王海燕，龍大鵬，韓國(guó)慶，袁志金

（1. 山西華寧焦煤有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000；2. 開(kāi)灤（集團(tuán)） 有限責(zé)任公司，河北 唐山 063018）

1 概 況

安全與效益是礦山工作的核心，隨著煤礦信息化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的煤礦都配置了各種監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)保證礦山的安全和正常生產(chǎn)起了重要作用。壓風(fēng)自救系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、供水施救、通信聯(lián)絡(luò)是井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)，礦井壓風(fēng)系統(tǒng)是保障礦井安全自救和風(fēng)動(dòng)機(jī)械工具動(dòng)力的重要系統(tǒng)，當(dāng)?shù)V井發(fā)生重大災(zāi)害時(shí)，壓風(fēng)自救系統(tǒng)為井下避難人員實(shí)施自救提供新鮮空氣。2015 年開(kāi)始國(guó)家實(shí)施 “機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人” 科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)，提倡 “無(wú)人則安”的安全理念，采用先進(jìn)的信息化手段，一批煤礦大型固定設(shè)備“無(wú)人值守” 項(xiàng)目紛紛落地。開(kāi)灤集團(tuán)針對(duì)企業(yè)實(shí)際情況，圍繞大型固定設(shè)備實(shí)現(xiàn) “無(wú)人值守” 的目標(biāo)，對(duì)壓風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化、信息化改造，取得了良好的效果，提升了礦井空壓機(jī)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)系統(tǒng)無(wú)人值守的目標(biāo)，促進(jìn)了企業(yè)安全管理水平向前發(fā)展。

2 存在問(wèn)題及解決方法

對(duì)于壓風(fēng)機(jī)單一機(jī)組而言，所具有的保護(hù)足以支持系統(tǒng)的簡(jiǎn)單運(yùn)轉(zhuǎn)需求，但是各類信息的采集、處理仍然依靠人為巡檢和觀察記錄，需要安排固定的值守人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作、管理，長(zhǎng)期以往帶來(lái)重大安全隱患。對(duì)于開(kāi)灤礦井來(lái)說(shuō)，雖在唐山礦、林南倉(cāng)礦、東歡坨及呂家坨等礦井建立了一些簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程操控單元，但是受數(shù)據(jù)采集單一、實(shí)時(shí)性差及有些部位需要人員觀察的影響，未能從根本上減少人員投入，也未能從根本上杜絕一些可預(yù)防性的故障與事故發(fā)生，因此有必要建立一種區(qū)域預(yù)警機(jī)制的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用空壓機(jī)的安全、自動(dòng)運(yùn)行、遠(yuǎn)程監(jiān)管，在無(wú)人的情況下仍然掌握空壓機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)情況并能自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守、遠(yuǎn)程管控，在確保礦山安全、可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)人化，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（1） 設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)低級(jí)。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差，主要體現(xiàn)是遇到壓力突變的情況不能夠及時(shí)處理，原因是現(xiàn)有壓風(fēng)系統(tǒng)傳感器布置少，沒(méi)有覆蓋整個(gè)壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，比如用風(fēng)管路上缺少監(jiān)測(cè)元件，基本上只檢測(cè)出口壓力，缺少對(duì)管路系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。解決方法是對(duì)主要用風(fēng)管路和用風(fēng)管路閥門(mén)部位加裝壓力傳感元件，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)壓力信息，做到現(xiàn)場(chǎng)信息的及時(shí)反饋。

（2） 缺乏全面的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。單一壓風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)測(cè)，且監(jiān)測(cè)參數(shù)單一，缺乏設(shè)備、環(huán)境音、畫(huà)、工況等信息的全面采集。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集群遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理，必須建立區(qū)域內(nèi)集視頻監(jiān)測(cè)、音頻信息采集、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)傳輸、環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)信息監(jiān)測(cè)、有線+ 無(wú)線為一體的全方位的數(shù)字化自動(dòng)化智能采集與應(yīng)用的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集。

（3） 巡檢方式落后不可靠。過(guò)去現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)巡回檢查和設(shè)備管理主要依靠人去觀察，受客觀因素影響較大，無(wú)法進(jìn)行精確管理。傳統(tǒng)意義的數(shù)據(jù)管理只是基于設(shè)備本身測(cè)控層面，只能做到無(wú)人值守、有人巡視的層次，要實(shí)現(xiàn)真正意義上的 “無(wú)人值守”，必須從環(huán)境、設(shè)備、控制對(duì)象以及人體感官信號(hào)等多方面進(jìn)行考察和管理，通過(guò)利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置、視頻、語(yǔ)音、各類傳感器等先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境內(nèi)的無(wú)人值守。

