据处理和识别、评价流程，见图1。

危险源识别的本质是识别危险源的不安全状态，首先通过瓦斯、顶板、地质构造、机电设备几类危险源的分析，建立危险源识别模型，确定每类危险源包含的危险因素、安全隐患及其预警模型，确定预警模型逻辑运算需要的数据。

根据危险源识别模型需要，构建掘进工作面、综采工作面、机电设备、日常工作等基础对象模型，围绕构建的基础对象模型，将日常的生产进尺数据、瓦斯指标、传感器调校、巡检记录、设备检修记录等统一处理，结合集成的安全监控、顶板压力监测、电力监测等系统的数据，进行危险源预警的实时运算。

系统产生的预警信息通过WEB方式进行，用户浏览系统时可收到预警提醒；预警产生后会自动触发预先设定的处理流程，处理流程中涉及的部门、用户可以收到任务提醒，实现规范化的预警处理与闭合流程。

2实现方案

2.1总体架构

系统总体构成如图2所示，煤矿井下危险源识别预警系统分为数据集成模块、预警处理模块、消息处理模块、流程处理模块和预警系统UI等几部分。数据集成模块主要处理由现场子系统、全矿井综合自动化、设备管理系统、本质安全矿井体系支撑系统等系统数据的实时采集。预警处理模块通过对地质、设备、环境等危险源信息的管理，根据系统中设定的分级预警方案和分级预警指标设计各种动态分析模型，使模型与每一个危险源监控点关联，判断危险源状态、判断是否预警及预警级别。系统UI负责系统信息、预警信息的实时浏览与查询，根据预警类型及级别关联相应的规程规定，当有预警时自动显示相应的制度与处理措施。工作流引擎主要负责预警流程的发起、处理、监控与闭合，图形化工作流程作为规范预警处理流程、提高预警处理效率、监控预警处理流转状况的工具，是本系统预警处理预警流程的核心。消息处理模块根据系统配置，对预警信息进行组织，并进行信息的调度、控制和，并与短信平台、消息客户端等进行有效的交互，提高相关单位与各业务科室的协同处理能力，加快预警处理速度。

2.2危险源模型

针对煤矿井下存在的瓦斯、地质构造、设备、顶板等危险源，根据现场了解的实际情况，主要包括通过标准对照法、工作任务分析法、事故树分析法等方法识别出的危险源及评价指标，结合本质安全矿井支撑体系与本系统中相关的隐患分布情况，设计出以示意图形结合表格的模式展示的危险源模型，主要包括易于说明原理的图示与各类指标的具体描述，以图片的方式展示危险源模型。

本系统中提到的危险源主要是围绕煤矿井下的主要生产对象――工作面展开，主要涉及工作面的瓦斯、环境参数、地质构造、顶板压力等，其中设备危险源随煤矿生产过程进行延伸，扩展到提升、电力等系统。

本文以地质构造与机电设备为例，列出危险源模型的评价及预警指标，如图3、图4。

3主要功能

系统构建了多种危险源模型，建立了危险源及危险源指标库，实现了对综采工作面、掘进工作面、机电设备、日常工作、收尺进尺、瓦斯指标等基础数据的填报与管理，实现了瓦斯、顶板、皮带、电力等监测监控系统数据的集成，并将系统中所有可用的数据、参数、指标等变量化，一起参与到危险源管理评价预警体系，实现了对危险源的实时监测，并对产生的预警进行实时的提醒，现了预警处理流程从发起、流转、执行、跟踪到完成的规范化的流程闭环管理。

系统主要具备以下功能及特点：

1） 系统具有危险源隐患基元库，将危险源管理相关标准（煤矿安全质量标准、煤矿安全规程、煤矿安全监察条例等）、规章制度、操作规程等分类表格化，可为危险源辨识工作提供参考，也为煤矿企业的危险源管理提供一定的思路和借鉴。

2） 煤矿井下危险源的识别，围绕煤矿瓦斯、顶板、地质构造、机电设备等危险源，识别重大危险源及其不安全状态，构建危险源及影响因素库。并提供了易于说明原理的图示与各类指标的具体描述，可为危险源预警指标的识别与定义提供参考。

3） 煤矿井下危险源的预警，针对危险源的不安全状态建立预警模型，通过实时计算和分析，实现对危险源的实时预警。系统建立了危险源预警指标管理体系，将系统中的所有可用资源变量化，并且都可以作为评价指标，参与到危险源的预警评价中。

4） 通过列表、图形等方式实现煤矿井下瓦斯、顶板、地质构造和机电设备重大危险源的在线监测。系统提供图形化的危险源监测功能，可以直观的了解危险源的分布情况、特定危险源的位置及实时状态。

5） 流程定制与管理，实现危险源预警处理流程的灵活定制及规范管理，实现预警处理的闭环，可实现预警处理流程从发起、流转、执行一直到完成闭合的整个过程的追踪。

6） 数据统计分析，对系统中的数据及结果进行综合统计及分析，并以各种图表的形式展示。

4结束语

能源是国民经济的基础，我国一次性能源70%以上来自于煤炭，建设高产高效自动化安全生产矿井是当今世界煤炭生产发展的主流。本系统通过建立危险源识别预警体系，实现对重大危险源的管理、监测、预警、监督；危险源预警可启动相应的预警处理流程，并可实现与短信平台、OA等进行有效的交互，实现规范化的预警处理流程， 可有效提高煤矿对井下危险源的管理水平，提高煤矿生产过程中风险评价、风险预警和动态控制的效率和可靠性。

参考文献：

[1] 吕鹏飞，郭军.我国煤矿数字化矿山发展现状及关键技术探讨[J].工矿自动化，2009（9）.

[2] 吴泉源，史殿习.信息系统及其综合集成技术[J].计算机工程与科学，2009（3）.

[3] 贺耀宜.煤矿本质安全支撑体系平台研究[J]. 工矿自动化，2012（11）.

[4] 王永强.本质安全信息管理系统的研究[J]. 工矿自动化，2011（6）.

[5] 陈小林.煤矿安全隐患量化管理信息化的研究[J].工矿自动化，2010（12）.

[6] 中国安全生产协会注册安全工程师工作委员会、中国安全生产科学研究院.安全生产管理知识[M].北京：中国大百科全书出版社，2011.