計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用

摘要：煤礦安全生產(chǎn)是礦山工作重中之重。礦井生產(chǎn)過(guò)程中“頂板、水、火、瓦斯、沖擊地壓”等災(zāi)害威脅著井下工人的生命安全。把計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到煤礦安全生產(chǎn)管理中，能夠在煤礦發(fā)生礦井災(zāi)難時(shí)快速反應(yīng)，及時(shí)有效地了解災(zāi)難發(fā)生情況，便于救援工作的有效組織及快速展開(kāi)。文章提出了井下人員定位的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤礦；考勤；井下救援；計(jì)算機(jī)技術(shù)；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 15-0000-02

現(xiàn)如今，煤炭是我國(guó)的主要能源和重要工業(yè)原料。煤炭產(chǎn)業(yè)是我國(guó) 重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和國(guó)家能源安全。然而隨著煤炭開(kāi)采時(shí)間延長(zhǎng)，部分礦井的地質(zhì)條件變化更加復(fù)雜、惡劣，為了提高回采上限，對(duì)邊緣地區(qū)的開(kāi)發(fā)及復(fù)采，礦井的開(kāi)采環(huán)境也變得更加艱難，突發(fā)事件頻頻發(fā)生，煤礦的安全生產(chǎn)及突發(fā)災(zāi)難的救援也就成了困擾煤礦管理方的一個(gè)重大問(wèn)題。

長(zhǎng)期以來(lái)，下井人員（含移動(dòng)設(shè)備）的考勤、動(dòng)態(tài)分布監(jiān)測(cè)一直是煤礦井下存在的管理難題。尤其是一旦事故發(fā)生，因?yàn)槿狈煽啃畔?，使得?yīng)急救援的效率十分低下。為了應(yīng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)及在突發(fā)事件上的及時(shí)反應(yīng)，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到煤炭行業(yè)中勢(shì)在必行。經(jīng)過(guò)調(diào)研，煤礦人員管理系統(tǒng)引入以來(lái)，煤礦人員管理系統(tǒng)可對(duì)煤礦下井人員及移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和定位，使得管理人員可以隨時(shí)清楚掌握每個(gè)人員及移動(dòng)設(shè)備在井下的位置及活動(dòng)的軌跡，能夠更好地對(duì)礦井人員及移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行管理。如果出現(xiàn)突發(fā)事件，還可以立即從監(jiān)控計(jì)算機(jī)上調(diào)取事故現(xiàn)場(chǎng)的人員及移動(dòng)設(shè)備位置分布情況、被困人員及移動(dòng)設(shè)備數(shù)量、快速設(shè)計(jì)好遇險(xiǎn)人員及移動(dòng)設(shè)備撤退線路等，為事故搶險(xiǎn)救援提供了科學(xué)依據(jù)。

煤礦人員管理系統(tǒng)的應(yīng)用將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理上臺(tái)階、上水平帶來(lái)新的契機(jī)，將為煤礦的安全生產(chǎn)和事故后的搶險(xiǎn)救災(zāi)發(fā)揮積極作用。煤礦人員管理系統(tǒng)的出現(xiàn)提高了計(jì)算機(jī)在煤礦應(yīng)用效率。由原先的輔助性的辦公應(yīng)用提升到了與煤礦主體息息相關(guān)的井下考勤、救援、管理等實(shí)際方面的應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)由地面主控機(jī)、井下分站及基站、隨身攜帶數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)組成，地面主控機(jī)的主要作用是匯總處理井下各分站采集的數(shù)據(jù)及出現(xiàn)異常發(fā)出警報(bào)，在監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)有專職人員24小時(shí)不間斷值守，監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)人員信息進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和跟蹤，由值守人員根據(jù)需要對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析及對(duì)出現(xiàn)警報(bào)進(jìn)行查看、匯報(bào)并處理。同時(shí)，配有一套簡(jiǎn)單、便于維護(hù)的礦井拓?fù)鋱D繪制軟件，從而能夠直觀地顯示井下人員的分布情況。

2 人員定位系統(tǒng)

