煤矿安全风险防控及预警系统设计

针对目前煤矿安全风险防控缺乏体系化、时效性差、被动响应等问题,设计了一种煤矿安全风险防控及预警系统。该系统以煤矿安全风险库为基础,利用风险地图实现风险状态变化各环节的动态监视;根据异常事件等级进行分级消息推送及现场异常联动处置,提高了异常事件响应及处置效率;利用安全网格细化风险防控的空间粒度,实现安全网格-作业区域-全矿的安全指数及安全等级评估,有效落实了各级安全管理层的主体责任。该系统有助于煤矿建立全方位、多重安全风险分级防控体系,有效提升了煤矿安全生产保障能力。     

智能矿山综合管控平台建设构思

为有效解决煤炭行业现有单系统单业务应用模式下信息孤岛严重、业务互联互通不足、数据价值挖掘利用差,现有物联网、云计算、大数据、人工智能、智能控制等新一代信息技术应用点单一、智能化赋能不足等问题,将新一代信息技术与煤矿安全、生产、运营管控业务进行深度融合,提出了智能矿山综合管控平台建设构思。该平台基于智能矿山基础信息平台,通过煤炭工业大数据中心对海量异构数据进行汇聚、治理、存储与分析,应用数据中台、技术中台及应用中台实现在同一平台的数据融合、协同控制、业务联动与决策分析;采用统一门户、统一数据及统一风格,搭建集中统一的生产调度协同管控、风险综合防控管理、决策分析综合管控、精准运维检测等智能化管控业务应用中心:生产调度协同管控应用中心应用煤矿安全生产协同技术实现矿领导、调度指挥中心、科室、区队及班组之间业务互联与分级调度,固定场所下的融合调度与协同控制;风险综合防控管理应用中心以煤矿安全风险防控为核心,实现全矿风险危害要素的全方位感知、实时监视、动态评估、异常联动处置,保障煤矿安全生产高效有序运行;决策分析综合管控应用中心应用时序数据挖掘分析技术实现安全、生产、运营等指标态势分析及预测,通过安全生产大数据看板及个人工作台进行安全、生产、运营状况的综合展示;精准运维检测应用中心以运行探针方式,实现平台运行过程的故障监测及异常跟踪处理。     

区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集技术研究

以各级煤矿安全监管监察部门、矿业集团公司对辖区内所有煤矿瓦斯灾害风险宏观预警为出发点,指出区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据具有多源、异构、海量、多维等特征,数据采集存在信息不全面及模式单一、维度固化等问题;将区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据分为区域内矿井自然环境风险数据、区域内矿井生产系统风险数据、区域内矿井瓦斯防治风险数据、宏观安全环境风险数据4类;介绍了具有结构化特征的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据、具有半结构化特征的监管监察执法检查数据、具有非结构化特征的煤矿音视频监控数据的采集技术,重点研究了基于.NET Core跨平台Web API的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据采集技术,以及基于主题网络爬虫的宏观安全环境风险数据采集技术;设计了适用于互联网环境的区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集系统,现场试验表明,该系统能够全面、可靠、及时地采集区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据。     

煤矿智能化综合管控平台研究

现阶段煤矿智能化建设步伐进一步加快,而智能化综合管控平台作为智能矿山建设的核心与大脑,承担煤矿多业务协同管控、数据资产沉淀、数字化转型升级与高质量发展的使命。结合国家能源集团智能化综合管控平台建设指南及煤矿侧协同管控业务应用需求,规划煤矿智能化综合管控平台的定位、架构、建设内容及关键技术。煤矿智能化综合管控平台将人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术与煤矿安全生产业务深度融合,基于统一的智能矿山基础平台,实现安全融合监视、生产集中监控及综合业务协同等智能应用,为煤矿固定场所无人化和少人化、灾害综合防控与数字化转型奠定基础,助力煤矿企业高质量发展。     

瓦斯灾害区域安全态势预警技术

为进一步提高我国煤矿瓦斯灾害区域防控能力、提升监管监察执法效能,研究了瓦斯灾害区域安全态势预警技术。根据我国煤矿监管监察行政管理模式,将预警区域划分为全国区域、省(市)级区域、煤监分局管辖区域、地市级行政区域4个区域层级,并根据分级管控的需要将预警划分为蓝色、黄色、橙色、红色4个等级,其对应的风险程度依次升高;从区域煤矿固有自然属性、矿井布局及采掘条件、事故的时空规律、宏观技术和经济政策、矿井重大隐患5个方面建立了瓦斯灾害区域安全态势预警指标体系,并构建了基于层次分析法的预警模型,实现了多指标的融合分析与决策;设计、开发了瓦斯灾害区域安全态势预警软件系统,实现了数据的动态采集与存储、综合分析和实时预警。     

