帶式輸送機防人因傷害安全防護系統及其工作方法

蔡勇 吳光真 劉明虎 胡棟春

摘 要：帶式輸送機廣泛應用于工業生產各個領域，在多重因素的影響下其人因傷害事故難以避免，時有發生。帶式輸送機防人因傷害安全防護系統（PEMS）在不影響帶式輸送機生產效率的情況下，重視對人的保護。在以人為本的精神指導下，利用自動化技術解決了當下帶式傳送機的設計困境。文章從設計背景、改進方案、設計架構、工作方法和性能特點等幾個方面系統地闡述了帶式輸送機PEMS的核心問題。旨在進一步提升帶式輸送機防人因傷害安全防護自動化程度，填補國內此領域的空白。

關鍵詞：帶式輸送機；防人因傷害安全防護系統（PEMS）；工作方法；改進方案；特點性能

中圖分類號：TD634 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）26-0132-02

Abstract： Belt conveyor is widely used in various fields of industrial production. Under the influence of multiple factors， it is difficult to avoid injury accidents. The belt conveyor PEMS attaches importance to the protection of people under the condition of not affecting the production efficiency of the belt conveyor. Under the guidance of people-oriented spirit， the use of automation technology is made to solve the current belt conveyor design dilemma. This paper systematically expounds the core problems of the belt conveyor PEMS from several aspects， such as design background， improvement scheme， design framework， working method and performance characteristics， etc. The purpose of this paper is to further improve the degree of automation of belt conveyor protection against human injury and to fill the gap in this field in China.

Keywords： belt conveyor； PEMS； working method； improvement scheme； characteristic performance

1 帶式輸送機PEMS設計背景

帶式輸送機是現代工業企業生產中的重要設備，廣泛應用于需要遠距離輸送物料的電力、礦山、港口等行業。因其轉動運行特點，在生產中存在較大的人身傷害安全隱患，由于帶式輸送機一般輸送距離較長，傳統的安全保護由人工巡視實現，而現場巡視無法做到實時監控，再加上巡視人員不足帶來的巡視不到位、生產人員的安全意識不足等原因，經常發生人員違章闖入帶式輸送機的安全警戒線內，甚至有人員試圖跨越輸送帶，極易發生人身傷害安全事故。根據《中國安全科學學報》統計，機械傷害事故中受到傳動（轉動）部件引起卷入、擠壓造成人員傷害的比例占全部機械傷害的47.7%。帶式輸送機主要依靠護欄進行安全防護，缺乏警示和監控，因此，為了及時有效地防止由于運行、維護、清理等人員的操作不當等原因誤入帶式輸送機轉動區域，意外引起的人身傷亡事故發生，在帶式輸送機轉動區域安裝PEMS系統，能夠有效預防和避免操作人員誤入帶式輸送機的安全區域造成人身傷害安全風險。

2 帶式輸送機安全防護裝置改進的解決方案

帶式輸送機兩側安裝防人因傷害安全防護系統（PEMS），有效預防和避免人因傷害安全風險。該系統包括控制中心、前端探測系統、紅外監控系統、現場報警系統與閉鎖控制裝置，前端探測裝置包括安裝于護欄外側的光束遮斷式感應器，紅外監控裝置為紅外視頻監控，現場報警裝置包括聲音報警與燈光報警，閉鎖控制裝置控制帶式輸送機的電機啟動與關停。控制中心包括電連接的控制系統PLC、光纖連接的現場紅外監控視頻系統、PEMS智能交互系統。控制系統PLC控制現場報警裝置的開關和前端探測裝置的開關，進行前端探測裝置信號的采集及處理。前端探測裝置的光束遮斷式感應器，包括分別位于傳送帶兩端的發光器與受光器。

3 帶式輸送機PEMS拓撲圖（圖1）

4 帶式輸送機PEMS工作方法

傳送帶的前端探測裝置啟動，判斷本段傳送帶的工作狀態并將信號上傳到控制中心。

若本段傳送帶處于運行狀態，則控制中心控制現場報警裝置的燈光報警進行狀態提示。

若本段傳送帶處于停機狀態，當有人員闖入本段傳送帶安全區域時，光束遮斷式感應器的光線被遮斷，其繼電器回路接通，向控制中心發出信號。

控制中心控制閉鎖控制裝置向前一段傳送帶的電機發出停機信號，并且向本段傳送帶的電機發出不啟動信號；同時控制中心控制現場報警裝置同時啟動聲音報警與燈光報警。

上述各個工作步驟中，紅外監控裝置均將本段傳送帶的現場畫面實時傳送到控制中心。

5 帶式輸送機PEMS特點和性能

操作使用簡便：監測中心軟件界面友好。系統維護容易：系統具有較強的容錯糾錯功能，并且有系統自動恢復機制，系統還提供了遠程管理功能。設備防護：數據檢測終端機箱封閉良好，具有防雷、防雨、防塵的功能。外形設計有效地避免了高電場環境下尖端集電、放電的影響。現場安裝方便：數據檢測終端采用模塊化設計。上部為傳感器、太陽能板，下部為主機控制箱，便于現場拆裝。

電源：數據檢測終端采用就地取電或UPS供電，可以確保設備的正常工作。數據控制中心：專門為安全防人因監測而配置的服務器，具有功能強大、技術成熟、可靠性好、網絡及數據運行穩定等特點。全功能診斷，環境自適應，裝置穩定，能夠適應復雜的現場環境。數字模糊人工智能識別，采用人工智能模糊判斷，誤報率降至最低。運行閉鎖系統的運用，自動識別誤闖人員，啟動報警和停止運行，有效率保障人員的安全。有線，總線兼容，現場全息實時報告，6大系統的綜合調度，有效的保障系統穩定。智能功率發射，自主開發的芯片能夠自動的感知周圍環境的變化，根據環境狀況來自動調整對射的發射功率，大大延長了發射管的使用壽命，也降低電能。

上下光學鏡片同時調整結構，使調整更快，更準確。使用偏蝕式球面高精度光學聚焦鏡。有效探測范圍：100米；工作環境溫度范圍：-30～60℃；工作電壓 AC220；整機功耗：1kW；監測參數：裝置過程模擬量和數字量。

6 帶式輸送機PEMS應用范圍

本系統應用于長距離輸送設備防人因傷害的安全防護領域，尤其是涉及一種帶式輸送機防人因傷害的PEMS安全保護系統。

火力發電廠輸煤膠帶機防人因傷害防護監控。

港口運輸機械物料運送防人因傷害防護監控。

礦山行業選礦機械運行防人因傷害防護監控。

煤化工燃煤輸送、水煤漿輸送防人因傷害防護監控。

7 帶式輸送機PEMS運行案例結論

該設備于2016年5月在黃岡大別山發電責任有限公司斗輪機皮帶升級改造試運行以來， 該設備運行可靠、安裝使用方便，免維護。由于該設備可長期在線監測并自動記錄和傳送實時數據，不受外界及人員限制。

對于長距離帶式輸送設備，PEMS安全防人因裝置是一種科學、簡單、準確、實時的預防手段。帶式輸送機設備跨度長，運行檢修人員無法判斷設備狀態，誤闖機率大大增加的情況下，PEMS系統在該設備的穩定應用，大大降低的機械事故的發生，有效保護了帶式輸送機附近作業人員的生命和財產安全，應用前景廣闊。

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