确保全国粮食安全是关乎国计民生、经济社会发展全局的大事，这就要求对粮食安全进行预警和监测，并用正确的决策对粮食安全进行调控。为适应新形势下湖南省粮食安全领域发展变化的新要求，研究适合省情的粮食安全预警系统，为粮食宏观调控部门提供科学快速的决策支持工具，成为当前粮食安全科研工作的重要任务。由于每个省的地理人口以及自然环境等因素存在种种差异，使得各省在粮食安全预警监测模式上均有不同，所以不能盲目引用。
1国内粮食安全预警监测模型分析
目前，国内对粮食安全预警监测研究已有了一定的成就。粮食安全预警监测系统是一个系统工程，它涉及到粮食生产、流通、消费、储备等各个环节，其指导思想就是在出现粮食不安全时，立即启动系统中相应的调控措施，确保粮食市场安全、社会稳定。当然，系统采取的措施应当是可操作的、有效的。因此，粮食安全预警系统是应对粮食不安全警报而建立的，用来消除、防范、抵御粮食不安全，实现粮食安全。本文分别以上海、河北、福建为例介绍。
（一）上海市粮食安全预警监测模型
上海是一个特大型的粮食消费城市，一个由市场检测、信息收集、数据分析、先兆预警等环节有序衔接的粮食安全预警监测体系在上海已经逐渐成型。这个预警监测模式的特点是能够即时应对粮食市场的供求波动。上海信息监测网络涵盖了九个大型粮食批发市场、五个粮油加工、销售骨干企业以及19个区县的粮食市场。其中有33个监测点，这些监控点按照每天每周每月的不同要求，将各自的进货量、销售量、价格等数据上报汇总。粮食预警监测体系就根据这些数据进行监测。
随着上海粮食流通市场的发展，监测点的数量和检测网络的规模都将不断的扩大。除此之外，上海还密切关注周边地区和粮食主产区、主销区的市场走势，以及国际农产品现货、期货的市场行情。业内人士认为，在广泛监测和信息收集的基础上，粮食预警监测体系将对粮食市场的供求情况进行分析。判断粮食市场的变化趋势，进而实现先兆预警，然后即时采取应对措施。
（二）河北省粮食安全预警监测模型
建国以来河北省的粮食生产得到了稳定的发展，1949年河北省粮食产量仅为469.5万吨，到1998年河北省粮食产量已经达到2917万吨，50年来增长了521.96%。特别是改革开放以来，河北省粮食生产进入了一个崭新的阶段，2007年河北粮食产量为2841.6万吨，与1978年相比河北省粮食年产量增长了68.3%，增加了1153万吨。但是河北省粮食增产速度时快时慢，有时甚至出现负的增长，由于种种原因河北省粮食产量在年度间的分布并不平均，而且还存在品种结构不合理，因而需要生产预警系统来对其进行监测和预警。目前，河北已经研究出粮食安全预警监测系统，它的特点是把经济波动理论、经济预警理论运用到粮食安全预警监测分析之中，并运用灰色分析、时间序列分析等计算手段，以及扩散指数法和预警灯图法对河北的粮食生产进行了实证和预警。这种模式的建立已经成为河北省研究粮食安全预警监测体系的一个重要成果。
（三）福建省粮食安全预警监测模型
为了确定粮食生产警情，福建省也建立了粮食安全预警监测系统。它的特点是研究福建省粮食总产量与影响因素之间的定量关系，以粮食产量作为被解释变量建立计量经济学方程。福建省对粮食生产一直持积极支持与鼓励的政策，但是福建省粮食生产尚不能满足社会的需要，所以影响粮食产量的主要因素是投入要素，而不是需求，故在方程中应选择主要投入要素作为影响粮食产量的主要变量，诸如农业劳动力X1、粮食作物播种面积X2、化肥使用量X3、农机动力X4等，用这4个变量作为解释变量（数据来源：福建省统计年鉴），建立方程，经参数估计和检验后发现，由于我国从事农业的劳动力充足，农业机械虽然在提高产量方面起了一定的作用，但并非关键的作用，因而农机劳动力在方程中并不显著。重新建立模型，计算结果如下：
模型1：ln（Y）=O7340741n（X2）+0.186691n（X3X2）+U
（0.056382）（0.10234）
（13.02）（1.824）
R2=0.99987，F=59234.33832，
SE=0.07582，D.W=1.49310
模型2：In（Y）=0.8065071n（X1）一0.1731421n（X2）+V
（0.108729）（0.089483）
（7.418）（1.935）
其中方程下方第1行为参数估计值的标准误差，第2行为对应参数的T的检验统计量值。R2为较正可决系数。模型1的参数估计值0.734074，0.18669分别为播种面积，每亩化肥使用量的产出弹性。即播种面积增加1％，产量增长0.734074%；每亩化肥使用量是这样的：播种面积增加1％，产量增长0.18669％。所以模型1通过经济意义的检验。类似地，模型2也通过经济意义的检验两个模型的方程和变量都很显著，拟合优度也都很高，接近于1。两个模型的随机干扰项都不存在一阶自相关。由于未采用截面数据作样本，且观察值全部为实物量单位，两个模型随机干扰项的异方差性可以避免。因而两个模型都是较理想模型。
（四）粮食安全预警监测体系相关研究
