馬彥操， 李新功， 朱福文

(1. 焦作煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 河南 焦作454002； 2. 河南寶雨山煤業(yè)公司， 河南 伊川 471308)

0 引言

煤礦主提升系統(tǒng)是煤礦最重要的安全生產(chǎn)系統(tǒng)之一，是礦井的咽喉要道[1]。但近年來，煤礦經(jīng)常發(fā)生一些提升系統(tǒng)事故，甚至發(fā)生重大人員傷亡事故。為了煤礦的生產(chǎn)安全，需對此進(jìn)行探索，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建新型煤礦主提升安全監(jiān)控系統(tǒng)。“互聯(lián)網(wǎng)+”就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)”[2]，但并不是簡單的兩者相加，而是利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行深度融合，形成新的發(fā)展生態(tài)。它代表一種新的社會(huì)形態(tài)，即充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)資源配置中的優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各領(lǐng)域之中，提升全社會(huì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和實(shí)現(xiàn)工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)[3]。因此引入“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建煤礦主提升系統(tǒng)的安全監(jiān)控體系，將使煤礦主提升系統(tǒng)的安全可靠性大幅度提升，有必要對其進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究。

1 總體思路

1.1 實(shí)現(xiàn)交互式的訪問和控制

利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的手段對提升系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，使之主提升系統(tǒng)的各個(gè)組成部分易于通信，實(shí)現(xiàn)交互式的訪問和控制。

現(xiàn)有的主提升機(jī)控制系統(tǒng)由各提升機(jī)生產(chǎn)廠商提供，各廠商參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造?，F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦安全規(guī)程》只是對提升機(jī)的重要保護(hù)做了具體規(guī)定[4]，而對通信標(biāo)準(zhǔn)、檢測監(jiān)控的內(nèi)容未做出明確的規(guī)定。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)等日趨成熟[5]，若將此類成熟的技術(shù)應(yīng)用于礦井主提升機(jī)的安全監(jiān)測監(jiān)控，則對提高主提升機(jī)的安全性及自動(dòng)化水平意義重大。總之，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的手段對主提升系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，可以克服不同廠商通信協(xié)議不一致的問題，使得主提升系統(tǒng)的各個(gè)組成部分易于通信。

1.2 完善監(jiān)測監(jiān)控內(nèi)容

目前國內(nèi)對煤礦主提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控還停留在基本信息狀態(tài)，其上位機(jī)只是對主提升機(jī)本身的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并未對主提升機(jī)的外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控。故根據(jù)安全生產(chǎn)的需要，可進(jìn)一步增加完善檢測設(shè)備設(shè)施，為無人化全自動(dòng)運(yùn)行創(chuàng)造條件。

1.3 將主提升系統(tǒng)納入礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

大部分礦井主井或副井提升系統(tǒng)都是能獨(dú)立工作的一個(gè)自動(dòng)化子系統(tǒng)，其提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存貯于提升系統(tǒng)的上位機(jī)，它只是監(jiān)視，并沒有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。如果將主提升系統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控內(nèi)容完善后，則主提升系統(tǒng)就能像礦井的供電系統(tǒng)、主排水系統(tǒng)等一樣，可在礦井機(jī)電集控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，現(xiàn)場無專人值守。

1.4 實(shí)現(xiàn)相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員遠(yuǎn)程監(jiān)控訪問功能

相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員都建立可以訪問的主提升系統(tǒng)客戶端，包括礦井的調(diào)度室、機(jī)電集控中心、礦井機(jī)電管理人員、焦煤公司相關(guān)管理人員、生產(chǎn)廠家等。

各終端都有自己的管理權(quán)限及監(jiān)控權(quán)限：生產(chǎn)廠家有通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷的權(quán)限[6]；礦井的調(diào)度室可以遠(yuǎn)程監(jiān)視；礦井機(jī)電集控中心可以遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制；煤業(yè)公司機(jī)電部門可以遠(yuǎn)程訪問、查閱相關(guān)數(shù)據(jù)和記錄等。這樣，便可利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提高管理水平。

2 實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段

新型主提升監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建如圖1所示。

圖1 構(gòu)建新型的主提升監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 構(gòu)建完善的提升機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控點(diǎn)包括電控室、操作室、液壓站、變壓器室、高壓柜室、主滾筒、主電動(dòng)機(jī)、上天輪、下天輪、裝載站、卸載站等，選用新型數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像頭，所有的視頻信號(hào)通過網(wǎng)線集中傳至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，再經(jīng)硬盤錄像機(jī)存儲(chǔ)，同時(shí)經(jīng)解碼器組合拼接輸出至調(diào)度顯示屏，可分屏顯示，也可組合顯示。主提升機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 主提升機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 完善振動(dòng)監(jiān)測

