一種礦用智能型數(shù)據(jù)記錄儀設(shè)計(jì)

劉 芬

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400039

一種礦用智能型數(shù)據(jù)記錄儀設(shè)計(jì)

劉 芬

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400039

為提高煤礦信息化建設(shè)水平，文章設(shè)計(jì)了一種輔助煤礦安全生產(chǎn)的智能型本安數(shù)據(jù)記錄儀。該記錄儀能夠采集及傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像信號(hào)，特別適用于煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)三違信息記錄，環(huán)境參數(shù)記錄，井下作業(yè)人員身份信息檢測(cè)，井下巡更記錄，井下設(shè)備資產(chǎn)管理及無(wú)線語(yǔ)音通訊的場(chǎng)合，能夠做到信息無(wú)線傳輸?shù)孛姹O(jiān)控中心及離線存儲(chǔ)，可以為煤礦安全生產(chǎn)管理提供有效的數(shù)據(jù)分析，這對(duì)減少及避免煤礦安全事故的發(fā)生具有重大意義。

智能型；記錄儀；識(shí)別卡；WiFi

0 引言

傳統(tǒng)的煤礦安全隱患防范工作主要依靠經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)采用手寫的方式來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄，上井后填表，匯總后再落實(shí)的管理模式，安全防范措施不能及時(shí)上報(bào)，隱患的處理也不能做到有錯(cuò)即查，有錯(cuò)即改，隱患不能第一時(shí)間排查解決。再加上缺乏有效監(jiān)督管理，導(dǎo)致出現(xiàn)巡檢員不去巡檢現(xiàn)場(chǎng)而進(jìn)行編造記錄的現(xiàn)象，這就給異常情況的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理帶來(lái)了安全隱患[1-2]。

本文設(shè)計(jì)的智能型本安數(shù)據(jù)記錄儀具有適用于煤礦井下應(yīng)用的本質(zhì)安全電池及防水防塵外殼處理、三違人員違規(guī)現(xiàn)場(chǎng)取證信息記錄上傳及查詢功能、井下環(huán)境參數(shù)信息記錄上傳及查詢功能、下井作業(yè)人員識(shí)別卡工作狀態(tài)檢測(cè)功能、下井作業(yè)人員巡更軌跡信息記錄上傳及查詢功能、井下設(shè)備資產(chǎn)管理功能、藍(lán)牙通信功能、WiFi語(yǔ)音通話功能、圖片采集及無(wú)線傳輸?shù)裙δ?。?shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦井下巡更違規(guī)作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境記錄等信息及時(shí)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，使得監(jiān)控中心可以及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，可以有效地避免安全隱患的發(fā)生。

1 整體設(shè)計(jì)思路

本文設(shè)計(jì)的智能型記錄儀有井下三違信息記錄、環(huán)境參數(shù)記錄、身份信息記錄、井下巡更軌跡查詢、設(shè)備資產(chǎn)管理等主要功能，同時(shí)，具有WiFi語(yǔ)音及傳輸、藍(lán)牙通信、圖片采集等輔助功能，其整體設(shè)計(jì)功能框圖如下圖1所示。

本文所設(shè)計(jì)的饋電狀態(tài)傳感器，其傳感頭部分采用后者的方式制作而成，即傳感器的兩個(gè)電極內(nèi)部經(jīng)一個(gè)測(cè)量電容連接。

2 主要功能組成

2.1 三違信息記錄

煤礦“三違”是造成安全事故不可忽視的根源之一，單人崗位及流動(dòng)作業(yè)人員歷來(lái)是煤礦安全管理的薄弱環(huán)節(jié)，規(guī)定了跟班負(fù)責(zé)人對(duì)單人崗位和流動(dòng)作業(yè)人員管理，每班進(jìn)行巡查，并對(duì)其安全程度進(jìn)行評(píng)價(jià)記錄，通過(guò)這項(xiàng)措施，可以使煤礦零星事故得到較好控制。只有這樣從行為控制角度，落到實(shí)處，實(shí)時(shí)糾正，統(tǒng)計(jì)分析，才能從根本上把煤礦的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低程度，實(shí)現(xiàn)安全長(zhǎng)效發(fā)展[3]。

本文設(shè)計(jì)的記錄儀一改國(guó)內(nèi)以往用筆和紙來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄，上井后填表，匯總后再落實(shí)的傳統(tǒng)管理模式，減少安全信息不能及時(shí)上報(bào)，隱患不能第一時(shí)間排查閉合等重大難題。該記錄儀可以對(duì)三違人員違規(guī)現(xiàn)場(chǎng)取證信息記錄及時(shí)上傳，并將記錄的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。主要從違章指揮，違章操作，違反勞動(dòng)紀(jì)律三個(gè)方面對(duì)煤礦井下作業(yè)人員違規(guī)行為詳細(xì)描述記錄，分類統(tǒng)計(jì)違章部門、人員姓名，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行拍照取證、存儲(chǔ)并通過(guò)WiFi無(wú)線傳輸?shù)姆绞缴蟼鞯孛姹O(jiān)控中心，如果井下未覆蓋WiFi網(wǎng)絡(luò)，記錄儀可以將記錄數(shù)據(jù)保存，在地面可通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)上傳監(jiān)控中心。通過(guò)把煤礦“三違”行為隱患納入安全隱患排查治理的工作范圍，研究分析記錄儀上傳“三違”信息發(fā)生原因，采取相應(yīng)措施進(jìn)行治理，能夠有效消除煤礦“三違”現(xiàn)象，對(duì)安全隱患進(jìn)行預(yù)警，真正做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)安全，實(shí)時(shí)處理安全信息的原則，從而提高煤礦安全信息的管理水平。“三違”信息記錄操作界面如下圖2所示。