尽管国内的粮食安全预警监测系统是根据不同的省份来设计的。不过它们有这样一个共同的模式。这种共同的模式可归纳如下：粮食安全预警监测系统由信息网络、信息处理、信息、预警指标、发出预警信号等子系统构成。具体可以从以下几个方面说明：
信息网络，它能借助现代互联网工具将遍及全省的粮食信息网点相互连接，并有效且及时的将收集到的信息传递到预警系统进行处理。这种预警监测系统，对可能发生的问题早作防范，然后信息处理。信息模式的特点是将信息处理形成信息网络，加强对粮食市场监测，及时收集、分析监测省内粮食生产和，粮食安全预警系统根据信息处理结果，即时将这些信息定期提供给政府及有关部门，作为粮食行政管理和宏观调控的参考，采用适当的渠道定期向社会，使粮食生产者，经营者及时了解市场动态和有关政策法规，调整生产计划或经营策略，以期达到调节市场供求平衡目的。预警指标，建立灵敏、准确提供信息的粮食安全预警系统，进行粮食安全预警。需要选择科学、合理的预警指标，因为从这些指标中可以判断粮食安全与否，如粮食生产、需求、进出口、储备、粮食价格等方面的指标。所以要建立某省粮食安全预警监测系统就要根据该省粮食生产所面临的实际问题对系统进行设计。
2国内粮食安全预警监测模式的启示
通过对以上三个省份的具体分析，以及对国内研究的归纳，我们可以看到任何一种粮食安全预警监测模式都有一定的局限性。因为都是根据各自省份的具体情况来设计的粮食安全预警监测系统。我们不能盲目的借鉴。但是可以借鉴别人好的经验。其中适用于湖南省的可归纳成如下几个方面：
粮食安全预警监测指标体系的设置是建立粮食安全预警监测系统的关键，国内对有关粮食安全的研究比较多，但对地区粮食安全预警的研究较少，分省尺度上的粮食安全预警监测不仅受国家整体水平上的粮食安全的制约还受各省具体粮食安全影响因素的影响，因此在设计湖南省粮食安全预警指标体系时考虑的警情指标较全国尺度要少,可以忽略国际粮食供需变化的影响，同时重点考虑涉及湖南地区本身的指标。
本文认为可以将预警指标设置如下：粮食亩产增长率，受灾面积增长率，播种面积增长率，食品工业产值增长率，人口增长率，化肥销量增长率，农药销量增长率，役畜拥有量增长率，农民与非农业居民人均消费水平比例增长率，财政支农资金增长率，有效灌溉面积增长率，农业商品率增长率，农业生产资料零售价格指数，粮食收购价格指数，粮食经济作物比价，农用机械动力增长率，化肥价格指数，另外，农资价格是一个重要指标，由于受农民本身货币购买能力的限制，农资涨价对农民的购买能力更是雪上加霜。所以监测好农资价格是影响农民投资积极性的关键因素。
充分利用网络技术，建立一套自动的预警监测系统。网络不仅可以提高预警监测的准确性还可以提高办事效率。利用统计信息和遥感估产信息动态分析区域粮食的年度和年内供求状况，对湖南省粮食供需总量和结构平衡进行预测和预警。这将为我省粮食宏观调控管理部门提供决策支持，为各粮食部门提供方便有用的信息参考发挥着重要作用。
3湖南构建粮食安全预警监测模式的思路
从湖南粮食生产的实际出发，把经济理论、经济预警理论运用到湖南省粮食生产中，进行粮食生产的监测预警研究，根据监测、信息收集、数据分析、先兆预警等有序的环节建立湖南粮食安全预警监测系统，从粮食生产增长率的角度去发现湖南粮食生产中潜在的问题。
从湖南粮食生产的实际出发，运用预警的有关理论，进行粮食生产的监测预警研究，构建湖南省粮食生产监测预警系统。这种系统从逻辑上讲应包括这样几个阶段：明确警情，寻找警源，分析警兆并预报警度。这里，明确警情是大前提，是预警研究的基础，而寻找警源，分析警兆属于对警情的因素分析，预报警度则是预警的最终目标。湖南粮食生产监测预警是根据粮食生产所出现的严重偏离正常的状态，在未造成粮食生产灾害之前进行预测、预报及调控。湖南粮食安全监测预警模型就是依据宏观经济预警的逻辑过程，即确定警情，寻找警源，分析警兆，预报警度，并对湖南省进行粮食生产预警研究。通过探索建立湖南粮食安全预警监测系统，做到有备无患，加强对湖南省粮食市场供求形势的监测和预警分析，及时了解市场行情，准确把握市场动态，科学分析市场走势，确保湖南省粮食安全。对国民经济的持续、稳定和健康发展以及社会稳定都有重要的现实意义。
预警就是对事物发展的未来状态进行测度，预报不正常的时空范围和危害程度以及提出防范措施。粮食生产预警系统是为了防止粮食生产运行偏离正常发展轨道或可能出现危机而建立的报警系统。湖南是农业大省，自然条件优越，水稻产量居全国第一。但近些年其耕地面积呈下降趋势，2000年湖南耕地面积为507.98万顷，而到2003年耕地面积只有452.98万顷，平均下降13.75万顷年，近年来，随着经济的发展，耕地面积少有回升，但是增长速度缓慢。
参考文献：
1.贡光禹译.谁来养活中国——中国未来的粮食危机.未来与发展[J]，1995.2
