基于信息化的礦井安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)分析

霍 東

（沁和能源集團(tuán)有限公司候村煤礦，山西 晉城 048205）

安全是保證煤礦礦井正常生產(chǎn)作業(yè)的前提，安全管理的有效性和全面性直接決定了煤礦生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。目前我國(guó)大部分煤礦采用的是人工宣貫+重點(diǎn)崗位監(jiān)督的安全管理模式，其安全管理的有效性主要取決于工人對(duì)相關(guān)制度執(zhí)行的程度，人工主觀性大，安全管理效率低，有效性不足。特別是隨著目前井下自動(dòng)化水平的不斷提升，形成了“多點(diǎn)、長(zhǎng)線、寬面”的井下采掘格局，依靠傳統(tǒng)安全管理模式進(jìn)行安全管理的手段和方法已經(jīng)無(wú)法滿足高效、安全的現(xiàn)實(shí)需求[1]。

結(jié)合煤礦綜采作業(yè)手段及信息化的發(fā)展，提出一種新的基于信息化的礦井安全生產(chǎn)管理體系并對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。該管理體系對(duì)礦井綜采生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面梳理，對(duì)各安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了識(shí)別，完善了作業(yè)過(guò)程的全程風(fēng)險(xiǎn)管理和監(jiān)督體系，并通過(guò)設(shè)備安全管理智能化、風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警自動(dòng)化、隱患排查智能化，建立了“人、機(jī)、環(huán)、管”環(huán)環(huán)相扣的智能化生產(chǎn)管理架構(gòu)，全面實(shí)現(xiàn)了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程的信息化管理。目前該管理體系已在多個(gè)礦井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用實(shí)際統(tǒng)計(jì)，候村煤礦采用新的安全管理體系后，安全管理人員減少了54.5%，安全事故的數(shù)量降低了93.4%。

1 礦井安全生產(chǎn)管理架構(gòu)

為了滿足礦井安全生產(chǎn)的需求，對(duì)其管理體系的構(gòu)建需要滿足從人工到設(shè)備再到環(huán)境等全方位的安全管理需求，因此借助信息化和智能化技術(shù)的發(fā)展構(gòu)建了“人、機(jī)、環(huán)、管”相協(xié)調(diào)的管理體系。通過(guò)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)過(guò)程中“人、機(jī)、環(huán)、管”系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦生產(chǎn)流程的全面覆蓋。因此，安全生產(chǎn)管理信息化的架構(gòu)主要包括了以下四個(gè)部分[2]，分別為人員安全管理體系構(gòu)建、設(shè)備安全管理體系構(gòu)建、作業(yè)環(huán)境管理體系構(gòu)建、管理執(zhí)行力保障體系構(gòu)建[3-4]。

根據(jù)礦井安全生產(chǎn)管理架構(gòu)，要建立礦井信息化安全管理，就需要重點(diǎn)建立包括信息化安全生產(chǎn)管理體系、隱患智能化排查、風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警智能監(jiān)測(cè)管理、安全標(biāo)準(zhǔn)化管理等為核心的信息化管控平臺(tái)，通過(guò)以上安全生產(chǎn)管理體系能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)源的全面覆蓋，通過(guò)信息化管控手段，提升對(duì)礦井作業(yè)流程的全面、高效管控，確保在生產(chǎn)過(guò)程中的安全性。

2 信息化安全生產(chǎn)管理體系構(gòu)建

作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)全流程智能化管理系統(tǒng)主要是基于權(quán)限控制和井下精確定位技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)井下不同地點(diǎn)作業(yè)人員的不同工作職能，對(duì)其進(jìn)行權(quán)限設(shè)定，同時(shí)在井下進(jìn)行網(wǎng)格化管理。人員在井下工作時(shí)將佩戴定位裝置，當(dāng)人員出現(xiàn)在非權(quán)限允許的區(qū)域后，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警和短信提醒，要求相關(guān)人員盡快離開(kāi)非權(quán)限允許區(qū)域。同時(shí)，在制度上也對(duì)違反相關(guān)制度的人員進(jìn)行相應(yīng)的處罰，從技術(shù)識(shí)別和制度保障兩個(gè)方面來(lái)減少人為安全事故的發(fā)生。