對提升機(jī)來說，大型機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測對無人條件下的設(shè)備安全運(yùn)行極為重要[7]。在滾筒的主軸軸承座上安裝振動(dòng)傳感器，能反映電動(dòng)機(jī)及滾筒的機(jī)械部分是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，同樣在天輪主軸上加裝振動(dòng)傳感器，能反映天輪機(jī)械部分的運(yùn)行狀況。

2.3 完善溫度監(jiān)測

目前提升設(shè)備溫度監(jiān)測只是設(shè)置簡單的報(bào)警溫度、跳閘溫度，如主變壓器超溫、主軸軸承超溫等，而對電控室環(huán)境溫度很少監(jiān)控，對電控室風(fēng)機(jī)的開停沒有明確的條件。故監(jiān)測大功率設(shè)備(發(fā)熱設(shè)備)運(yùn)行的環(huán)境溫度，確定設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度調(diào)控的原則，能更好地保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

主提升機(jī)房溫度監(jiān)測傳感器布點(diǎn)：變壓器室、老電控室、新電控室、主電動(dòng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。在部分柜內(nèi)也可加裝溫度傳感器，若切換柜刀閘因接觸不良而造成切換柜溫度升高，通過傳感器監(jiān)測可及時(shí)停止運(yùn)行，防止觸點(diǎn)熔斷，釀成大事故。

2.4 完善濕度監(jiān)測

環(huán)境的濕度對電氣設(shè)備的絕緣非常重要，通常在雨季，都會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)絕緣降低的情況，對正常生產(chǎn)造成困擾。若監(jiān)測環(huán)境濕度、電動(dòng)機(jī)溫度等，建立一套完整的電動(dòng)機(jī)加熱器控制策略，則可以確保電動(dòng)機(jī)連續(xù)可靠運(yùn)行。同樣，在必要條件下啟動(dòng)高壓柜、整流柜、主控柜的加熱器，保證設(shè)備工作在適合的溫濕度環(huán)境，對提高系統(tǒng)的可靠性，降低設(shè)備故障率大有好處[8]。

2.5 完善煙霧保護(hù)

在非正常狀況下，設(shè)備的局部過載會(huì)造成過熱起火，起火之前會(huì)有大量的煙霧，如果能及時(shí)報(bào)警，則會(huì)大大降低損失程度[9]。

3 實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)

1) 構(gòu)建設(shè)備數(shù)據(jù)庫。主要是構(gòu)建所有設(shè)備的數(shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫，包括實(shí)測值和標(biāo)準(zhǔn)范圍。如：提升機(jī)軸承溫度有實(shí)測值，數(shù)據(jù)庫有設(shè)置好的報(bào)警溫度值、故障溫度值。

2) 數(shù)據(jù)處理。利用大數(shù)據(jù)處理的技術(shù)手段對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如：提升機(jī)主軸溫度，實(shí)測值50℃，報(bào)警值80℃，跳閘值90℃。以往的處理很簡單，達(dá)到80℃報(bào)警，達(dá)到90℃跳閘?，F(xiàn)在通過大數(shù)據(jù)分析，實(shí)測溫度可以與環(huán)境溫度比較得出溫差值，同時(shí)對溫差和歷史數(shù)據(jù)比對，變化過大可以提示報(bào)警，同時(shí)對溫度變化的斜率進(jìn)行比對，溫度斜率超過規(guī)定值也會(huì)報(bào)警提示。

3) 實(shí)現(xiàn)三位一體報(bào)警。文字顯示、聲音提示、視頻畫面自動(dòng)切換到報(bào)警設(shè)備。

4) 設(shè)備管理制度融入軟件系統(tǒng)。檢修人員的巡檢，設(shè)備的定期維護(hù)保養(yǎng)，設(shè)備的檢測、記錄填寫全部納入安全監(jiān)控系統(tǒng)[10]。安全監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)向檢修維護(hù)人員發(fā)送檢修維護(hù)提示，配備檢修人員不按期巡檢、檢查、維護(hù)、保養(yǎng)、檢測，安全監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)報(bào)警并向上級管理人員發(fā)現(xiàn)相關(guān)信息。

5) 開發(fā)手機(jī)APP。手機(jī)能瀏覽主提升系統(tǒng)的運(yùn)行視頻、各種數(shù)據(jù)及信息。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可借助礦井自動(dòng)化平臺(tái)的短信貓，故障信息能按劃分的等級發(fā)到相關(guān)人員手機(jī)上。

4 結(jié)論

新型煤礦主提升安全監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，

提升了煤礦提升系統(tǒng)的科技裝備水平。新型監(jiān)控系統(tǒng)對常規(guī)提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易忽視的環(huán)節(jié)進(jìn)行了補(bǔ)充完善，安全性有了很大的提高。

利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的手段，提升了主提升系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化的水平，系統(tǒng)的可控性得到很大提升。展望新型煤礦主提升安全監(jiān)控系統(tǒng)，具有很大創(chuàng)新性及良好的實(shí)用性，相信可在我國礦井中得到廣泛推廣使用。