改进的煤矿供电网络安全监控系统主要由地面集控中心、工业以太环网、监控分站、电气设备智能控制模块等组成。教学矿井的中央变电所、中央水泵房、盘区配电点、采煤工作面等配备有带微处理器的高性能智能开关设备，微处理器通过监控分站和以太环网完成与集控中心的连接，实现集控中心对井下智能电气设备的遥视、遥调、遥控等功能。监控系统中地面井下设一个环网，被控电气设备通过RS485总线与监控分站组成一个监控子系统，监控分站间的通信线路为以太环网，数据交换采用以太网交换机进行。系统中贯穿地面井下的以太环网主干网络传输速率为100Mbps，该环网提供备份链路，当网络中某个交换机出现故障，可以在500ms内切换到备份连接。井下原有的各种底层设备、现场总线、监控子系统等可方便地就近接入主干环网。井上部分包括地面变电所的监控分站及集控中心监控主站，井下部分包括井下监控分站、通讯光缆和设备微机综合保护装置等。所有与监控分站连接设备的运行信息都通过环形网络传输到集控中心监控主站的电脑上显示。工作人员在地面上即可以方便地监视全矿所有智能供电设备的运行信息，又可以对其进行远程控制。监控分站安装在监控主站与智能供配电设备之间，接收被控设备的运行信息并进行初步数据处理，将处理结果通过以太环网上传至地面集控主机，也可以把初步处理后的数据实时输出，其输出设备为被控设备的控制器和报警装置，实现对电气设备的实时控制和保护。该系统中选用KJ254-F型矿用隔爆兼本质安全型传输分站，其适用于井下潮湿和有瓦斯及煤尘爆炸的危险场所，具有PLC功能，可独立运行用来完成对设备的参数设置、监测及控制功能，实现软件化控制、自动检测设备等；也可连接在通信网络中，完成集控中心与井下电气设备的通信连接。监控分站到智能设备终端保护装置之间的传输介质选用矿用阻燃通信电缆，信号传输方式为异步时分制RS485传输，最大距离可为1km，信号传输速率为1200bps。整体网络初步设计为由信息站、服务器、工控机、大屏幕液晶显示器和安全设备等组成，实现对井下被控设备的实时运行数据读取和监控。同时，大屏显示系统可实时显示被测变电所及采煤工作面的环境，由大屏幕控制器对显示视频进行控制。工程师站和操作员站可用于对井下各监控子系统进行监测和控制，功能相同，实际使用时可互为后备，保证监控的可靠性。控制网使用硬件防火墙共同构成调度室网络与外部网络的隔离连接，以保证调度指挥中心网络的相对独立性，保证网络安全运行。工作站可以实时显示和查看接收井下设备的数据、画面、表格和管理信息等，可在集控中心对井下智能设备进行遥测和遥控等操作。
2煤矿供电网络安全监控系统软件设计
2.1监控主站系统软件
地面集控中心服务器操作系统选用Windowssever2012简体中文版，主要安装实时监控和历史数据存储等软件，完成矿井供电网络中被控设备实时运行参数的存储、运算等。监控中心主机上安装MCGS监控组态软件和MaTLaB软件。MCGS根据教学矿井的供电系统图和井下电气设备具体安装工作情况做出电网监控系统人机交互界面，在屏幕中可以显示整个矿井电气设备运行信息的监控界面，也可以切换到每个监控子系统，各子系统有分画面，即能全面了解整个教学矿井供电系统中各智能供配电设备的实时运行情况，也能详细查看单个设备的历史运行信息及数据变化趋势，实现各子系统间的信息共享。同时完成现场数据采集与处理，报警和安全机制、动画显示等功能。MaTLaB软件用来计算井下供电网络中各被控设备的电气参数，进行继电保护的整定计算和优化，将整定结果传送至组态软件的数据处理模块。组态软件接收到MaTLaB的数据处理结果以后，并将之与整定的被控设备的运行状态数据进行比较，实时分析设备的工作状态，最后在监控软件界面上进行正常显示或报警。设备运行信息存储软件选用SQLSERVER2012标准版，利用SQL语言可以操作数据库，具有对设备运行信息数据库表的新增、删除、更新、查询等功能。系统软件中历史数据库的制定和数据存储是面向煤矿电气设备的运行参数及环境信息，如电压、电流、温度、工作状态等。传感器测得的设备的运行状态及环境参数通过RS485通信传输给监控分站，分站通过网络接口把测得的信息传输给环形网络到井上集控中心的监控主站，进行数据处理、存储、显示和网络等，监控分站也可以接收地面发送的控制信息对电气设备进行控制，从而实现系统的整体监控功能。
2.2系统软件主要功能
（1）信息的综合功能
集控中心将各子系统的数据信息进行综合处理，将分析后的数据信息在人机交互界面上进行显示，对井下设备进行远距离观察和控制，在服务器中存储以便调用和查询，接入到网络中进行数据共享等。系统中软件要求矿井的供电监控网络化功能满足教学矿井供电信息自动化需求，具有良好的扩展性。
（2）环境监测
在井下安装温度、烟雾、湿度等传感器来监测井下环境信息并故障报警，另外井下还安装有摄像头对工作环境进行视频监视。当接收数据异常超越报警整定值时，系统触发启动智能报警功能进行声光报警。
（3）电源监测
系统对被控电气设备的电网电压、电流、功率等信息实时采集并显示，把测得的数据与预先整定值进行比较，如果有故障系统将启动智能报警功能。
（4）图形画面监控
组态软件的监控界面上直观地显示井下的供配电关系并实时监控智能电气设备的运行信息和数据，当故障发生时，画面相应的位置颜色或状态显示改变，同时产生报警信息。
（5）网络浏览功能
系统可将接收的井下各智能供配电设备的实时运行参数信息接入到矿井网络中，供矿上其他部门工作人员通过网络进行查询和监控。