礦井安全生產(chǎn)培訓(xùn)的智能化管理，主要是建立高效的信息化培訓(xùn)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井員工在職培訓(xùn)的信息化監(jiān)控、培訓(xùn)系統(tǒng)的信息化更新、培訓(xùn)結(jié)果的信息化驗(yàn)收。針對(duì)不同崗位的人員建立專門的培訓(xùn)系統(tǒng)，員工可以通過(guò)APP或者電腦終端進(jìn)行各類培訓(xùn)資料的學(xué)習(xí)和定期驗(yàn)收，對(duì)員工的培訓(xùn)和驗(yàn)收情況建立電子培訓(xùn)檔案，作為員工年終考核或者晉升的參考依據(jù)。

隨著煤礦井下自動(dòng)化綜采作業(yè)水平的不斷提高，各類綜采設(shè)備的數(shù)量不斷提升，綜采設(shè)備能否正常工作不僅直接關(guān)系到煤礦井下綜采作業(yè)的效率而且也直接關(guān)系到井下綜采作業(yè)安全。設(shè)備從安裝完成后開(kāi)始需要根據(jù)井下綜采作業(yè)情況進(jìn)行不斷維護(hù)和維修，以便保證設(shè)備在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性。目前多數(shù)企業(yè)主要采用手工點(diǎn)檢記錄的方式對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，不僅效率低下而且極易出現(xiàn)錯(cuò)漏。候村煤礦采用了一種新的設(shè)備全壽命周期安全管理方案，建立設(shè)備全壽命周期電子安全臺(tái)賬，對(duì)設(shè)備使用過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控并對(duì)壽命周期內(nèi)的關(guān)鍵事項(xiàng)進(jìn)行跟蹤、記錄，實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用全壽命的自動(dòng)跟蹤、報(bào)警。

3 風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警智能監(jiān)測(cè)管理體系構(gòu)建

在作業(yè)過(guò)程中整個(gè)礦區(qū)內(nèi)會(huì)同時(shí)存在多個(gè)危險(xiǎn)源，目前各個(gè)危險(xiǎn)源識(shí)別后主要是通過(guò)培訓(xùn)或者設(shè)置看板的形式進(jìn)行發(fā)布。這種風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制對(duì)員工的警示作用低、效果差，難以對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)提醒，安全管理效率低下。候村煤礦開(kāi)發(fā)了一種礦井風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警智能監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)、安全系統(tǒng)、作業(yè)場(chǎng)所的集中監(jiān)測(cè)和智能報(bào)警，提高了安全管理的效率和自動(dòng)化程度。

該系統(tǒng)首先將礦井的安全隱患、安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行整合，對(duì)不同區(qū)域的安全情況進(jìn)行模塊化劃分，結(jié)合井下人員定位系統(tǒng)，當(dāng)人員出現(xiàn)在某個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)源報(bào)警及推送，提醒人員小心作業(yè)。

其次建立三維可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)礦井不同區(qū)域進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè)，對(duì)作業(yè)場(chǎng)所的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)在作業(yè)場(chǎng)所內(nèi)的無(wú)關(guān)人員進(jìn)行警示和驅(qū)離，防止出現(xiàn)安全事故。

最后系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[5]，將礦井的火災(zāi)安全報(bào)警、瓦斯安全報(bào)警、視頻監(jiān)控報(bào)警等進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn)了各類安全報(bào)警信息和風(fēng)險(xiǎn)的集中預(yù)警和推送，有效地提升了礦井安全管理效率。

為了確保礦井機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性，在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，配套研制了設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ΦV用設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而快速的確認(rèn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)比對(duì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常參數(shù)并進(jìn)行標(biāo)定、分析和預(yù)警，幫助維修人員快速確定設(shè)備異常信息和原因，從而有效地提升設(shè)備整體運(yùn)行的可靠性。該系統(tǒng)能夠根據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，自動(dòng)生成設(shè)備的“體檢報(bào)告”[6]明確設(shè)備需要重點(diǎn)維護(hù)的部分，解決了以往定期維護(hù)時(shí)周期長(zhǎng)、效果差的不足，對(duì)保障設(shè)備的運(yùn)行可靠性和增長(zhǎng)使用壽命具有十分重要的意義。

通過(guò)該風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警智能監(jiān)測(cè)體系，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)全礦區(qū)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，并且能夠?qū)σ欢〞r(shí)間內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行智能分析，為制定更合理的風(fēng)險(xiǎn)控制方案提供依據(jù)。

