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煤矿瓦斯分级报警系统设计
作者：奚冬芹
来源：《电脑知识与技术》2016年第21期
摘要：针对目前煤矿瓦斯监测监控系统的不足，该文设计了煤矿瓦斯分级报警系统，分析了系统的结构和系统的功能，并对系统所涉及的关键技术进行了阐述。 关键词：煤矿；瓦斯；分级；报警；系统
中图分类号： TD76 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0186-02
煤炭在我国的一次性能源结构中一直处于绝对主要位置，由50年代的高达90%演变至今仍占到70%左右，据《中国可持续能源发展战略》研究报告称，至2050年煤炭所占比例仍不会低于50%。
瓦斯事故是煤矿发生最频繁以及危害最大的事故，它制约煤矿安全发展和可持续性发展，也影响社会稳定。据统计2004年至2013年期间，我国煤矿共发生重特大事故300起，死亡人数为6680人。其中，重特大瓦斯事故为187起，共死亡4445人[1]，因而煤矿必须做好瓦斯防治工作。利用计算机、网络通讯等现代高科技手段，将煤矿瓦斯监测监控系统联网，实时监控煤矿安全生产状况，出现安全异常时自动报警并向相关责任人发出报警短信，可以最大程度地降低瓦斯事故的发生[2]。
目前煤矿瓦斯监测监控系统普遍存在一些问题，具体如下：
1）大多系统都是依据国家相关标准中规定的报警、断电门限进行瓦斯超限处理，当瓦斯浓度达到报警门限时系统发出报警提示并发送短信到相关人员手机；当瓦斯浓度达到断电浓度时，切断矿井相关区域的电源。这种不分级别的瓦斯超限处理方式，使得报警无法分级响应，也丧失了提前处理的时机。
2）煤矿井下测点众多，每个测点都有发生瓦斯超限的可能，因而报警的情况是时有发生的。同时因为一些操作还会引起特殊情况，如煤矿井下放炮时会引起瓦斯浓度瞬间升高，一般会在较短时间内下降到安全值；煤矿井下设备（如分站、传感器等）维修也可能会造成短时间内的瓦斯假超限情况。以上各种情况因为系统没有分级处理因而都将引起报警，不利于相关人员及时掌握真正的瓦斯报警情况。
本文设计了煤矿瓦斯分级报警系统，利用现有KJ95N煤矿安全监控系统，对实时采集的瓦斯数据进行分析处理，将达到各级报警门限的数据根据不同的报警级别系统进行报警提示并发送相关短信到对应报警级别的责任人手机，实现瓦斯的分级报警、分级响应。
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1 系统结构
煤矿瓦斯分级报警系统的系统结构如图1.所示：横线下方为利用已有的KJ95N煤矿安全监控系统通过分站将瓦斯传感器采集到的煤矿井下现场瓦斯数据收集起来供煤矿瓦斯分级报警系统使用。煤矿瓦斯分级报警系统将收集到的数据进行分析处理，将各级报警信息在终端上显示并自动发送报警信息短信给相关责任人。 2 系统功能
系统功能如图2所示，由以下几个功能模块组成：用户管理模块，瓦斯报警分级设置模块，瓦斯分级报警显示模块和短信发送模块。
1） 用户管理：实现用户信息的增加、修改和删除操作。需要维护的用户包括操作系统的使用者以及接受瓦斯分级报警短信的各部门相关责任人员。
2） 瓦斯报警分级设置：实现各级瓦斯报警的门限设置，根据瓦斯报警的不同严重程度设置与之相对应的不同瓦斯报警门限，当瓦斯浓度达到某个报警门限时触发系统进行具体级别的瓦斯报警提示以及进行短信自动发送。
3） 瓦斯分级报警显示：瓦斯报警产生时系统将立即进行提示，并通过不同的颜色和语音来区分报警等级以方便用户第一时间掌握瓦斯报警信息；系统提供历史分级报警信息查询功能，以方便用户排查问题。
4） 短信发送：实现报警短信设置、手动发送信息、发送记录查询功能。报警短信设置为不同级别报警信息设置需要其自动发送的不同级别、不同业务部门的相关责任人；需要设置具体部门的相关责任人接受哪些级别的报警信息，以及用于接受短信的手机号，手机号码必须正确以保证短信正常接受。除了自动发送报警信息，系统还提供手动发送信息功能，管理员可以向需要接受信息的责任人发送相关短信。系统提供所有的短信（自动发送和手动发送）发送记录查询功能。 3 关键技术 3.1瓦斯分级报警
本系统将瓦斯报警划分为4个等级，等级越高其危害程度越严重：
初级报警：瓦斯报警、断电门限值比国家相关标准（如《煤矿安全规程》、《AQ1029-2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》）规定的值要低。出现一级报警时系统语音报警并弹出蓝色文字提示信息，向通风区长、分管区长、通风工区当日值班班长、分管队长、监控队长等发送报警短信。
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一级报警：瓦斯浓度达到国家相关标准时发生一级报警；系统语音报警并弹出黄色文字提示信息，向通风区长、分管区长、通风工区当日值班班长、分管队长、监控队长等发送报警短信。
二级报警：瓦斯浓度超过国家相关标准，并涉及局部区域事态较为严重的报警为二级报警；系统语音报警并弹出橙色文字提示信息，除了向一级报警涉及人员发送报警短信，还需向矿长、总工程师、安监、矿相关业务部门等发送报警短信。
三级报警：瓦斯浓度严重超过国家相关标准，并可能涉及整个采区、整个矿井事态十分严重的报警为三级报警；系统语音报警并弹出红色文字提示信息，除了向一级、二级报警涉及人员发送报警短信，还需向集团公司董事长、总经理、安监、通风部、集团公司相关部门等发送报警短信。 3.2报警短信发送
GSM（全球移动通讯系统）是我国目前覆盖范围最广的移动通讯网络系统。SMS（短信息服务）是基于GSM的一项增值服务，手机之间通过SMS进行短信通讯，其价格低廉且服务稳定。SMS除了实现手机用户之间的通信外，目前还被广泛地应用在远程数据采集与监控、电子商务、办公自动化等领域[3]。本系统使用GSM的SMS将各级瓦斯报警信息发送到相关责任人的手机。 4 结语
本文对煤矿瓦斯分级报警系统设计进行了探讨，系统将瓦斯超限引发的报警划分为四个等级，对瓦斯报警信息的分级细化处理将减少误报警的发生，提高瓦斯报警的处理效率，从而将在一定程度上降低瓦斯事故的发生有利于煤矿安全发展。 参考文献：
[1] 孙继平.煤与瓦斯突出报警方法[J].工矿自动化，2014（11）：1-5.
[2] 闵晓勇，雷玉勇.煤矿瓦斯超限分级短信报警的实现[J].煤矿机电，2005（6）：25-26. [3] 孙丘伟，余臻.基于GSM的短信报警收发平台设计[J].福州大学学报（自然科学版），2008（9）：44-48.
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