霍建良

（冀中能源九龍礦，河北 邯鄲 056500）

煤炭利用在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，作為主要能源之一的地位是不能被替代的。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的煤礦企業(yè)保持著持續(xù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢(shì)，尤其是進(jìn)入21 世紀(jì)，更是朝著機(jī)械自動(dòng)化、智能信息化的方向飛速發(fā)展，煤炭開(kāi)采和加工利用效率越來(lái)越高，工作質(zhì)量不斷提升，這對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備安全技術(shù)管理提出了全新要求。在現(xiàn)代智能化礦山怎樣實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備有效安全管理和科學(xué)高效目標(biāo)是一個(gè)非常復(fù)雜的課題。管理人員、技術(shù)人員、運(yùn)行維護(hù)人員只有對(duì)智能化礦山設(shè)備進(jìn)行綜合全面掌握，才能避免管理上、技術(shù)上、操作上出現(xiàn)問(wèn)題，才能保證智能化礦山機(jī)電設(shè)備安全高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 智能化礦山機(jī)電設(shè)備安全技術(shù)管理的重要意義

1.1 能夠促進(jìn)智能化礦山健康發(fā)展

加強(qiáng)智能化礦山煤礦機(jī)電設(shè)備安全技術(shù)管理可以促進(jìn)煤礦企業(yè)的安全健康發(fā)展，對(duì)礦井安全生產(chǎn)具有十分積極的促進(jìn)作用。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)設(shè)備也不斷地推陳出新，許多先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用于礦山井下，智能化礦山必須建立完善的機(jī)電設(shè)備安全技術(shù)管理體系，科學(xué)合理安全地使用設(shè)備，能夠促進(jìn)礦山的健康安全發(fā)展。

1.2 有利于智能化礦山提高生產(chǎn)效率

隨著技術(shù)不斷進(jìn)步創(chuàng)新發(fā)展，煤礦生產(chǎn)方式和管理模式正朝著機(jī)械自動(dòng)化、智能信息化方向飛速發(fā)展，煤礦企業(yè)開(kāi)采效率大大提升，使機(jī)電設(shè)備做到安全高效的運(yùn)行，在智能化煤礦作業(yè)過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備的安全高效運(yùn)行占據(jù)了主導(dǎo)地位，對(duì)安全技術(shù)管理提出了挑戰(zhàn)，如果在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)故障影響了機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)勢(shì)必對(duì)礦山企業(yè)造成損失，因此有利于智能化礦山提高生產(chǎn)效率。

2 礦井運(yùn)輸智能調(diào)度指揮系統(tǒng)

2.1 “運(yùn)輸智能調(diào)度指揮”系統(tǒng)實(shí)施背景

九龍礦原有的軌道運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)是采用泄漏通訊的方式來(lái)達(dá)到軌道運(yùn)輸指揮調(diào)度的目的，該通訊方式信號(hào)易受干擾，通話(huà)噪音大、不穩(wěn)定、系統(tǒng)維護(hù)困難、無(wú)拓展能力。隨著煤炭企業(yè)智能信息化水平的發(fā)展，迫切需要包括移動(dòng)電話(huà)、視頻、語(yǔ)音、高速數(shù)據(jù)等多媒體并發(fā)通信手段，尤其是專(zhuān)網(wǎng)通訊系統(tǒng)寬帶化、多媒體化的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。4G 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)具有高帶寬、靈活移動(dòng)性、全I(xiàn)P 化、成熟穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)，非常適于作為智能礦山的基礎(chǔ)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度指揮解決之道。