（6）数据系统分级管理
软件系统为不同工作人员设定不同的访问权限，实现井下供配电设备的安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示等。
3结论
论文关键词：计算机煤矿信息技术
煤矿安全信息技术应是集分析、预防、监控、应急全方位、一体化的系统工程。尤其应注重预防和应急处理模块，转被动为主动，充分的将计算机管理与安全生产管理紧密融合，有效地管理控制煤矿安全工作，保障矿井的安全有效建设。
我国煤矿“十一五”安全生产规划中指出，我国目前的煤矿安全状况与部分发达国家有较大的距离，技术装备水平普遍不足，急待增强煤矿安全生产的技术支撑保障能力。大力建设煤矿安全生产的管理信息系统就是规划中的一个重要部分。煤炭企业的信息化有两个大模块构成：一是安全生产信息化；二是管理信息化。
近年来我国煤矿发生多起矿难，矿工安全急需得到切实有效的保障，这也是建设和谐社会的内在要求。与此相对的是，美、德等产煤大国安全事故却并不多见，究其原因，除严格的法律、监管制度约束以外，信息技术、自动化设备的大量应用是其实现安全生产的重要因素。从信息化出发，加强安全技术能力，也是我国煤矿实现安全的必由之路。我国已把“煤矿自动化安全生产监测监控和管理系统与标准体系研究”列为重大专项，已经组织研究开发及产业化，以推动我国煤矿行业信息技术的应用，为煤矿安全做好技术支撑。
1我国煤矿行业当前特点
我国煤矿地质构造比较复杂，自然灾害严重。煤矿事故主要还是由四大类构成：瓦斯事故、顶板事故、水害事故和运输事故，所占比例分别为36％、33．3％、9．9％和9．3％。据统计，仅国有重点煤矿中就有44．4％的矿井高瓦斯或煤与瓦斯突出，自然发火危险矿井占51．3％，煤尘有爆炸危险的矿井占87．4％，水文地质条件复杂或极复杂类型煤矿占25．04％。小煤矿中高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井超过15％，具有煤尘爆炸危险矿井占91．35％，其中高达57．71％的矿井具有强爆炸性。总体来看，目前我国煤矿行业信息化水平还比较低，信息技术和安全投入都还不能满足实际需求。
2煤矿安全管理信息技术建设目标和原则
作为未来“数字煤矿”的一个子系统，安全管理信息系统是煤矿持续发展的基础，与矿井地理、生产、物流等子系统类似，其主要内容是安全信息的采集、信息的传输、信息的处理、信息的应用与集成。实时、准确、全面的安全信息管理和响应是煤矿安全管理的核心。煤矿安全管理信息系统应是集分析、预防、监控、应急全方位、一体化的系统工程。尤其应注重预防和应急处理模块，转被动为主动，利用通信、计算机、自动化等多项技术的紧密融合，有效地管理控制煤矿安全工作，保障矿井的安全有效建设；同时，系统设计要本着先进性、投资保护、开放性、可扩充性、可维护性的原则，根据目前业务实际，并充分考虑今后业务发展需要，针对企业实际情况具体实施。
3煤矿安全管理信息技术的主要构成
目前，各软件和系统集成商开发的系统千差万别，但从信息设施的种类来划分，可以分为检测、监控、通讯、信息管理四大部分。从市场主流来看，功能模块大同小异，整个系统可分为以下几个模块：
1)安全信息收集。安全信息收集主要是由安全岗(网)员在安全检查过程中对收集到的安全信息录入到计算机中。本模块主要包括安全信息录入、对安全隐患的处理意见、领导审批意见、对安全隐患处理落实情况和安全信息的综合查询等功能。
2)交接班管理。交接班信息管理模块用于安检人员处理交接班过程中的问题记录与移交。记录本班生产过程中发生的问题／隐患、“三违”人员、挂停止作业牌、伤亡事故、非伤亡事故及相关人员的信息，当班次交接时，浏览上班次发现未解决的问题和还没有检查到的检查控制点信息并确认，为本班次的跟班安检人员下井检查提供指导，以明确责任，为系统跟踪安全监控人员工作是否到位提供依据。
3)安全规章制度。该模块是煤矿各种安全规章制度的汇总，供有关人员查询、学习和参考。煤矿安全规章制度，是煤矿安全生产的依据，是由一件件血的教训而写成的，它在煤矿安全生产过程中起到了重要作用。
4)防治病毒入侵、传播。大力学习计算机病毒防治知识，有效防止计算机病毒的传播。计算机病毒是由计算机语言编写的计算机程序指令。计算机病毒的发生可导致计算机系统崩溃、文件丢失、设备损坏。计算机病毒的传播方式主要有文件复制、接收发送邮件、下载文件等，计算机病毒的传播工具有磁盘、优盘、移动硬盘、光盘等。
5)安全综合报表管理。安全综合报表是安全信息的汇总，可以对煤矿安全情况进行综合分析，通过日报和月报的形式提交给各级领导审核，使各级领导能及时的了解总体安全情况，为领导分析和掌握安全管理状况提供了真实可靠的依据。
6)煤矿事故管理。正确地记录煤矿所发生的安全事故，并查明事故的原因，记录事故的综合分析和处理情况。真实地记录发生的安全事故，可接受事故教训，起到安全警示作用，并作为该部门安全情况评比的依据。
7)安全技术措施管理。本模块包括安全技术措施制定、安全技术措施审核和审批。从技术角度出发，对于煤矿各种类别的工程制定安全措施。审批后执行，记录措施的执行情况，并对安全措施进行月度的复审，确保安全措施的可行性。
