一、概述
瓦斯事故是我國當前煤礦生產的主要災害，而裝備礦井安全監(jiān)測監(jiān)控裝置又是防止瓦斯事故最重要的現代化手段之一。然而近年來重、特大瓦斯爆炸事故卻多次發(fā)生在裝備有礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統的國有重點煤礦中，究其原因是多方面的，但與監(jiān)測系統的使用、管理、技術等有密切關系，如系統的集成度低。由于各種系統建于不同時期，使用不同的技術，各系統無法有效的集成，使安全生產監(jiān)測監(jiān)控信息不能很好的整合、利用，安全生產信息及時、準確的傳送到各級相關人員手中缺乏有效的手段，僅局限于煤礦一級。
在人們可利用的信息中80%都與圖形有關,而互聯網地理信息系統（WebGIS）克服了傳統數據庫不能處理數字圖形空間數據的弊端,能夠對圖形空間進行數字化描述、分析和表達以及能夠與數據庫無縫集成,因而近年來得到了廣泛應用。
隨著計算機和網絡技術的日臻完善和飛速發(fā)展，一種基于Internet和Intranet網絡技術的以遠程煤礦安全實時監(jiān)測監(jiān)控為主，集安全信息采集、采掘位置動態(tài)跟蹤、隱患警告、事故報警、安全監(jiān)管、安全調度等功能為一體的計算機信息網絡系統在有關科研部門的努力下已研制成功。由山西省晉城市陽城縣政府與中國煤炭科學研究總院撫順分院軟件中心（沈陽新元信息工程軟件公司）共同開發(fā)的“煤礦安全生產數字化網絡動態(tài)實時多級監(jiān)管系統”能夠將現有不同時期、不同種類、不同技術的安全生產監(jiān)測監(jiān)控系統和新建的系統整合在統一的平臺上，使從企業(yè)的生產環(huán)節(jié)到政府的監(jiān)督管理機構都能及時得到安全生產的信息，協助將安全生產監(jiān)督管理工作落到實處。
該系統的網絡結構采用目前最先進的B/S（瀏覽器/服務器）結構；煤礦與上級監(jiān)管部門的數據采集通訊為光纖通訊方式；GIS（地理信息系統）技術采用最先進的網站地理信息系統（WebGIS） ；對煤礦安全生產實行數字化監(jiān)測與監(jiān)管，通過網絡對煤礦井下瓦斯?jié)舛?、風機開停狀況、設備匱缺和斷電狀況進行全天候的高效快捷實時監(jiān)控。
二、數字化煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統在太原煤氣化集團公司中的應用
2.1 建設的目標
太原煤氣化集團公司數字煤礦安全信息網的服務范圍為五個煤礦，其中有三個煤礦已安裝了瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統:嘉樂泉煤礦監(jiān)控系統型號為KJ2000；爐峪口煤礦、南山煤礦煤礦監(jiān)控系統型號為KJGIS；三個煤礦的瓦斯監(jiān)測系統數據全部送到集團公司信息中心。由于東河煤礦和離石煤礦為基建礦井，暫不上瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統，但該信息網為這兩個礦井留有后續(xù)擴充能力。信息中心負責信息傳遞、數據存儲、網絡運行維護，總調度室負責各煤礦井下瓦斯監(jiān)測監(jiān)控信息的管理，安監(jiān)局負責井下瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統的監(jiān)督。應用軟件要求：