2.2 “運(yùn)輸智能調(diào)度指揮”系統(tǒng)創(chuàng)建內(nèi)容

地面核心系統(tǒng)的建設(shè)：井上4G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)柜安放在九龍礦通信中心機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)柜中配備1 臺(tái)4G 核心網(wǎng)EPC、1 臺(tái)可視化多媒體調(diào)度服務(wù)器、1 臺(tái)核心交換機(jī)、1 臺(tái)E1 網(wǎng)關(guān)和1 臺(tái)NVR 視頻服務(wù)器。為實(shí)現(xiàn)4G 系統(tǒng)與礦萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)連接以及4G 網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)傳輸和數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析奠定了基礎(chǔ)；地面運(yùn)輸指揮調(diào)度臺(tái)的建設(shè)：地面運(yùn)輸指揮調(diào)度臺(tái)建設(shè)在運(yùn)輸區(qū)值班室，配備1 臺(tái)運(yùn)輸調(diào)度PC和1 臺(tái)監(jiān)控大屏。可實(shí)時(shí)掌握井下本安4G 智能手機(jī)的注冊(cè)情況及通話(huà)狀態(tài)，有優(yōu)先呼叫和緊急呼叫權(quán)，可組織召開(kāi)視頻會(huì)議，可監(jiān)控車(chē)輛實(shí)時(shí)畫(huà)面和區(qū)域性位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)用戶(hù)的統(tǒng)一調(diào)度；井下基礎(chǔ)設(shè)備的建設(shè)：井下軌道運(yùn)輸大巷、主斜坡及采掘工作面共安裝了75 臺(tái)4G 基站及配套電源裝置，鋪設(shè)光纜線(xiàn)2 萬(wàn)余米，4G 基站直線(xiàn)信號(hào)傳輸距離為300m，實(shí)現(xiàn)了井下運(yùn)輸巷道4G 通訊信號(hào)全覆蓋；機(jī)車(chē)智能化改造建設(shè)：每臺(tái)機(jī)車(chē)上安裝前后2 臺(tái)攝像頭、2 臺(tái)本安型PAD、2 臺(tái)直流電源及1 部信號(hào)轉(zhuǎn)換器。實(shí)現(xiàn)了機(jī)車(chē)行駛視頻采集、存儲(chǔ)和上傳至地面調(diào)度臺(tái)等功能，并且通過(guò)攝像頭AI智能系統(tǒng)可識(shí)別車(chē)輛前方人員誤入及障礙物，發(fā)出聲光報(bào)警；運(yùn)輸關(guān)鍵線(xiàn)路監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)：九龍礦運(yùn)輸大巷分南北翼兩條線(xiàn)路，進(jìn)出車(chē)輛必然會(huì)通過(guò)南北翼交互卡口，在此各安裝1 臺(tái)視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)畫(huà)面可上傳至地面運(yùn)輸指揮中心，并且通過(guò)地面NVR 視頻服務(wù)器，可自動(dòng)計(jì)算各類(lèi)型車(chē)輛所掛車(chē)廂計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)輔助精細(xì)化生產(chǎn)運(yùn)輸管理；通信手機(jī)配備：九龍礦智能運(yùn)輸調(diào)度平臺(tái)的用戶(hù)最大容量可達(dá)到500 人，根據(jù)生產(chǎn)需要共發(fā)放200 部智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)了地面、井下生產(chǎn)指揮通訊全覆蓋；拓展功能的建設(shè)：4G 網(wǎng)絡(luò)建成后，通過(guò)與“安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分”系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)4G 手機(jī)用戶(hù)可進(jìn)入該評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行打分，達(dá)到了“一機(jī)多用”的效果。

2.3 “運(yùn)輸智能調(diào)度指揮”系統(tǒng)的效益分析

生產(chǎn)效益分析：項(xiàng)目實(shí)施后，使得井上井下人員通信不僅聽(tīng)的清而且看得見(jiàn)，既提高了通訊質(zhì)量，又?jǐn)[脫了傳統(tǒng)線(xiàn)纜通訊的束縛，豐富了通訊手段，全面提高了運(yùn)輸調(diào)度效率。同時(shí)通過(guò)工作面4G 基站的安裝，為實(shí)現(xiàn)智能化礦井移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)打下良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；安全效益分析：項(xiàng)目實(shí)施后有效的防止了機(jī)車(chē)在運(yùn)輸線(xiàn)路上發(fā)生碰撞事故，同時(shí)也解決了生產(chǎn)中運(yùn)輸車(chē)輛定位不準(zhǔn)確、不全面而帶來(lái)的安全問(wèn)題，杜絕了機(jī)車(chē)運(yùn)行對(duì)頂、追尾，從而避免車(chē)輛設(shè)備損壞及人員損害，為礦井創(chuàng)造了一個(gè)安全的生產(chǎn)環(huán)境，有著巨大的安全效益；經(jīng)濟(jì)效益分析：項(xiàng)目實(shí)施后，井下調(diào)度站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守由地面值班人員通過(guò)智能指揮調(diào)度系統(tǒng)完成運(yùn)輸生產(chǎn)任務(wù)，做到了減人提效。同時(shí)，可準(zhǔn)確掌握所有機(jī)車(chē)位置信息，利用智能指揮調(diào)度業(yè)務(wù)功能，能科學(xué)合理調(diào)度車(chē)輛運(yùn)行，使車(chē)輛就近完成運(yùn)輸任務(wù)，有效減少車(chē)輛無(wú)效運(yùn)輸，提高運(yùn)輸效率約30%。