煤矿安全风险预控管理信息系统

为实现对煤矿安全风险的预先辨识、评估及有效管理,提出了一种煤矿安全风险预控管理信息系统的设计方案;以安太堡露天矿本质安全管理体系中的煤矿安全风险预控管理信息系统为例,详细介绍了风险预控管理流程、系统功能模块的作用。实际应用表明,该系统为煤矿实现安全目标提供了先进、可靠的管理手段。     

煤矿安全隐患风险评价研究

现有的煤矿安全隐患风险评级只是简单的隐患叠加,隐患风险评价没有考虑时间因素,不能达到实时预警目的,更不能反映不同时刻隐患的状态,且风险评价没有与隐患排查闭环管理流程紧密结合,不能反映风险的动态变化。针对以上问题,分析了煤矿安全隐患的形成、发展到事故发生的隐患生命周期,并结合隐患排查及预警管理流程,对单个隐患风险和区域隐患风险进行了综合评价,并建立相应的应急处理机制。采用评点法,从隐患排查辨识难度、隐患易发性、隐患可控性等方面对单个隐患风险进行评价,将隐患整改持续时间纳入到隐患风险评价中,实时反映出不同时刻隐患的状态,更加符合隐患的发展规律;根据煤矿安全隐患排查治理能力与动态显性隐患的制约关系对区域隐患风险进行综合评价,根据区域综合隐患风险值,结合区域实际可分别设置不同的预警等级,实现区域隐患综合预警,将隐患排查治理能力因素考虑在区域隐患风险评价中,更能准确反映出区域隐患的风险程度和风险趋势。     

基于风险监测预警的非煤矿山安全监管监察模式

目前非煤矿山安全监管监察主要包括安全管理检查、现场安全监管检查2种方式,分别依托安全信息化管理平台和安全监察人员现场检查,监察效率低,信息获取不及时,且难以实现动态全面监管。针对上述问题,考虑非煤矿山多、散、贫、小的特点和不同类别非煤矿山风险及信息化管控程度的差异性,提出了一种基于风险监测预警的非煤矿山安全监管监察模式,即基于非煤矿山风险监测预警系统,从中抽取人员、环境、设备设施、管理及监测专题5个方面的风险监测指标数据,以风险点、风险面2种方式分别进行单一风险预警分析和综合风险报警分析,实现单一风险预警分级推送和综合风险报警分级管控。梳理了各类别非煤矿山监测数据和专题,介绍了单一风险分级预警触发及处置机制,重点阐述了综合风险研判分级监管模型的构建过程：基于非煤矿山风险监测数据建立风险监测指标体系;采用熵权法对风险监测指标赋权,并制定评分标准,对非煤矿山风险指标打分;基于指标权重和得分确定矿山企业综合风险等级。基于风险监测预警的非煤矿山安全监管监察模式实现了监管部门对非煤矿山在不同监管周期、不同范围的分级监管监察,优化了监管监察资源配置,提高了监管监察效率。     

煤矿本质安全支撑体系平台研究

针对目前我国煤矿安全形势依然严峻的现状和国内煤矿安全管理信息化系统建设存在的问题,提出建立以本质安全理论为基础,以风险预控为核心,以人、机、环、管理本质安全为主线,具有开放式系统架构的符合国内煤矿管理现状、体现煤矿现代信息化管理理论与方法的煤矿本质安全支撑体系平台。该平台实现了矿井重大危险源识别与排查、预测分析、分级评价功能,使事故风险降到最低;通过可视化培训、岗位对标、制度及措施管理等手段及相关配套装备提高员工安全知识和技能,使其具有良好的安全意识,确保各项安全管理措施得到有效落实,从而实现矿井本质安全化管理。     

