“智慧”感知井下脈動

黃征宇

信息化是安全生產(chǎn)必然的選擇，安全生產(chǎn)是走新型工業(yè)化道路的重要內(nèi)容，而安全生產(chǎn)又是工業(yè)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障。當(dāng)前我國工業(yè)尚處在重化工業(yè)階段，是生產(chǎn)安全事故的“易發(fā)期”和“高發(fā)期”。隨著“感知礦山”等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實，為有效保障安全生產(chǎn)筑起一道屏障。

一網(wǎng)盡知

“感知礦山物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就如同把整個礦山推進了醫(yī)院的高級監(jiān)護室，實現(xiàn)了對其全方位的實時監(jiān)測?！边@是來自中國礦業(yè)大學(xué)的專家對“感知礦山”的形象描述。

在“感知礦山”應(yīng)用下，煤礦井下人員在什么位置，礦車運行到哪里，礦井里的溫度、濕度、一氧化碳含量、甲烷含量、礦井氣壓、風(fēng)速等處于什么水平？在徐礦集團夾河煤礦調(diào)度中心，通過感知礦山物聯(lián)網(wǎng)GIS4.0系統(tǒng)，工作人員可以隨時知道。

2011年11月23日，中國工程院院士王子才、中國科學(xué)院院士宋振騏等國內(nèi)知名專家組成的專家組，在國家安監(jiān)總局科技規(guī)劃司副司長施衛(wèi)祖帶領(lǐng)下，對中國礦業(yè)大學(xué)感知礦山物聯(lián)網(wǎng)示范工程關(guān)鍵技術(shù)研究成果進行鑒定，并對徐州礦務(wù)集團夾河煤礦物聯(lián)網(wǎng)示范工程一期工程進行驗收。并一致認(rèn)為，該項目首次提出了具有擴充性、重用性、共享性的感知礦山物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，完成了物聯(lián)網(wǎng)示范工程，經(jīng)現(xiàn)場實際應(yīng)用效果良好，為物聯(lián)網(wǎng)在煤礦應(yīng)用提供了范例，總體技術(shù)達到國際先進水平。

據(jù)了解，2010年以來，中國礦業(yè)大學(xué)與徐州市采取“政產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的方式共同建立了徐州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心。經(jīng)過近一年的努力，徐礦集團夾河煤礦感知礦山物聯(lián)網(wǎng)示范工程一期項目于2011年9月投入試運行?？蒲腥藛T經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在感知礦山安全領(lǐng)域的一系列突破創(chuàng)新，研制成功可感知井下人員周圍環(huán)境信息的智能終端，提出并設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的時空數(shù)據(jù)模型，建立了統(tǒng)一的時空信息交換平臺等突破性成果。

作為全國首個“感知礦山”，此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)著重解決了“三大感知”，實現(xiàn)了對礦山深井的立體式“一網(wǎng)盡知”：感知環(huán)境，可以實現(xiàn)重大災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報、防治；感知設(shè)備，可以實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)知維修；感知人員安全環(huán)境，把現(xiàn)在被動式安全變成一種主動式安全。從而構(gòu)筑起井下安全屏障，科學(xué)有效地感知著千米井下的每一絲安全脈動。

把脈“千米”深井

夾河煤礦1969年投產(chǎn)，是徐礦集團的幾個老礦井之一，開采深度已達～1200m，高瓦斯、高地溫、高地壓對開采技術(shù)要求越來越高。隨著徐州市與中國礦業(yè)大學(xué)共同建立物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心研制成功可感知井下人員周圍環(huán)境信息的智能終端，2011年9月，夾河煤礦感知礦山物聯(lián)網(wǎng)示范工程一期項目投入試運行，它的應(yīng)用給井下安全帶來了更科學(xué)的技術(shù)保障。