2.4 智能化礦山機(jī)電設(shè)備安全技術(shù)管理存在的問(wèn)題

（1）煤礦井下機(jī)電隊(duì)伍整體素質(zhì)需要提升。煤礦工作是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)特殊工種行業(yè)，工作環(huán)境一般在上百米深的地下活動(dòng)受限空間：封閉狹窄、光線(xiàn)不足、黑暗潮濕，工作環(huán)境相對(duì)特殊，對(duì)員工吸引力不夠，就出現(xiàn)了煤礦企業(yè)招工難、素質(zhì)低局面。但是，智能化礦山企業(yè)對(duì)新設(shè)備和新技術(shù)的引進(jìn)是現(xiàn)代化科技進(jìn)步形勢(shì)要求，沒(méi)有相適應(yīng)素質(zhì)的管理、技術(shù)、運(yùn)行和維護(hù)人員，就造成了不匹配的局面出現(xiàn)。

（2）管理制度不夠健全，員工培訓(xùn)力度不夠。在煤炭企業(yè)實(shí)際操作中，有些礦井安全意識(shí)差，重視程度低，更有甚者，管理人員組織協(xié)調(diào)能力差，考核不嚴(yán)，導(dǎo)致機(jī)電管理制度不能落實(shí)。對(duì)員工的培訓(xùn)也是走過(guò)場(chǎng)，導(dǎo)致員工的理論知識(shí)水平和操作熟練成度達(dá)不到要求、責(zé)任心不強(qiáng)。

（3）機(jī)電設(shè)備綜合管理力度不夠，沒(méi)有達(dá)到設(shè)備健康全生命周期管理水平。煤礦機(jī)電設(shè)備綜合管理是非常重要的，但是現(xiàn)實(shí)中往往差強(qiáng)人意，設(shè)備入井把關(guān)不嚴(yán)存在隱患、使用操作過(guò)程中檔案管理不完善、設(shè)備一臺(tái)一檔履歷不完整、沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充，沒(méi)有達(dá)到設(shè)備健康全生命周期管理水平。

2.5 基于智能化礦山的機(jī)電設(shè)備安全技術(shù)管理措施

（1）應(yīng)用全生命周期健康智能化管理系統(tǒng)。機(jī)電設(shè)備全生命周期健康智能化管理包括多種內(nèi)容，如機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能化采集、健康檔案的建立、運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析等。這些內(nèi)容都可以進(jìn)行設(shè)備健康評(píng)估，根據(jù)健康評(píng)估結(jié)果提前干預(yù)維修，從而促進(jìn)機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）使用人工智能機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行機(jī)電設(shè)備管理。目前人工智能機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了生活的各個(gè)領(lǐng)域，在各個(gè)行業(yè)也都有所應(yīng)用。煤礦行業(yè)使用人工智能機(jī)器人技術(shù)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行管理可以顯著節(jié)省人力提高效率。人工管理往往會(huì)因?yàn)槿说亩栊员O(jiān)管不到位而產(chǎn)生疏忽，智能機(jī)器人管理沒(méi)有惰性，能夠全面監(jiān)管到設(shè)備的任何不良運(yùn)轉(zhuǎn)并能報(bào)警提醒工作人員，增加了管理的安全有效性。

（3）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)煤礦機(jī)電設(shè)備安全管理。煤礦企業(yè)必須積極配合國(guó)家安全管理上級(jí)部門(mén)做好檢查工作，按照國(guó)家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系相對(duì)應(yīng)的完好評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、煤礦安全規(guī)程安全要求對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，使之符合安全使用要求，使得每臺(tái)設(shè)備都能明確責(zé)任包機(jī)到人。管理、技術(shù)人員發(fā)揮管理、技術(shù)職能使機(jī)電設(shè)備能夠得到有效的技術(shù)管理，發(fā)揮設(shè)備的最大效能。