区域安全评估模型在煤矿安全管理中的应用研究

当前煤矿安全监测和管理系统的安全评价粒度基本都是矿井级或子系统级,无法针对矿井的不同区域进行精细化管理。针对该问题,基于矿井各区域作业场景特点,面向安全风险评价提出了一种统一的区域划分方法,将风险、隐患、灾害与区域工况、设备维护管理及人员定位等信息结合,对各安全系统数据进行统一区域划分和整理;从人、机、环、管4个维度对安全指标体系开展综合评价,通过主观赋权和客观赋权相结合的方法计算区域安全评估中的各指标权重,主观赋权通过层次分析法实现,客观赋权法采用熵权法实现;构建区域安全评估模型,对煤矿当前安全情况进行定量化评估和等级划分,采用归一化融合权重计算基础安全评分,并考虑高风险组合、历史趋势变化及区域间耦合影响对评分进行修正,得到矿井各级区域的综合安全评分。该模型已成功应用于陕西小保当矿业有限公司的智能化综合管控平台,为准确评估煤矿井下安全风险、提高煤矿安全管理水平提供了有效参考。     

基于物联网的煤矿安全管理平台研究

针对煤矿安全管理相关系统以对单对象的数值监控、分析为主,未从整体角度对数据进行综合分析,且各类系统间缺乏有效整合的问题,以物联网技术为基础,探讨了一种新的煤矿安全管理平台,介绍了该平台的整体框架及各层的设计方案。该平台通过整合安全管理相关系统,综合分析各类煤矿数据,可实现对煤矿生产过程中的违规行为巡查、灾害预警以及风险分析。     

基于采掘工作面瓦斯涌出特征的瓦斯灾害精准预警系统

乌东煤矿为近直立特厚煤层、分层放顶煤开采方式,工作面瓦斯涌出来源及特征较为复杂,当前采取的瓦斯防治措施虽有效降低了回采期间工作面瓦斯涌出异常风险,但其经济性、合理性、安全性无法统筹兼顾,在瓦斯灾害风险管控的时空衔接上缺乏瓦斯涌出异常预警机制及配套技术手段。为了填补乌东煤矿瓦斯灾害预警空白,基于对乌东煤矿井下工作面空气瓦斯来源、采掘工作面瓦斯涌出特征的分析,将综放工作面瓦斯浓度超阈值预警模块与掘进工作面瓦斯涌出特征预警模块相结合,构建了乌东煤矿采掘工作面瓦斯灾害精准预警模型。在此基础上,采用B/S架构开发模式,基于矿井工业环网设计开发了乌东煤矿瓦斯灾害精准预警系统,并在井下各主要工作面应用。考察结果表明,该系统运行稳定,预警准确率较高。     

煤矿瓦斯异动预警系统的设计

针对煤矿安全监控系统因无瓦斯变化趋势分析功能,当瓦斯浓度处于较低水平时,即使瓦斯有异常变化也无法及时提醒的问题,设计了一种煤矿瓦斯异动预警系统。该系统采用文件方式和OPC方式接入安全监控系统及综合自动化系统的监测数据;结合矿井实际通风状况,采用固定门限模型、均方差预警模型和分时均方差模型等三种预警模型计算得出测点的预警参考值及预警状态;通过消息客户端、短信等多种方式发布预警信息。实际应用表明,该系统实现了对瓦斯灾害的有效预防,为保证井下作业人员的安全提供了参考依据。     

基于云模型和组合赋权的煤矿安全风险评价

针对我国煤矿安全风险评价基础薄弱、手段单一、客观性不强等问题,结合云模型理论和基于层次分析法主观赋权、灰关联分析客观赋权的组合赋权方法,构建了一种煤矿安全风险评价模型。建立了包含人员、设备、环境、管理和历史5个一级评价指标,29个二级评价指标的煤矿安全风险评价指标体系;确立了煤矿安全风险评价指标的云模型标尺;采用安全风险评价云模型计算煤矿安全风险评价指标体系中指标层、准则层、目标层的数字特征,得到煤矿安全风险评价云。将该模型应用于红庆梁煤矿安全风险评价,结果表明:该煤矿现阶段安全风险等级为中等风险,影响安全生产的主要因素为作业人员违章操作率、煤层顶底板稳定性等。该模型为煤矿安全管理及风险防控工作提供了一定参考。     