8)安全标志管理。为了引起人们对不安全因素的注意，预防事故的发生，需要在各有关场合作出醒目标志，在矿内部安装的安全标志也是不容忽视的。安全标志是由安全色、几何图形和图形符号构成，用以表达特定的安全信息，安全标志分为禁止标志、警告标志、指令标志、提示标志四类，对安全标志要定期检查和维护。本模块记录全矿安全标志的安装地点、内容和使用情况，并备有安全标志的基本知识。
9)安全生产考评奖惩。为了加强职工的安全意识，对各部门和个人安全生产情况要定考评和奖惩。本模块是对各部门和个人奖惩情况的评比和记录，当某个部门连续评比不合格后，系统发出警告，并通知有关领导和部门，对该部门进行处罚。
1O)人员定位查询。可查询到某人员当前是否下井及在某一时间段的下井记录。此外，部分模块还可以和其他矿井信息技术结合使用。以上面介绍的人员状态查询模块为例，除可单独应用外，还可以和跟踪定位系统配合使用。在漳村矿，目前通讯技术和计算机技术为一体的煤矿人员定位系统，可在任何联网地方监控人井人员数量、身份和井下工作位置，是打击煤矿超能力生产，超人员人井的有效的高科技手段。在突况下，监控计算机上还可立即查询事故现场的人员位置分布情况、被困人员数量、为事故抢险提供科学依据。
4有待解决的问题
1)通过各类传感器所采集的数据信息，由计算机进行分析、处理，可以实现对井下瓦斯、通风、温度、湿度、顶板压力、罐笼升降位置等进行有效监控，有力的解决人工监测不及时、不到位、不准确、凭感觉的弊端，用准确的数据反映安全生产中的各种安全隐患因数，使得安全生产管理变得科学、可靠，使“预防为主”的安全生产方针真正落到实处。
2)信息共享和互通。目前煤矿安全信息系统在信息共享和互通互联方面还有很多不足，“信息孤岛”还大量存在。由于供应商众多，应用系统五花八门，设备也是型号多样，极不统一。监测系统、控制系统和管理系统还不能有效实现联动，满足实际需求，由于不能信息共享，信息的价值大打折扣，对集中管理、决策不能提供有效的支持。
为了全面提高煤矿企业安全生产水平,国务院《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》,强制推行先进适用的技术装备。目前,国内的各煤矿基本安装了煤矿安全监控系统,煤矿安全监控系统主要功能是保证安全监管部门能及时了解煤矿井下的实时信息,发现各种异常情况及报警信息,督促煤矿能及时处理,以减少事故的发生。而现有的煤矿安全监控网络这门课程的实训平台必须依赖于真实的安全监控分站和传感器,而一套最简单的安全监控系统至少需要5,6万元,若单独为每位实训的学生配置一套安全监控系统不切实际,因此迫切需要一套虚拟实训平台能真是模拟整个安全监控系统的安装及配置过程,并且具备验证系统参数设置正确性的功能,能让每位学生都能独立的完成所有参数设置。
2需求分析
按照网络化教育系统的任务、特点,将该门课程的虚拟实训平台各功能模块设计下:(1)配置文件正确性验证。具备系统安装正确性验证功能,如果配置文件参数设置错误,会根据错误情况提示用户进行相关参数的修改。(2)产生测点信息。虚拟平台能随机产生需要定义的测点以及该测点的各种虚拟参数,由于在系统配置完毕后需要验证整套系统是否能有效的实现风电瓦斯闭锁,因此该虚拟数据还应支持用户自行修改。(3)测点定义。结合系统给出的各类测点,用户能对测点的详细参数进行设置。包含模拟量传感器的报警值、断电值、浮点值、预警值的设置以及控制口的关联;开关量传感器的断线、正常状态、非正常状态的设置以及控制口关联;控制量的常开与常闭状态的设置;交叉断电等。(4)报警信息提示及查询。对于虚拟平台产生的报警、断电等异常信息,系统能通过语音等方式及时提醒用户,并具备对于历史信息提供查询的功能。(5)统计报表管理。虚拟平台能够对模拟量及开关量的数据,分站的运行状态统计形成报表,并提供打印、导出功能。
3总体设计
煤矿安全监控虚拟实训平台采用B/S结构,应用Web服务器、JSP动态网页设计及网络模拟器等技术,构建虚拟实训环境。网络模拟器包可以安装在网络互联实训室的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上。学生只要在浏览器页面中输入服务器的IP地址,即可登录到虚拟实训平台对各项参数进行配置和调试。整个虚拟实训平台的核心是测点定义以及正确性验证这部分功能,而用户的测点定义必须遵循《煤矿安全规程》、《AQ1029-2007》以及其他相关规程规范的要求,并结合平台提供的虚拟数据详细设置传感器的报警值、断电值、复电值等参数。
4详细设计