人員定位系統(tǒng)是整個(gè)管理系統(tǒng)的核心組成部分，它的功能主要用于對(duì)礦井井下工作人員進(jìn)行定位管理，使得管理人員可以及時(shí)地了解井下每個(gè)區(qū)域人員在的分布情況，便對(duì)礦井井下工作的人員進(jìn)行追蹤與科學(xué)調(diào)度。如果發(fā)生災(zāi)變，還可立即查詢事故現(xiàn)場(chǎng)的人員位置、分布情況、被困人員數(shù)量、遇險(xiǎn)人員撤退線路等信息，為事故搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了先進(jìn)的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可靠性高，在軟件設(shè)計(jì)上交互界面簡(jiǎn)潔大方、操作方便。該系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求靈活配置，以適應(yīng)大、中、小型礦井管理現(xiàn)代化的需要。

2.1 人員定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能

人員定位系統(tǒng)用于煤礦井下人員定位和管理，其主要功能有：

顯示功能：在計(jì)算機(jī)終端和圖形設(shè)備上以文字、模擬圖和表格等形式顯示各個(gè)本安型監(jiān)測(cè)分站、本安型識(shí)別分站的設(shè)備狀態(tài)、井下人員及移動(dòng)設(shè)備詳細(xì)信息功能。

人員及移動(dòng)設(shè)備信息錄入功能：可以在主控機(jī)上輸入井下人員及移動(dòng)設(shè)備的詳細(xì)信息，并為其分配本安型識(shí)別卡ID號(hào)。

考勤管理功能：可以考勤每個(gè)人員的出入井時(shí)刻以及在井下的工作時(shí)間，并可按區(qū)域、班次等各種條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢；

人員及移動(dòng)設(shè)備查詢功能∶在計(jì)算機(jī)上查詢顯示井下各個(gè)本安型監(jiān)測(cè)分站、本安型識(shí)別分站所監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的人員及移動(dòng)設(shè)備的詳細(xì)信息，以及每個(gè)區(qū)域內(nèi)的人員及移動(dòng)設(shè)備的詳細(xì)信息。

危險(xiǎn)警示功能：當(dāng)攜卡人員靠近裝有識(shí)別分站的危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，識(shí)別卡自身會(huì)發(fā)出警示聲并通過(guò)液晶屏顯示的方式警告攜卡人員當(dāng)前區(qū)域?yàn)槲ｋU(xiǎn)區(qū)域，有效地防止危險(xiǎn)發(fā)生，將事故防患于未然；

遇險(xiǎn)呼救與報(bào)警功能：識(shí)別卡上設(shè)計(jì)有呼叫按鍵與報(bào)警指示燈，呼叫按鍵用于在緊急情況時(shí)進(jìn)行呼救使用，報(bào)警指示燈用于電池欠壓指示與接收上層管理系統(tǒng)發(fā)出的預(yù)警提示。

緊急廣播功能：緊急情況發(fā)生時(shí)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)中心對(duì)每個(gè)井下工作人員配帶的識(shí)別卡進(jìn)行廣播，識(shí)別卡會(huì)通過(guò)液晶屏顯示出廣播信息并鳴響蜂鳴器加以警示，有效地保證指揮的統(tǒng)一性和行動(dòng)的一致性。

雙向通信功能：系統(tǒng)不僅可以接收識(shí)別卡的信息，也可以向識(shí)別卡發(fā)送信息；

分級(jí)管理功能：具有不同崗位人員分級(jí)報(bào)表與管理功能，對(duì)設(shè)定的重點(diǎn)人群下井軌跡可按預(yù)先設(shè)置由后臺(tái)軟件自動(dòng)上傳至相關(guān)監(jiān)督管理部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)。

便攜式搜索識(shí)別：采用專用的便攜式識(shí)別器，可以在井下發(fā)生事故時(shí)，由救援人員現(xiàn)場(chǎng)搜索。

2.2 人員定位系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用了先進(jìn)的通信系統(tǒng)和非接觸式信息識(shí)別、采集處理技術(shù)，有很大的推廣空間。

（2）能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，自動(dòng)監(jiān)測(cè)井下人員、設(shè)備在井下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、位置信息，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)考勤統(tǒng)計(jì)、管理功能，整個(gè)過(guò)程自動(dòng)完成，節(jié)省了人工成本。

（3）巡檢時(shí)間間隔短，可快捷地掌握井下動(dòng)態(tài)，畫(huà)面響應(yīng)時(shí)間短，信息反饋及時(shí)有效。

（4）完備的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與信息查詢軟件，顯示并打印各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表資料，異常情況（包括無(wú)效標(biāo)識(shí)卡、禁區(qū)人員進(jìn)入）報(bào)警，并提供數(shù)據(jù)自動(dòng)備份和恢復(fù)工具，為信息安全完整提供了保障。