基于GIS的煤矿企业风险预测预警系统设计

为及时掌握煤矿风险信息并对风险进行有效预测预警,设计了一种基于GIS的煤矿企业风险预测预警系统。该系统利用GIS信息采集平台对危险源信息进行有效的采集处理;利用风险预警模型对采集的信息进行数据挖掘分析、算法运算分析等综合预测分析,并得出风险预警结论;利用GIS分析展现平台对预警结果进行综合可视化预警与展现,为矿井安全生产调度提供辅助决策支持。该系统可实现煤矿企业风险治理的精准管控。     

煤矿“智慧安监”系统架构设计与实现

煤矿安全监督检查是对煤矿安全生产的日常监督与管理,旨在及时发现事故隐患并督促排除。传统的煤矿监查模式是视频监控系统与人工检查相结合,对隐患的识别依赖人工肉眼检测,费时费力,且不能实现自动识别与预警,已不能够满足当前智能化背景下对煤矿安全监管的新要求。因此在智能化矿山的基础上探讨基于深度学习、云计算和物联网等先进技术的煤矿智能化安监系统架构。运用深度学习技术自动识别分析视频中的不安全行为、状态及因素,全天候24小时智能监管,大幅减轻监控人员的工作负担,达到主动、准确、实时的监控要求,实现矿山生产管理过程中可感知、可预警、可追溯、可管理的安全监管,降低人为因素造成的误报或漏报情况。     

基于大数据的供电服务风险预控系统研究与应用

为提升电力客户服务资源供给与需求匹配度,减少服务盲点,提前发现、消除频繁停电、低电压、业扩报装超时限、表计线路错接等服务问题,本文根据多元服务接触理论,全过程梳理了供电服务风险因素,综合考量供电质量和服务质量两方面,贯穿供电服务全业务、全维度构建了服务风险量化指标体系,运用灰色评价,通过层次分析法,确定风险维度、权重,完成了供电服务风险识别模型构建,并以该模型为基础,汇集多维度数据,进行风险指数测算和风险等级评价,通过数据可视化展示的方法,以服务风险分级防控、闭环管理为原则,研发了供电服务风险预警防控系统。系统具备服务风险可视化预警、差异化管控等功能,支撑供电企业开展全维多级风险管控,可有效提高服务风险预警、预控能力。     

人员定位安全管理系统在煤矿安全管理中的应用

给出了煤矿井下人员定位安全管理系统的构成及工作原理,重点介绍了人员定位安全管理系统在神东煤炭集团锦界煤矿安全管理中的具体应用情况。实践表明,人员定位安全管理系统性能稳定,能够实现井下人员考勤管理、实时定位跟踪、安全警示报警监测、安全管控等功能,提高了煤矿生产安全调度的效率及煤矿安全管理的信息化水平。     

煤矿灾害智能预警架构及关键技术研究

我国已初步实现对煤矿瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘五大灾害的监测报警或预警,但智能化水平较低,不具备自我分析和决策能力。在智慧矿山概念框架下,阐述了煤矿灾害智能预警的内涵,提出了灾害智能预警的感知数据精准化、预警模型智能化、预警防灾协同化、应急决策高效化4个方面的特征。设计了煤矿灾害智能预警总体架构：由感知控制层、传输层、存储分析层和应用层4个层级组成,可实现对各类灾害的智能预警和智能管控;采用统一标准、统一采集、统一存储、统一分析、统一展现的数据处理原则,实现灾害智能预警多源异构数据共享与深度挖掘利用,从而解决数据孤岛、数据烟囱等问题。基于煤矿灾害智能预警总体架构,设计了灾害智能预警业务流程,为灾害智能预警设计提供参考。总结了煤矿灾害智能预警关键技术,包括瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘精准监测预警技术和灾害融合智能预警技术,分析了各关键技术难点及发展方向。以青龙寺煤矿灾害智能预警平台为实例,展示了灾害智能预警技术在监测监控、灾害预警、应急救援、分级管控等方面的应用效果。提出应深入研究灾害精准感知技术及装备、多场耦合致灾机理、预警模型自学习自适应技术,以实现高级阶段的灾害智能化预警。     

基于GIS的矿井自然灾害隐患识别、预警模型研究

以煤矿地理中间数据一体化管理的数据模型和数据结构为基础,文章提出了一种基于GIS的煤矿自然灾害隐患识别单体评判预警模型、区域评判预警模型以及两者综合的煤矿自然灾害隐患识别区域与单体联合评判预警模型,并详细研究了模型的数据要求和模型的实现流程等关键问题。