2.2 環(huán)境參數(shù)記錄

煤礦井下環(huán)境的復(fù)雜多樣性導(dǎo)致其突發(fā)事故具有一定的隨機(jī)性和不確定性。尤其是在瓦斯檢查方面，還存在漏洞，瓦檢員的空班漏檢就是一個(gè)很重要的原因。因此，專職瓦檢員的巡檢仍然是發(fā)現(xiàn)瓦斯事故隱患的最可行、最可靠的措施和手段。

本文設(shè)計(jì)的記錄儀在值班人員巡檢過(guò)程中形成電子數(shù)據(jù)檢查報(bào)告，可以對(duì)周圍環(huán)境中例如瓦斯、一氧化碳、硫化氫、氧氣等氣體傳感器參數(shù)濃度分類進(jìn)行在線記錄并存儲(chǔ)，對(duì)于異常數(shù)據(jù)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照記錄并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及時(shí)上傳地面監(jiān)控中心調(diào)度處理，對(duì)于沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境可以進(jìn)行離線存儲(chǔ)，上傳地面監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)會(huì)備份到數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析歸納，總結(jié)其中存在的規(guī)律，能為預(yù)測(cè)事故和危機(jī)的發(fā)生提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。環(huán)境參數(shù)記錄操作界面如下圖3所示。

2.3 身份信息記錄

人是井下作業(yè)的主體，為提升生命安全保障，必須加強(qiáng)煤礦井下作業(yè)人員安全管理，提升礦工的安全意識(shí)，切實(shí)增強(qiáng)安全生產(chǎn)自覺(jué)性，監(jiān)督每一位井下作業(yè)人員必須攜帶識(shí)別卡才能正常入井進(jìn)行作業(yè)，為安全生產(chǎn)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

本文設(shè)計(jì)記錄儀可以對(duì)井下對(duì)作業(yè)人員識(shí)別卡進(jìn)行抽檢，對(duì)識(shí)別卡工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，可以間接監(jiān)督每一個(gè)井下作業(yè)人員攜帶識(shí)別卡是否欠壓，是否壞卡，是否未攜帶識(shí)別卡違規(guī)作業(yè)等，避免識(shí)別卡在緊急情況下不能及時(shí)被呼救撤離導(dǎo)致安全事故的發(fā)生；對(duì)于違規(guī)作業(yè)的人員可以直接通過(guò)記錄儀掃描識(shí)別卡的方式記錄該礦工相關(guān)工作信息，并采集現(xiàn)場(chǎng)圖片進(jìn)行取證，避免證據(jù)不足產(chǎn)生糾紛及爭(zhēng)辯；也可以通過(guò)對(duì)記錄儀RFID無(wú)線收發(fā)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，統(tǒng)計(jì)在一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)作業(yè)人數(shù)。身份信息記錄操作界面如圖4所示。

2.4 井下巡更記錄

傳統(tǒng)的井下設(shè)備巡檢和記錄，因?yàn)槿狈τ行ПO(jiān)督，難免出現(xiàn)“守而不巡，巡而不檢，檢而不記，記而不析，析而不處”的現(xiàn)象，這就給異常情況的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理帶來(lái)了安全隱患。如何解決對(duì)一線巡更檢查人員管理監(jiān)督，杜絕空班、漏檢、誤點(diǎn)現(xiàn)象發(fā)生，有效防止巡更檢查人員僥幸心理和搞形式走過(guò)場(chǎng)瞎編記錄的行為，這就需要靠信息化的手段輔助監(jiān)督管理[5]。

本文設(shè)計(jì)記錄儀能夠?qū)⑾戮鳂I(yè)人員巡更軌跡信息記錄上傳，持機(jī)人進(jìn)行身份ID識(shí)別后，可通過(guò)讀卡器讀取有源或無(wú)源標(biāo)識(shí)卡信息，自動(dòng)配合讀卡時(shí)間形成巡更報(bào)表，巡更檢查人員經(jīng)過(guò)每一個(gè)需要記錄環(huán)境參數(shù)的區(qū)域，記錄儀都會(huì)通過(guò)無(wú)線通信方式記錄該區(qū)域地址信息，當(dāng)巡更檢查人員巡更一遍所有區(qū)域，地面監(jiān)控中心或記錄儀即可查詢?cè)撊藛T當(dāng)班下井巡更經(jīng)過(guò)區(qū)域；這樣可以避免巡檢員對(duì)巡檢點(diǎn)的遺漏，督促巡檢員更好的完成本職工作。在有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，地面監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)跟蹤查詢巡更人員巡更軌跡；沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，記錄儀可以離線存儲(chǔ)巡更人員巡更軌跡，在地面可以通過(guò)無(wú)線方式上傳監(jiān)控中心，對(duì)歷史巡更軌跡進(jìn)行驗(yàn)證，這就有效避免偷檢漏檢行為的發(fā)生。