(1)传感器的设置。在采煤工作面上隅角设置瓦斯传感器1个;在工作面回风巷距工作面10米处设置瓦斯传感器1个;在工作面回风巷末端10-15米的范围内设置瓦斯传感器1个、风速传感器1个,若是自然矿井还应增加一氧化碳传感器1个、温度传感器1个;在工作面进风顺槽工作面移变处设置馈电传感器、开停传感器若干,用于检测工作面主要设备的开停和馈电状态;工作面回风巷长度若超过1000米,则还应在中部增设瓦斯传感器1个;煤与瓦斯突出矿井,在工作面进风顺槽处设置瓦斯传感器1个;采用串联通风的采煤工作面,被串工作面的进风巷10-15米处设置瓦斯传感器1个;有专用排瓦斯巷道的工作面,必须在专用排瓦斯靠近回风巷10-15米处设置瓦斯传感器。以上为虚拟实训平台自带的已定义好的虚拟测点,考虑到系统扩展性,支持自定义各类模拟量和开关量传感器的定义。修改数据库中的表t_point即可实现。其中tpointNo为定义测点编号,fzID为定义分站号,lxID为定义传感器测点类型,dwID为定义传感器量产单位,Val为虚拟数据初始值,Wave为虚拟数据波动比例。(2)测点定义正确性验证。当用户对已有的测点定义完毕,需要虚拟实训平台对其正确性进行验证,而验证其正确性的依据是《AQ1029-2007》。如:工作面及上隅角瓦斯传感器报警值应≥1%,断电值应≥1.5%,复电值应<1%;回风巷的瓦斯传感器报警值应≥1%,断电值应≥1%,复电值应<1%等。
5结语
隧道施工与传统建筑有着较大区别，具有一定的特殊性，隧道施工中安全事故具有危险性大、突发性强、容易发生伤亡事故等特点，是事故多发的行业。造隧道施工安全事故的原因有很多如:施工条件恶劣，施工过程中有较多手工劳动和繁重体力劳动。高强度的体力劳动下，身体易疲劳，精神也无法长时间集中，施工人员在这种情况下进行作业，很有可能引起安全事故的发生。并且隧道施工中涉及到大型机械设备的使用，如不按照相关操作流程进行操作，极易导致安全事故的发生，并且人工隧道易对周边地质造成破坏，因此施工中也可能出现塌方、落石、蹦塌等现象，十分危险。另一方面，隧道施工现场如设备管理不当也会引发安全事故。因为隧道施工中需要的用电设备较多，布置又比较分散凌乱，并移动频繁，很多机械设备均为导体，如管理不当易发生触电事故，危及施工人员人身安全。隧道施工中处处存在隐患和危险，避免安全事故的发生，安全管理至关重要，只有保障安全管理的有效性，才能将安全管理工作落到实处，为隧道施工创造有利条件。隧道施工安全管理是规避安全事故发生的重要手段，但传统隧道施工安全管理监控手段过于落后，监控效果并不理想，安全事故发生时不能及时发现，无法有效发挥隧道施工安全管理职能。信息化监控技术利用传感器采集数据信息，利用视频监控系统实时掌握施工现场情况，并进行全天候监控，监控过程更加直观，实现了施工安全管理的智能化、科学化、信息化。从整体上提高了施工安全管理效率和有效性，加强信息化监控技术应用意义重大。
二、信息化监控技术在隧道施工安全管理中的运用
(一)隧道施工人员定位系统
隧道施工人员安全定位系统是利用物联网技术，监测和监控施工人员具置，确保施工人员人身安全，隧道施工人员定位系统能够实时、精准的掌握各区域施工人员的情况，并将其反馈到监控中心。安全管理工作中人员就可以随时了解到施工人员的分布及走动情况，以便于利用远程技术对施工人员进行有效的管理和指示，另外，定位系统还能起到考勤的作用，能够直观反映到岗情况。在发生安全问题时，监控中心就可以根据定位系统所提供的员工分布，对施工人员采取救援，并指挥员工采取相应措施，提供救援效率。隧道施工人员定位系统需要应用到无线传输网络、定位软件、感应芯片、读卡器等等。隧道施工安全管理对施工人员定位必不可少。
(二)有害气体监控系统
由于隧道施工不同于建筑施工，多在封闭狭小昏暗的空间中，空间内的空气质量直接影响着施工人员安全，由于隧道施工过程周边地质结构将受到破坏，所以在施工中，难免会产生有害气体，这些有害气体一旦积聚到一定浓度，很有可能会导致施工人员中毒、窒息，甚至引起爆炸。另一方面，除了自然生产的有害气体外，施工中所使用的机械设备在运作时，同样会排放多种有害气体，威胁施工人员身体健康。由于隧道施工空间的封闭特点，这些气体十分容易积聚，为了保障施工现场安全，监测施工现场有害气体至关重要。信息化监控技术下的有害气体探测器，实现了实时空气信息采集，根据施工现场实际情况对现场有害气体浓度和含量做出分析，并反馈到监控中心，如有害气体达到危险标准，便立即发出警报，监控中心便可根据监测到的数据，采取相应措施，指导施工人员的撤离和疏散。
(三)语音双对讲系统
语音双对讲系统是信息化监控技术下安全管理的常用工具，能够保障安全管理人员能够实时与现场保持联系。双语音对讲系统通过无线或有线通信手段连接监控中心，保障通话的畅通。安全监控管理人员可通过语音对讲系统远程或通知施工流程安全，如发生紧急情况，可辅助指导施工人员的快速疏散，保障施工人员疏散的秩序，是隧道监控施工安全管理的主要手段之一。
三、结束语
1.1煤矿安全监控系统组成结构和工作原理分析
（1）利用传感器信息装置将检测到的物理量转化为电信号，电信号可以依据运行情况对其进行诊断，当出现问题时会及时的对其进行预报且显示问题所在原因。
（2）电信号必须通过显示设备将其作业状况完整的显示出来，然后转化为可控的传输信号，对其实时掌握。