在夾河煤礦井下，隨著豎井罐籠的不斷下降，-100米、-280米……四周也逐漸暗下來。下了罐籠，穿過-600米大巷，乘坐人行小火車穿行1000多米后又騎上“猴車”吊下斜巷……經(jīng)過一個多小時的摸索穿行，到達深度達-800米工作區(qū)。推開兩道厚重的風(fēng)門進入了該礦7426A面的掘進工作面。在巷道壁上，可以看到一個一尺見方的黃色盒子，據(jù)掘進區(qū)的工作人員介紹，這就是夾河礦感知礦山物聯(lián)網(wǎng)GIS系統(tǒng)中的“礦用本安型無線接收器”，可以接收100米范圍內(nèi)包括環(huán)境、礦車、線路、人員等所有已安裝信號發(fā)射裝置的井下設(shè)備的信息，并即時傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度控制中心，實現(xiàn)了對該區(qū)域工作環(huán)境的全方位監(jiān)控。“像這樣的接收器每隔100米就有一套，就如整個物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的觸角一樣實現(xiàn)了全工作面的信息接收”。

在該工作面的掘進“迎頭”（即采掘工作最前線），正用鐵鍬往刮板運輸機上清理煤塊的工作人員解下腰上的定位儀展示：“指示燈閃爍表示信號正常?！彼钢虚g的紅色報警鍵說：“遇到緊急情況，一按這個，上面就知道你的位置，方便組織營救?！卑踩萍夹g(shù)員表示，在感知礦山物聯(lián)網(wǎng)試運行后，現(xiàn)在井下每位工作人員均配有一個無線定位儀，地面控制室便可以通過無線信號對每位工人進行定位，知道其具體位置及所處環(huán)境。

井下有的礦工在使用一種新型礦燈，“這是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研制的新一代多功能信息礦燈，礦工利用信息礦燈可以實現(xiàn)瓦斯監(jiān)控報警、環(huán)境溫度監(jiān)測、礦工生命信號探測、人員精確定位（定位精度3米至5米）、緊急呼救等多種功能，而這些數(shù)據(jù)通過遍布井上井下的物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互通，超前感知?！?/p>

而在夾河煤礦的調(diào)度控制中心，眼前是一面屏幕墻，顯示著整個礦區(qū)的各種監(jiān)控影像。通信科技術(shù)人員任毅在電腦上打開感知礦山物聯(lián)網(wǎng)GIS系統(tǒng)，展示了它的井下人員定位、網(wǎng)絡(luò)診斷、主副井提升檢測、通風(fēng)機房監(jiān)控、-600泵房監(jiān)控等11個感知控制系統(tǒng)。他打開井下實時監(jiān)控系統(tǒng)，對面大屏幕上顯示出三維井下巷道分布圖。“圖上的人頭像分別代表一個礦工?！?/p>

值班安全員指著GIS系統(tǒng)“樹狀圖”介紹說，“目前井下已布置了72個探測節(jié)點；待物聯(lián)網(wǎng)三期工程結(jié)束，探測點將達到200多個。這些節(jié)點采集的多功能信息，通過井下千兆網(wǎng)傳到地面控制中心，在地面就可以實現(xiàn)井下瓦斯安全監(jiān)控、設(shè)備故障診斷、通風(fēng)排水遠程操控等?！?/p>

“作為物聯(lián)網(wǎng)在中國煤礦應(yīng)用中的典型范例，徐礦總體技術(shù)達到國際先進水平接下來還要進行第二期和第三期工程，我們的最終目標(biāo)是形成‘智慧礦山?！?/p>

目前物聯(lián)網(wǎng)在安全生產(chǎn)方面的應(yīng)用已經(jīng)是徐州的一個特色和重點，徐州也將建設(shè)成為全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)先行區(qū)。根據(jù)規(guī)劃，力爭3至6年徐州市將建成物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用的先導(dǎo)基地；建成國家礦山安全物聯(lián)創(chuàng)新示范區(qū)，引導(dǎo)全市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為全國先行區(qū)，并在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、競爭力、人才隊伍和示范作用上達到預(yù)期目標(biāo)。預(yù)計到2012年，全市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)產(chǎn)值100億元，2015年將達到400億元。

下一步，徐州市將進一步拓展“感知礦山”物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)在全市經(jīng)濟和社會領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，研究制定智能交通、智能安保、智能物流等領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)專題規(guī)劃，構(gòu)建“智慧徐州”的主體框架；打造物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)支撐集聚區(qū)，在中國礦業(yè)大學(xué)國家大學(xué)科技園、徐州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)等區(qū)域重點建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)平臺和產(chǎn)業(yè)基地，使之成為支撐物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軟件、傳感器件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及節(jié)點專用操作系統(tǒng)等研發(fā)和制造的先導(dǎo)集聚區(qū)等。