1）、采用先進的WebGIS數字煤礦網絡實時多級監(jiān)測與監(jiān)管技術，通過訪問集團公司WebGIS網站，使各級安全管理部門能夠采用直觀數字圖形化方式，在任何時間任何地點實時監(jiān)測煤礦安全狀況，及時發(fā)現和處理安全隱患，為防治瓦斯事故構筑多道防線，減少事故的發(fā)生。
2）、能夠直接在數字采掘工程圖上直觀顯示傳感器及控制設備的真實位置，實時實地顯示監(jiān)測與設備的運行及控制狀態(tài)；能夠與各生產系統集成進行數字圖形化調度管理。
該安全信息網絡是一個以遠程煤礦安全信息實時監(jiān)控為主，由省、公司、礦三級信息平臺與相應的傳輸通道組成，能夠及時、準確、可靠地進行數據及多媒體信息傳輸，并可在網上進行各種與企業(yè)安全生產相關的信息查詢。
2.2 總體建設方案
2.2.1 硬件系統設計
集團公司使用專用服務器、專用通訊線路、專用網絡對其所屬三個煤礦兩種類型瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統實現聯網；使用通用數據通訊協議將煤礦監(jiān)測數據通過光纖來實現實時數據的及時傳輸。
網站建設模式采用集中模式，即煤礦建局域網但不建網站，在集團公司建一個中心站，所有煤礦與集團公司直接聯網，監(jiān)測數據直接傳輸到集團公司中心站，煤礦基礎數據集中存儲在集團公司網站。
井下采用傳統的樹形結構：總站—分站—傳感器，集團公司中心站設三層網絡交換機1臺，服務器3臺，其中1臺Web服務器，1臺數據庫服務器，1臺數據采集服務器，服務器為雙CPU；各礦設網絡交換機，建立煤礦局域網，通過訪問集團公司的網站實現信息查詢和網絡實時監(jiān)測監(jiān)督。在公司董事長、總經理、總工程師、調度室、礦長、通風區(qū)等有關部門設置授權終端。其余用戶采用B/S（瀏覽器與服務器）模式，通過集團公司網站進行授權訪問。
2.2.2 軟件系統設計
軟件系統由系統軟件、開發(fā)與運行平臺軟件和應用軟件三層組成。
a、系統軟件 網站服務器操作系統采用Windows 2000 Adance Server ，客戶端采用Windows 2000
b、平臺軟件 采用目前先進的美國MapInfo的MapXtreme地圖應用軟件作為WebGIS網站建設的基礎平臺軟件，在其基礎上運行開發(fā)的應用軟件。
c、應用軟件 應用軟件系統由煤礦工作站、網絡服務器數據通訊及采集處理、集團公司網站服務器應用三級應用軟件共十個應用子系統組成。
2.2.3 應用軟件主要特性
（1）、先進的信息化平臺，能夠全面管理和充分利用各種信息資源。
（2）、基于Intranet WebGIS網站，實現信息高度共享。
Intranet是局域化的Internet，以TCP/IP基礎，以Web為核心應用，構成統一的信息共享與交換平臺，用戶無需操作培訓，通過瀏覽器就能發(fā)布信息、進行各種空間檢索和空間分析。各級管理人員能夠共享礦井數字地圖和開采設計等各種信息資源，便于各部門的技術交流與協同工作。
（3）、獨特的信息圖形可視化顯示，直觀的圖形化信息查詢
該系統以圖形元素點、線、面的方式儲存圖形空間信息，因此可以對圖形進行編輯、任意放大、縮小、漫游和按任意比例尺寸打印輸出而不失真，能夠在圖上直觀地進行信息查詢和進行各種空間分析與決策支持。如可隨意查看采掘工程圖、各種設備布置圖等；對于工況信息如通風系統、風機、風門狀態(tài)和監(jiān)測系統實時監(jiān)測數據，可在采掘工程圖的實際地點醒目顯示；對于各種督察信息，可直接在各種作業(yè)點上標注，一目了然看到整改情況。
（4）、易于操作，系統維護費用低。