（3）通过预先设置好的接收方式对信号进行接收，通常情况下，采取分站接收然后复用信息将其传输在主站上加以显示。对于分站来讲，它必须将接收到的信息加以整合、分类，对简单数据进行校验，防止不准确信息被利用，这样不仅仅会造成一定损失，且会增加发生事故的概率，所以在进行传输主站前，必须对信息进行准确的掌握。
（4）电源箱是确保煤矿安全监控系统正常运行的主要交流电源，它能确保在临时停电的基础上让煤矿安全监控系统可以有效的运行，维持正常的基本用电量且供电量大于二小时的蓄电量。
（5）主站在接收信号的同时，要对其信号进行及时的处理。传输接口在确保接收信号后，要再次将主站整理好的信息传输至相应分站。从某种角度上而言，传输接收器具备了分站与总站相互传输信号及自动检验、调节等功能，所以使用过程中不容忽视。
（6）主体正常运行的前提下，要利用计算机对其进行掌控，主机的主要作用是联网、控制输出打印、控制输出、人机的对话、声光的报警、显示、磁盘的存储、统计数据、判别报警、校正、接收检测的信号等。
1.2煤矿安全监控系统的作用
第一，通风及瓦斯监控，也就是监测局部的通风机停开（特别重要）、风筒的状态、风门的状态、馈电的状态、风压、风速以及甲烷的浓度等。一旦局部的通风机掘进巷道出现停风状况或出现停止运行现象时或瓦斯出现超限时，相应的煤矿其安全监控的系统就会自动切断各自区域电源，同时闭锁与报警，这一措施可以达到以下目的：
（1）规避与降低了因电气设备违章作业或失爆、或电气设备出现故障的危险温度或电火花导致瓦斯爆炸的发生率；
（2）规避与降低了运、掘、采等设备在运行状态下因危险温度或摩擦碰撞出火花而导致的瓦斯爆炸的发生率；
（3）可以起到提醒作用，督促生产的调度员、领导及时把工作人员安置到安全位置；
（4）督促生产的调度员、领导及时处理好事故的安全隐患，提前预防瓦斯爆炸事故的发生。
第二，瓦斯抽放系统的监控。
（1）监测抽放管路里阀门开度、温度、压力、流量、甲烷的浓度以及一氧化碳浓度等各管道的参数；
（2）对瓦斯抽放泵站室里甲烷的浓度以及井下临时的抽放瓦斯泵站其下风侧的栅栏外的甲烷浓度环境参数进行监测；
（3）对抽放泵轴温、抽放泵的真空度以及电机温度等进行监测；
（4）监测冷却水池的水位、水温以及水压与水量等供水的参数；
（5）监测功率因素、电压、电流等供电的参数；
（6）对供气管道其供气阀的开度、流量、甲烷的浓度、温度、正压等供气的参数进行监测；
（7）监测密封的水温、密封的水位、罐内其甲烷的浓度、罐压和罐高等储气罐的参数；
（8）对瓦斯抽放供水、阀门、泵等状态进行监测；
（9）对瓦斯抽放纯瓦斯量和混合量进行监测；
（10）对瓦斯抽放阀门与泵进行控制。第三，煤矿安全监控系统可以有效的对火灾进行实时监控，了解火灾发生的原因及火灾过程中烟雾、二氧化碳的浓度及温差变化，这样就能有效的控制火情，降低风险的蔓延、扩大。第四，监控系统可以有效的对瓦斯做出预警报警信息，从而将瓦斯所处的地质信息进行分析，进一步提高防治风险发生的预警能力。第五，针对往期事故的发生要对其进行调研，依据事故发生原因进行经验总结，这样不仅仅能够为其提供参考依据，更能为日后同类事故的发生提供预防预警的作用，所以针对每次煤矿事故的发生都要进行系统检测。
1.1煤矿安全监控系统组成结构和工作原理分析
（1）利用传感器信息装置将检测到的物理量转化为电信号，电信号可以依据运行情况对其进行诊断，当出现问题时会及时的对其进行预报且显示问题所在原因。
（2）电信号必须通过显示设备将其作业状况完整的显示出来，然后转化为可控的传输信号，对其实时掌握。
（3）通过预先设置好的接收方式对信号进行接收，通常情况下，采取分站接收然后复用信息将其传输在主站上加以显示。对于分站来讲，它必须将接收到的信息加以整合、分类，对简单数据进行校验，防止不准确信息被利用，这样不仅仅会造成一定损失，且会增加发生事故的概率，所以在进行传输主站前，必须对信息进行准确的掌握。
（4）电源箱是确保煤矿安全监控系统正常运行的主要交流电源，它能确保在临时停电的基础上让煤矿安全监控系统可以有效的运行，维持正常的基本用电量且供电量大于二小时的蓄电量。
（5）主站在接收信号的同时，要对其信号进行及时的处理。传输接口在确保接收信号后，要再次将主站整理好的信息传输至相应分站。从某种角度上而言，传输接收器具备了分站与总站相互传输信号及自动检验、调节等功能，所以使用过程中不容忽视。
（6）主体正常运行的前提下，要利用计算机对其进行掌控，主机的主要作用是联网、控制输出打印、控制输出、人机的对话、声光的报警、显示、磁盘的存储、统计数据、判别报警、校正、接收检测的信号等。
1.2煤矿安全监控系统的作用
第一，通风及瓦斯监控，也就是监测局部的通风机停开（特别重要）、风筒的状态、风门的状态、馈电的状态、风压、风速以及甲烷的浓度等。一旦局部的通风机掘进巷道出现停风状况或出现停止运行现象时或瓦斯出现超限时，相应的煤矿其安全监控的系统就会自动切断各自区域电源，同时闭锁与报警，这一措施可以达到以下目的：
（1）规避与降低了因电气设备违章作业或失爆、或电气设备出现故障的危险温度或电火花导致瓦斯爆炸的发生率；
（2）规避与降低了运、掘、采等设备在运行状态下因危险温度或摩擦碰撞出火花而导致的瓦斯爆炸的发生率；