3 人員考勤定位子系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

以現(xiàn)代無(wú)線通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用通訊技術(shù)中的信令技術(shù)及無(wú)線發(fā)射接收技術(shù)，在井上調(diào)度室設(shè)置中心控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在井下相關(guān)位置布置監(jiān)控基站。監(jiān)控基站和中心控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間通過(guò)光纖、電纜或以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)相連接，礦山井下人員、車(chē)輛、設(shè)備等目標(biāo)分別攜帶無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)，系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控基站與收發(fā)機(jī)之間的無(wú)線通訊，實(shí)時(shí)了解井下人員的數(shù)量及分布情況。

3.2 系統(tǒng)流程

監(jiān)控主機(jī)—傳輸光纜—主節(jié)點(diǎn)—傳輸節(jié)點(diǎn)—基站。

3.3 系統(tǒng)功能及優(yōu)點(diǎn)

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)井下、地面的無(wú)線通訊，實(shí)時(shí)了解井下各區(qū)域人員的現(xiàn)狀，便于調(diào)度；

（2）可任意查詢指定人員當(dāng)前或歷史時(shí)段所處的區(qū)域和活動(dòng)蹤跡，有效地遏制了員工消極怠工現(xiàn)象；

（3）可對(duì)人員進(jìn)行下井次數(shù)、下井時(shí)間等考勤信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并打印相關(guān)報(bào)表，為工資發(fā)放提供了有力的支持；

（4）具備故障實(shí)時(shí)報(bào)警和超時(shí)、超員、違章進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域等報(bào)警功能，減少了人為因素造成的災(zāi)難；

（5）可在突發(fā)事件發(fā)生后，通過(guò)多種聲光等方式主動(dòng)通知危險(xiǎn)區(qū)域人員疏散，降低了突發(fā)事件造成的危害；

（6）井下人員在遇到危險(xiǎn)情況時(shí)，可主動(dòng)向地面發(fā)出求救信號(hào)，避免了危險(xiǎn)的進(jìn)一步加劇；

（7）在事故發(fā)生后能及時(shí)鎖定受困和遇難人員的具體位置，為搜救工作提供準(zhǔn)確信息，從而為生產(chǎn)指揮調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)檢查、人員考勤、緊急事件處理等工作提供有效手段，系統(tǒng)可同時(shí)將有關(guān)數(shù)據(jù)傳至各級(jí)管理部門(mén)，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。

4 結(jié)論

煤礦人員管理系統(tǒng)適用于惡劣環(huán)境下的、有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下，主要用于對(duì)礦井井下工作人員及移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行定位管理與調(diào)度。系統(tǒng)以二級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通訊、電磁兼容、防爆等多種技術(shù)集成于一體。系統(tǒng)在地面主控室通過(guò)監(jiān)控主機(jī)對(duì)井下工作人員及移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行跟蹤定位，能實(shí)時(shí)顯示井下工作人員及移動(dòng)設(shè)備的出入井時(shí)刻、出入各個(gè)區(qū)域時(shí)刻，以及顯示每個(gè)工作人員及移動(dòng)設(shè)備在井下的具體位置、滯留時(shí)間等信息，整個(gè)系統(tǒng)具有故障自動(dòng)診斷、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能。系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上采用了先進(jìn)的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可靠性高；軟件設(shè)計(jì)上人機(jī)界面友好、操作方便。該系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求靈活配置，以適應(yīng)大中小型礦井管理現(xiàn)代化的需要。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煤礦現(xiàn)代化建設(shè)起有著舉足輕重的作用，應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中在不僅能提高工作效率，同時(shí)也最大限度的保障了礦工的生命安全。在煤礦工業(yè)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以輕松地解決現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)和故障診斷手段不足等問(wèn)題，大大拓寬故障診斷領(lǐng)域，提高對(duì)多故障、突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)創(chuàng)建本質(zhì)安全型礦井能夠發(fā)揮重要作用。井下人員定位系統(tǒng)的應(yīng)用，使地面實(shí)時(shí)了解井下人員的數(shù)量及分布情況，當(dāng)井下工人遇到危險(xiǎn)的時(shí)候，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)救助。計(jì)算機(jī)技術(shù)為煤礦的安全生產(chǎn)提供有效的現(xiàn)代化手段，同時(shí)也減輕了調(diào)度人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視的疲勞感，提高工作效率。由于煤礦屬于高危作業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在很多方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)，所以在未來(lái)必將在煤礦現(xiàn)代化的建設(shè)中扮演更加重要的角色。