該系統采用瀏覽器頁面取代通常繁雜的專業(yè)應用操作界面，使操作界面極為簡單易用，并且用戶無需安裝應用軟件系統，大大降低了系統的維護費用。
（5）、便捷的網絡監(jiān)測功能
在得到安全認證和許可權限之后，可在網絡的任一節(jié)點訪問該系統，實現實時監(jiān)測和網絡監(jiān)管以及信息查詢。
（6）、良好的功能擴展性，構建“數字煤礦”企業(yè)信息化建設平臺
由于基于Internet網絡和WebGIS技術，為系統的擴展提供了極大的空間，可增加各種生產信息系統，同上述各子系統，一起構建整個集團公司的“數字煤礦”信息化系統。
三、運行保障措施
3.1、要抓好組織機構的落實。為加強對數學化煤礦安全網絡監(jiān)管系統的統一管理、維護，應成立專門的管理機構，負責該安全網絡的建設和運行管理工作。
3.2、健全制度，明確責任。應制定綜合信息網絡管理辦法、礦井監(jiān)測監(jiān)控系統安裝使用管理規(guī)定、綜合信息網絡監(jiān)管異常情況處理程序等方面的規(guī)章制度。
3.3、強化網絡管理人員素質的提高。為了確保監(jiān)測監(jiān)控系統的正常運行，要求系統網絡中心必須配備中專以上學歷、熟悉計算機網絡操作、懂煤礦安全管理、工作認真、責任心強的管理人員。
凡從事監(jiān)測工作的人員既要懂安全監(jiān)測儀表的使用，又要懂礦井通風方面的基本知識，還要會安裝、調試和排除故障。監(jiān)測人員必須進行系統的專業(yè)培訓，如安全監(jiān)測、通訊技術和通風安全等方面的專業(yè)培訓，并經有關部門考核合格，方可獨立工作。
3.4、要做好傳感器的日常維護、調校工作，保證其工作正常。
四、系統使用效果
該系統投入使用以來，所有聯網煤礦均未發(fā)生過瓦斯事故，對于避免瓦斯事故起到了十分明顯的作用，取得了顯著的經濟效益和社會效益。
4.1、 能夠及時并且非常直觀地得到煤礦安全與生產情況信息，便于進行監(jiān)察管理，起到了避免事故發(fā)生的“守門員”作用。
該系統能夠在數字化采掘工程圖上透明疊加工作面生產信息圖層、通風系統與設施圖層、與瓦斯檢查和瓦斯實時監(jiān)測數據圖層、安全監(jiān)察和隱患分布圖層等各種信息圖層，可直接在圖上查詢和分析各種信息，整個生產與安全狀況一目了然，十分直觀，能夠及時發(fā)現安全問題，容易跟蹤整改過程和進行監(jiān)察督辦。
4.2、 可以在中心控制室遠程實時實地監(jiān)測任意聯網煤礦的瓦斯情況，發(fā)現問題及時處理，起到了事故查處的“千里眼”的作用。
系統能夠對所有裝備礦井安全監(jiān)控系統的煤礦實現地面聯網遠程監(jiān)測功能，每個煤礦實時將監(jiān)測數據上傳到中心服務器中，提供網上實時在線遠程監(jiān)測。所有監(jiān)測信息和設備開停控制狀態(tài)在數字采掘工程圖上實地顯示，非常直觀，同時具有較強歷史數據統計分析功能。
4.3、成為煤礦安全數據收集的“黑匣子”，提高了煤礦自身的安全意識
該系統結合了安監(jiān)部門的行政命令，彌補了井下現場因安監(jiān)人員少，無法及時到位跟蹤檢查所造成的事故隱患，成為煤礦管理人員看不到的監(jiān)督員，提高了礦井的安全系數，減少了事故的發(fā)生。
由于該系統具有“省、公司、煤礦”三道監(jiān)管防線，能夠及時發(fā)現問題，防止遺漏安全隱患，同時由于各級監(jiān)管部門能夠及時監(jiān)督煤礦監(jiān)測設備的運行情況，大大提高了設備的使用率和完好率，因此它對改善煤礦安全狀況和促進煤礦行業(yè)技術進步有著重要的意義。目前該系統已在山西省各地、市、縣、礦得到了廣泛的推廣和應用。