（3）可以起到提醒作用，督促生产的调度员、领导及时把工作人员安置到安全位置；
（4）督促生产的调度员、领导及时处理好事故的安全隐患，提前预防瓦斯爆炸事故的发生。
第二，瓦斯抽放系统的监控。
（1）监测抽放管路里阀门开度、温度、压力、流量、甲烷的浓度以及一氧化碳浓度等各管道的参数；
（2）对瓦斯抽放泵站室里甲烷的浓度以及井下临时的抽放瓦斯泵站其下风侧的栅栏外的甲烷浓度环境参数进行监测；
（3）对抽放泵轴温、抽放泵的真空度以及电机温度等进行监测；
（4）监测冷却水池的水位、水温以及水压与水量等供水的参数；
（5）监测功率因素、电压、电流等供电的参数；
（6）对供气管道其供气阀的开度、流量、甲烷的浓度、温度、正压等供气的参数进行监测；
（7）监测密封的水温、密封的水位、罐内其甲烷的浓度、罐压和罐高等储气罐的参数；
（8）对瓦斯抽放供水、阀门、泵等状态进行监测；
（9）对瓦斯抽放纯瓦斯量和混合量进行监测；
（10）对瓦斯抽放阀门与泵进行控制。第三，煤矿安全监控系统可以有效的对火灾进行实时监控，了解火灾发生的原因及火灾过程中烟雾、二氧化碳的浓度及温差变化，这样就能有效的控制火情，降低风险的蔓延、扩大。第四，监控系统可以有效的对瓦斯做出预警报警信息，从而将瓦斯所处的地质信息进行分析，进一步提高防治风险发生的预警能力。第五，针对往期事故的发生要对其进行调研，依据事故发生原因进行经验总结，这样不仅仅能够为其提供参考依据，更能为日后同类事故的发生提供预防预警的作用，所以针对每次煤矿事故的发生都要进行系统检测。
2煤矿安全监控系统技术管理的应用
1.1系统可以设定每个用户的每日用水量，超出用水范围后，虽然用户IC卡中尚有费用，但也会停止用户当日用水，达到集中管理的目的。据测算，自动化控制系统运行以来，汾阳市城镇供水管理总站平均每年供水36万m3，收缴水费100余万元，平均供水价格2.8元蛐t，与未用该系统前相比，供水效率增加28%，收效显著。
1.2社会效益一是提高了工作效率，缓解了管理压力。城镇供水管理总站管理的氟砷改水工程共有2个水源井和2个蓄水池，4个压力管路关键节点，29个收费终端。在传统管理模式下，日供水1000t，供水人口3万余人的氟砷改水工程，正常运行需要10余人管理。安装自动化监控系统后，调度中心站可远程启停水泵并对蓄水池水位、出水流量、水源井的运行状况及压力、电流、电压、运行状态等实时监测和监控，不仅可以提高供水生产效率，避免高位池水满溢和单井地下水过度采集情况的发生而造成水资源无形损失，而且节省了大量的人力、物力（仅需3～4人），大大降低了管理成本。另外，供水站虽然24h值守，但供水站有水源井、蓄水池等设施，占地较大，不可能全程值守。安装自动化集中监控系统后，在调度中心站可以通过监控终端清晰地看到供水站的各个画面，有效避免恶性犯罪事件的发生，从而更好地为群众提供优质、安全的饮用水。二是保障了饮水安全工程的可持续发展。饮水安全工程普遍存在“重建轻管”现象，没有健全的管理机构，后续维修费用缺乏，致使许多工程举步维艰，有的甚至丧失了供水能力。该系统能较好地保证合理利用水源，在提高工作效率、降低能源消耗的前提下保证最大限度地满足供水要求和水源的合理利用；当设备发生运行故障或系统检测到异常数据时，可以进行实时报警，并及时存储故障信息，发出声光提示，提示操作人员及时查找故障原因，并加以排除，既保证了设备安全，同时也减少了盲目巡检所造成的安全问题，使设备的有效利用率和可靠性大大提高；先交费后吃水，解决了农村供水收费难的问题，为农村供水工程的良性持续发展提供了有力的物质保障。
2存在问题及对策
2.1用水观念人们长期形成的用水不受节制观念，水是商品意识的不强，先付费后吃水难以接受。市水务部门要通过耐心讲解、印发传单、电视媒体、讲课等方式，让广大群众充分了解全市水资源严重短缺、水环境恶化现状；明白节约用水的重要性和紧迫性，使广大城乡居民能积极配合水务部门推广自动化集中控制系统。
2.2资金问题汾阳市城镇供水管理总站安装自动化集中监控系统共投资35万元，其中国补资金30万元，自筹资金5万元。集中供水工程的水价较低，收入较少，安装自动化系统难度较大。目前，智能IC卡水表市场价在400元左右，对普通家庭仍是一笔不小的开支，农民群众的抵触情绪直接影响了系统的安装。市水务部门要在实验区成功实践指引下，制定出台相关扶持政策。自动化控制系统、水表的采购费用政府应给予适当补贴，单位、群众负担一部分，以提高群众的积极性，确保智能系统得到广泛推广。
2.3系统维护管理汾阳市农村饮水安全工程村级管理人员文化素质偏低，不能很好地对管理系统进行日常维护，使用操作不当导致水表出现故障，又不能及时修理，致使不能正常供水，这些都影响供水系统的正常运行。针对这一情况，市水务部门要积极引导工程管理部门与系统厂家签订售后服务合同，并让厂家就系统功能及操作对管理人员进行培训，提高管理人员的业务水平，确保系统正常运行。
3结语
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