2.5 設(shè)備資產(chǎn)管理

隨著煤礦信息化采煤技術(shù)水平不斷提高，機(jī)電設(shè)備在煤炭開采生產(chǎn)過(guò)程中的地位與作用越來(lái)越大，而煤礦企業(yè)都太過(guò)于關(guān)注煤炭產(chǎn)量，而忽視對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的管理和維護(hù)，大多數(shù)煤礦企業(yè)把機(jī)電設(shè)備只是視為一種輔助生產(chǎn)的工具進(jìn)行管理，同時(shí)，煤礦機(jī)電設(shè)備管理維護(hù)中存在著諸多問(wèn)題，其根源在于缺乏科學(xué)的信息化管理手段，正是因?yàn)閷?duì)煤礦機(jī)電設(shè)備管理和維護(hù)重視不足，導(dǎo)致了機(jī)電設(shè)備的管理和維護(hù)工作不能及時(shí)落實(shí)，待問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)重視，為時(shí)已晚，間接影響煤礦企業(yè)正常生產(chǎn)[6]。

本文設(shè)計(jì)的記錄儀支持井下設(shè)備資產(chǎn)管理，可以通過(guò)基于WiFi無(wú)線傳輸平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備跟蹤查詢、移交狀態(tài)查詢、申領(lǐng)狀態(tài)查詢、報(bào)廢狀態(tài)查詢及巡檢周期查詢等功能。針對(duì)于每一個(gè)要管理的設(shè)配配備一個(gè)RFID標(biāo)簽以唯一標(biāo)識(shí)此設(shè)備，此標(biāo)簽與設(shè)備綁定以用來(lái)確定此設(shè)備的身份參數(shù)。通過(guò)記錄儀對(duì)RFID標(biāo)簽的管理間接實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的管理。這就為煤礦企業(yè)提供了靈活方便的多種管理模式，包括新設(shè)備跟蹤、損壞設(shè)備跟蹤、待檢修設(shè)備跟蹤和設(shè)備維修時(shí)間、原因、責(zé)任人等信息記錄，使煤礦管理人員可以實(shí)時(shí)掌控井下設(shè)備流動(dòng)運(yùn)行情況，大大簡(jiǎn)化井下設(shè)備管理流程及節(jié)約設(shè)備維護(hù)處理的時(shí)間，提高煤礦生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的智能型數(shù)據(jù)記錄儀通過(guò)對(duì)煤礦井下三違信息、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)、作業(yè)人員身份信息、巡更軌跡等信息記錄并及時(shí)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心，使得監(jiān)控中心可以及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，有效地避免了煤礦作業(yè)過(guò)程中安全防范措施不能及時(shí)上報(bào)，隱患不能及早排查處理的情況，通過(guò)局域網(wǎng)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)也能夠及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以及巡更人員巡更軌跡，防止巡更人員漏檢，同時(shí)根據(jù)查詢歷史信息預(yù)測(cè)重點(diǎn)防范地點(diǎn)、區(qū)域，為及時(shí)準(zhǔn)確的做出各種決策提供可靠的依據(jù)。

[1]孫維，湯朝明，郭海軍.一種便攜式礦用本安型信息記錄裝置：中國(guó)，CN203175619U[P].2013-9-4.

[2]郭玉印，鄭勝利.瓦斯智能巡檢系統(tǒng)在陽(yáng)城煤礦的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2010，5：84-87.

[3]龐景波.安全隱患排查治理規(guī)范化操作的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)煤炭工業(yè)，2012，2：40-41.

[4]郭海軍.礦井人員定位系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)卡唯一性檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2012，38（6）：4-6.

[5]何世強(qiáng)，劉巖.瓦斯巡檢監(jiān)管系統(tǒng)在方山新井安全管理中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013，12：138-140.

[6]張光明.煤礦機(jī)電設(shè)備管理維護(hù)問(wèn)題淺析[J].科技風(fēng)，2011，12：248.

The Design of Intelligent Data Recorder for Coal Mine

Liu Fen
China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute，Chongqing 400039，China

The paper introduced the design of intelligent data recorder for coal safety production to improve the level of coal mine information construction. The recorder collects and transmits data、voice and image which apply to record illegal message、parameters of environment、identity information of miner、patrol information、equipment management and wireless communication. It can transmit the information to the monitoring center and of fline storage. It also provides effective data for coal safety production and reduces accidents.

intelligent;recorder; identi fication card;WiFi

TD77

B

1674-6708（2015）138-0122-03

十二五重大專項(xiàng)課題：低濃度煤層氣濃縮和安全輸送技術(shù)及裝備，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05041-004

劉芬，碩士，工程師，畢業(yè)院校：重慶郵電大學(xué)，研究方向：科研項(xiàng)目管理