3 中央泵房實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)泵減人提效

3.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

九龍礦主排水系統(tǒng)臥泵建設(shè)在井底600 水平中央泵房?jī)?nèi)，共有4 臺(tái)臥泵、5 趟排水管路，編號(hào)分別為1#、2#、3#、4#和鉆孔管。運(yùn)轉(zhuǎn)司機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)操作控制。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)泵必要性：改造前，水泵在開(kāi)啟過(guò)程中需要2 名水泵司機(jī)協(xié)同完成，開(kāi)泵程序比較復(fù)雜，而且需要人為觀(guān)測(cè)真空表與壓力表的數(shù)值來(lái)關(guān)閉射流閥和控制排水管路上的閥門(mén)，容易出現(xiàn)因操作不當(dāng)而損害設(shè)備降低使用壽命。使用遠(yuǎn)程開(kāi)泵也就是半自動(dòng)模式后，因?yàn)橄到y(tǒng)完成了對(duì)水倉(cāng)水位、出水口壓力、進(jìn)水口真空度、電機(jī)溫度等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，這些數(shù)據(jù)傳到地面監(jiān)控機(jī)后，系統(tǒng)依據(jù)這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)一鍵式開(kāi)泵，不僅保證了開(kāi)泵的安全性與穩(wěn)定性，還節(jié)省了用工和時(shí)間效益顯著。

3.2 系統(tǒng)改造

遠(yuǎn)程自動(dòng)控制排水監(jiān)控系統(tǒng)工作原理及工作方式：主排水系統(tǒng)通過(guò)水泵自動(dòng)排水監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，系統(tǒng)可有三種工作模式：全自動(dòng)、半自動(dòng)、就地手動(dòng)。水泵自動(dòng)排水監(jiān)控系統(tǒng)主要由工控機(jī)、可編程控制器、控制柜、電源柜、溫度、壓力、液位變送器等，結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)為上、下位機(jī)結(jié)構(gòu)，工控機(jī)為上位機(jī)，可編程控制器PLC 為下位機(jī)。水泵啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的電量參數(shù)由上位機(jī)采集完成，再通過(guò)遠(yuǎn)程控制中心的千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)以及擴(kuò)展工業(yè)以太網(wǎng)模塊傳給PLC。

全自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的下位機(jī)PLC 實(shí)時(shí)采集水倉(cāng)高、低水位變化狀態(tài)，根據(jù)水倉(cāng)水位情況，按照各臺(tái)水泵的運(yùn)行累積時(shí)間長(zhǎng)短啟動(dòng)相應(yīng)水泵的運(yùn)行或停止。半自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，工作人員按照水位情況選擇啟動(dòng)水泵，只要工作人員點(diǎn)擊相應(yīng)需要啟動(dòng)水泵號(hào)的啟動(dòng)按鍵，系統(tǒng)就可自行完成水泵開(kāi)啟，水泵停止也一樣。就地手動(dòng)工作模式時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)水泵司機(jī)根據(jù)水倉(cāng)水位，就地通過(guò)控制柜操作手動(dòng)控制水泵的啟停。遠(yuǎn)程工作時(shí)，由授權(quán)值班工作人員通過(guò)上位計(jì)算機(jī)控制水泵的啟動(dòng)和停止；系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，不論何種工作方式，均可實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳到遠(yuǎn)程控制中心。

遠(yuǎn)程開(kāi)泵程序：監(jiān)控室值班人員觀(guān)測(cè)到水倉(cāng)水位到達(dá)開(kāi)泵水位后，做好開(kāi)啟1#(2#、3#、4#)水泵準(zhǔn)備；監(jiān)控室值班人員打開(kāi)電腦監(jiān)控主界面，點(diǎn)擊左菜單欄的“參數(shù)設(shè)置”，確認(rèn)中央泵房水泵參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確無(wú)誤。點(diǎn)擊左菜單欄“監(jiān)控界面”→“中央泵房”→“運(yùn)行主界面”→選擇1#(2#、3#、4#)水泵的運(yùn)行界面→“開(kāi)泵”；水泵開(kāi)啟后，監(jiān)控室值班人員記錄好水泵和電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)變化與水位變化情況，機(jī)器人全時(shí)空巡檢。

3.3 達(dá)到效果

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制后，不僅能提高泵房的開(kāi)泵效率，同時(shí)也提高了開(kāi)泵的安全性與穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)了相關(guān)設(shè)備的壽命。在人工方面，每班減少了一名運(yùn)轉(zhuǎn)司機(jī)，實(shí)現(xiàn)了減人提效的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

煤炭企業(yè)機(jī)電設(shè)備安全是一個(gè)非常重要的課題：系統(tǒng)復(fù)雜、影響巨大，它的安全管理運(yùn)行效率與煤礦經(jīng)濟(jì)效益有著緊密直接的聯(lián)系，隨著煤礦開(kāi)采機(jī)械自動(dòng)化、智能信息化水平的提高，更需要加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理，提高智能化煤礦機(jī)電設(shè)備管理水平，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤礦企業(yè)走新型煤礦智能化發(fā)展道路。