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摘要：在矿井生产中，实现对瓦斯涌出和浓度变化的有效监测是确保矿井生产安全的重要手段。以此为着手点，针对煤矿瓦斯远程监控系统开展设计分析。在对瓦斯远程监控系统进行总体构成分析的基础上，从硬件设计和软件设计两方面对瓦斯监测系统开展分析探究，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。
关键词：矿井；瓦斯远程监测；系统设计；硬件设计；软件设计
0引言
在井下煤炭回采过程中，瓦斯作为必然的伴生物，一直是威胁井下作业人员生命安全和井下回采作业正常有效运行的重要因素[1]。有鉴于此，设计行之有效的矿井瓦斯远程监控监测系统，以实现对井下瓦斯涌出情况的有效监测，及时发现和有效排除瓦斯安全隐患，保证矿井生产能够安全、规范进行。
1远程监控系统设计分析
井下瓦斯监控系统的构建基于传输网络和传输设备，其中，传输网络主要指拓扑网络，传输设备主要指服务器和网络交换机[2-4]。
1.1传输网络
井下瓦斯远程监控系统将计算机作为构建传输网络的依托[5]，由各个网络节点与通讯链条相互构成，其各结点的连接采用拓扑结构，最为常见的拓扑结构主要包括星型结构、环形结构和总线结构。
1.2网络交换机
系统网络交换机选用以太网交换机，整个网络运行的宽带借由交换机送至各工作区域。交换技术选用端换、信元交换和桢元交换3种形式，以满足井下不同作业环境的使用需求，确保信息传输的有效性，保障传输质量。1.3服务器服务器主要指用于向各个工作区域工作者提供网络服务的计算机装置。由于矿井瓦斯监控系统的服务器必须长时间持续运行且需要对监控数据进行实时的有效存储，所以，必须选用稳定性强且运行质量高的服务器。
2远程监控系统设计原则与依据分析
2.1设计原则
2.1.1安全性和稳定性
瓦斯远程监控系统设计使用的硬件装置必须能够充分保障整个系统运行中的网络数据安全，同时，当同步在线服务端设备较多时，网络硬件设施必须能够有效承载多设备运行，维持系统运行的流畅度和有效性。
2.1.2管理与维护的便捷性
鉴于井下生产作业环境的复杂性和恶劣性，瓦斯监控系统在井下的使用不可避免会遇到各种问题。针对运行故障，系统应当具备一定的自检功能，实现对故障类型和位置的快速诊断判定，并能够自行提供一定的指导，以便于快速修复故障。
2.2设计依据
井下瓦斯远程监控系统的构建必须实现对整个矿井生产场所的全覆盖，同时，各个工作区域之间要能够进行快速、高质的信息交互，便于作业技术人员实时指导井下生产，提升作业效率和有效性。整个矿区预计共需布设瓦斯监测站点3个，各站点之间具备2M流量的物理隔离，确保在满足系统整体网外运行需求的同时，各监测点具备独立的2M网络，以保证站点内运行的流畅性和有效性。
3远程监控系统硬件设计分析
此次所设计的瓦斯远程监控系统选用SDH设备（光传输设备）作为系统主干传输线路。
3.1硬件设计思路
3.1.1便于管控
SDH设备（光传输设备）历经多年的发展升级，相关技术已经十分成熟完备，将其应用到远程监控系统中，只需确保网络资源使用的合理有效，便可确保各个工作区域之间远程通讯的高质、高效。
3.1.2留有一定的升级拓展空间
随着矿井井下生产的持续进行，回采作业的深度与广度均会持续增加。在这种情况下，井下瓦斯远程监控点的数量必然会随之增加，这就需要在监控网络设计搭建之处预留一定的升级拓展空间，以便于满足后期监测点的增设需要。
3.1.3具备较高的服务质量
所设计的监控系统必须具备高标准的多媒体设备，可提供多媒体服务。
3.2具体设计分析
3.2.1主干网路设计
主干网络概指由地面监控总站所发出的网络，其主要包括传输网构架和节点两部分，运行时通过光缆进行信号传输。同时，为了保证信号运行的稳定性，还需增补适量的STM-1数据信号，其所用主服务器为xSERIES460型。
3.2.2二级网络
二级网络主要指自监测中心向各个监测点发出的网络，其与下级监测点的连接选用并联的方式，这不仅能够提升有源网络运行的灵敏度，还能最大程度确保系统信号传输的稳定性。所选用的二级网络设备为OTS-A04型光端机，其不仅结构简单、稳定性强、体积小巧，还具备集控功能，可有效适应多种作业环境，适用于井下复杂环境的网络小容量交换。
4远程监控系统软件设计分析
4.1数据采集
矿井瓦斯远程监控系统运行的主要功能是对井下作业时的瓦斯浓度进行监测，主要采集的数据包括CO浓度、瓦斯浓度、风速等，采集到的数据需实时传输至地面控制站，通过中心服务器的分析研判后，发出相应的应对指令，以指导井下生产。
4.2数据传输
监测所得的各项数据通过监测传感装置导入客户终端，经过客户终端配套软件的处理识别后，筛选需要上报的有价值信息传输至上一级。
4.3信息反馈
远程监控系统实时反馈所得数据，依照上述步骤传输至服务终端后，由服务终端对传入的数据进行辨识、分析，最终做出研判。研判结果与预设的预警阈值进行比对，当其处于安全范围时，相关数据转入历史数据库；当数据超出预警阈值时，系统会立即发出安全预警信号，并逐级反馈至监测点报警，提醒作业人员及时处理，同时，通知相关数据转入历史预警数据库，形成预警日志，为今后的生产提供数据支持。
5结语
瓦斯作为煤矿井下生产中不可避免的伴生产物，一旦在回采作业面或巷道中大量聚集，便会威胁生产安全和工作人员的生命健康。因此，加强对井下瓦斯涌出情况和浓度的有效监测，是预防瓦斯事故、提升作业安全的必要保证。矿井管理者必须高度重视相关问题，在矿井生产中积极组织力量，结合生产实际，研发具有针对性的瓦斯远程监控系统，实现对瓦斯的有效监控，为生产安全提供有力支持。
参考文献：
［1］丁笑.瓦斯智能抽采监控装备及技术研究［J］.机械管理开发，2019，34(6)：117-119.
［2］李慧，罗会，王静燕，等.基于ZigBee的煤矿井下通风设备远程监控系统研究［J］.煤炭技术，2018，37(8)：182-184.
［3］伊广璐.阐述煤矿井下瓦斯远程监控系统的功能及相关设计分析［J］.科技展望，2015，25(27)：160.
［4］吕欣，周晓山.基于物联网的井下瓦斯泄漏的远程监控平台设计［J］.现代电子技术，2016，39(14)：135-138.
［5］刘会景.基于工业以太网和信息融合煤矿远程监控系统的研究［J］.煤炭工程，2015，47(11)：36-38.
［6］贾爱芳，梁逸群.组态王6.53在煤矿瓦斯远程监控系统中的应用［J］.晋城职业技术学院学报，2014，7(4)：66-68.
作者:杨威 单位:霍州煤电集团有限责任公司