煤礦井下安全風(fēng)險(xiǎn)警示管理系統(tǒng)如圖1（a）所示，安全報(bào)警管理系統(tǒng)如圖1（b）所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4 隱患智能化排查安全體系構(gòu)建

隱患排查和治理是煤礦安全生產(chǎn)管理的核心，其主要目的是不斷地識(shí)別礦井安全生產(chǎn)過(guò)程中的危險(xiǎn)源并對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行排查和治理。目前多數(shù)煤礦主要是采用了定期排查后進(jìn)行危險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)，然后將其作為整改事項(xiàng)下達(dá)給指定單位或部門，整個(gè)流程主要通過(guò)紙質(zhì)版文件進(jìn)行，缺乏有效的整改進(jìn)度跟進(jìn)和問(wèn)題關(guān)閉情況匯總，難以實(shí)現(xiàn)隱患排查和治理的全面覆蓋。為解決前述問(wèn)題，侯村煤礦構(gòu)建了隱患智能化排查安全體系，其整體原理如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序

由圖2可知，該風(fēng)險(xiǎn)智能化排查主要采用了信息化排查手段：首先對(duì)整個(gè)礦井進(jìn)行網(wǎng)格劃分和編號(hào)，建立各編號(hào)區(qū)域的網(wǎng)格檔案；然后組織專業(yè)的問(wèn)題整改團(tuán)隊(duì)，按網(wǎng)格順序?qū)φ麄€(gè)礦井的安全生產(chǎn)情況進(jìn)行排查，將每個(gè)區(qū)域內(nèi)排查的隱患形成隱患檔案分類添加進(jìn)智能化排查安全體系內(nèi)。系統(tǒng)將根據(jù)隱患分類情況自動(dòng)觸發(fā)隱患整改通知給對(duì)應(yīng)單位，由對(duì)應(yīng)單位牽頭進(jìn)行隱患的整改；整改完成后在系統(tǒng)上進(jìn)行隱患反饋，整改小組收到隱患反饋信息后，對(duì)隱患排查情況進(jìn)行驗(yàn)收，確認(rèn)隱患徹底整改到位后進(jìn)行系統(tǒng)關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、跟進(jìn)、整改的閉環(huán)管理。

圖2 風(fēng)險(xiǎn)智能化排查安全體系

5 安全標(biāo)準(zhǔn)化管理

針對(duì)目前礦井各類安全管理數(shù)量多、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，執(zhí)行難度大的不足，候村煤礦對(duì)各類安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一梳理和細(xì)化，規(guī)范安全目標(biāo)、組織結(jié)構(gòu)、控制標(biāo)準(zhǔn)；規(guī)范作業(yè)人員的工作流程和要求，建立SOP（標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序）標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，對(duì)重點(diǎn)崗位實(shí)施培訓(xùn)后持證上崗。在工作中通過(guò)利用移動(dòng)終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方式的考核監(jiān)測(cè)，對(duì)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范和跟蹤檢查，降低因操作不規(guī)范而導(dǎo)致的安全生產(chǎn)管理問(wèn)題。

目前該安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)已在多個(gè)煤礦投入了應(yīng)用。侯村煤礦使用該信息化礦井安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)后，安全管理人員由最初的22人減少到了目前的10人，人員數(shù)量降低了54.5%；礦井安全事故數(shù)量由最初的平均36.4次/月，降低到了目前的2.4次/月，降低了93.4%，有效地提升了礦井安全管理效率，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 候村煤礦使用新系統(tǒng)前后安全情況統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前礦井安全生產(chǎn)管理體系落后，管理手段單一，安全生產(chǎn)壓力大的現(xiàn)狀，候村煤礦提出了基于信息化的礦井安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，信息化的安全生產(chǎn)管理架構(gòu)主要包括人員安全管理體系、設(shè)備安全管理體系、作業(yè)環(huán)境管理體系、管理執(zhí)行力保障體系四個(gè)部分。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各版塊隱患排查、隱患整改、隱患關(guān)閉的全流程信息化閉環(huán)控制，使用該系統(tǒng)后候村煤礦礦井的安全管理人員數(shù)量降低了54.4%，安全事故數(shù)量降低了93.4%，具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。