綜上所述，構(gòu)建開(kāi)灤礦山空壓機(jī)群預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)需要解決兩大突出技術(shù)問(wèn)題：一是解決數(shù)據(jù)智能采集和數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題；二是解決智能巡檢的問(wèn)題。

3 移動(dòng)巡檢監(jiān)控裝置

目前我國(guó)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)固定大型生產(chǎn)設(shè)備為人員定時(shí)巡視，但是，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)視頻無(wú)人自動(dòng)巡視移動(dòng)裝置卻是空白。因此開(kāi)灤集團(tuán)研制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人視頻巡視系統(tǒng)運(yùn)用于設(shè)備巡視，將人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備定時(shí)巡視，改為視頻巡視移動(dòng)裝置自動(dòng)巡視。視頻巡視移動(dòng)裝置就是給固定視頻設(shè)備安裝上 “腳”，讓它像人員一樣“走” 起來(lái)，取代人員巡視。

3.1 研究目的意義

利用視頻自動(dòng)巡視移動(dòng)裝置來(lái)取代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)設(shè)備的定時(shí)巡視，它將現(xiàn)場(chǎng)采集的視頻信號(hào)以無(wú)線的方式發(fā)射到遠(yuǎn)程集控中心，以無(wú)線的方式接收遠(yuǎn)程集控中心發(fā)來(lái)的各種控制指令來(lái)完成定時(shí)、連續(xù)等多種巡視方式。

（1） 視頻巡視移動(dòng)裝置對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的 “有人巡視，無(wú)人值守” 模式進(jìn)行了創(chuàng)新，將系統(tǒng)模式改為 “無(wú)人巡視，無(wú)人值守”，真正實(shí)現(xiàn)了 “減員增效” 的目的。

（2） 固定視頻設(shè)備“移動(dòng)化”，可替代人員常規(guī)設(shè)備巡視，達(dá)到減員增效。

（3） 改變了視頻設(shè)備傳統(tǒng)的固定安裝的模式，可以減少現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)間內(nèi)攝像頭安裝數(shù)量，降低視頻安裝成本并減少設(shè)備日常維護(hù)費(fèi)用。

（4） 視頻巡檢系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化，能與各種工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)兼容，減少視頻設(shè)備投資費(fèi)用。

3.2 設(shè)計(jì)方案

視頻巡視移裝置根據(jù)不同要求按預(yù)定程序，載著攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，視頻信號(hào)通過(guò)車(chē)載無(wú)線AP 網(wǎng)橋傳輸送到集中監(jiān)控中心。移動(dòng)巡檢監(jiān)控裝置主要由移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)、導(dǎo)軌、電源控制系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成，如圖1 所示。

圖1 移動(dòng)巡檢監(jiān)控裝置Fig. 1 Mobile inspection monitoring device

3.3 具體應(yīng)用方式

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人視頻巡視系統(tǒng)以無(wú)線的方式接收遠(yuǎn)程集控中心計(jì)算機(jī)組態(tài)界面發(fā)來(lái)的控制指令，并按指令要求，移動(dòng)裝置載著高清網(wǎng)絡(luò)云臺(tái)攝像頭沿著軌道自動(dòng)行駛，行駛到相應(yīng)的限位點(diǎn)后根據(jù)指令要求自動(dòng)返回或停止。安裝在移動(dòng)裝置上的攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行時(shí)時(shí)采集，并將采集到的視頻信號(hào)通過(guò)車(chē)載無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。

4 結(jié) 語(yǔ)

智能運(yùn)動(dòng)視頻控制及其移動(dòng)設(shè)備智能自充電技術(shù)在開(kāi)灤集團(tuán)所屬唐山礦、林南倉(cāng)礦、呂家坨礦的實(shí)際應(yīng)用推廣，為實(shí)現(xiàn)多區(qū)域空壓機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)互通做出了重要貢獻(xiàn)，提高了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)管和故障預(yù)警診斷效率，提高了空壓機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行、故障預(yù)警預(yù)報(bào)、預(yù)處理的能力。同時(shí)移動(dòng)視頻監(jiān)控裝置的應(yīng)用，降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度，取代了現(xiàn)場(chǎng)巡視人員，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，推動(dòng)了企業(yè)的數(shù)字化、信息化進(jìn)程，提高了生產(chǎn)效率。