煤礦井下架空人車無人值守技術方案研究

王寶金

（山西焦煤西山煤電股份有限公司西曲礦， 山西 古交 030200）

引言

西曲礦兩部架空乘人裝置每年需要支付給司機24萬元的工資，并經常出現誤匯報、不會操作的情況，影響了乘人裝置的正常運行，埋下了安全隱患。進行無人值守改造后會減少操作人員，還可以在地面實時掌握現場數據與情況，增強了架空乘人裝置運行的穩定性和安全性，同時還節約工資成本。

1 礦用索道概述

礦用索道（架空乘人裝置）主要用于礦井斜巷，平巷運送人員，其工作原理類似于地面旅游索道。以電動機帶動減速機上的摩擦輪為驅動裝置，采用架空的無極循環的鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的撓度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環運行從而實現運送人員的目的。目前，西曲礦有2.5 m架空人車、南三架空人車共兩部，控制系統由采用湘潭市恒欣實業公司生產，基本性能參數如表1所示。

表1 基本性能參數

原控制系統采用礦用隔爆兼本安型控制箱、操作臺、聲光語音控制箱、現場傳感器組成，配電采用QBZ-30、60、80、200/660（380）型礦用真空電磁起動器。系統可完成架空人車的就地開停，有比較齊全的保護功能，包括越位、全程緊急停車、過速飛車保護、欠速打滑保護、脫繩保護、配重限位保護、變坡點掉繩保護等[1]。

2 擬改增功能

1）架空人車主機可根據人員情況選擇閑時自動開停功能，節省電能、減少設備磨損。

2）由調度中心可進行遠程控制。

3）全程視頻監控功能，可存儲、查閱，可切換主畫面。

4）沿線語音擴播通話功能。

5）架空人車進線配電遠控制功能，配置后備UPS，實現掉電可操作。

3 自動開停功能

為了達到對上、下車點人員的可靠識別，特采用礦用本安型熱釋紅外傳感器，配合礦用本質安全型乘人傳感器，可靠完成人員的到位識別以及上、下車乘人識別，完成無人值守、設備開停的可靠控制，保障設備有效節能[2]。同時配合沿線的完善保護、擴播通話及報警功能，構成完整的智能無人值守安全控制系統如圖1所示。

圖1 “架空人車”無人值守自動控制系統

3.1 運行原理

在井底人車站端頭端尾斜上方設置熱釋紅外傳感器，在端頭鋼絲繩下方安裝乘人傳感器。當系統開啟無人值守模式，有人進入端頭、端尾人車站時，熱釋紅外傳感器感應到人體，送信號給PLC控制系統，通過PLC控制程序開啟架空人車主機及相關的輔機設備，人車開啟，即可乘人，當人乘上人車后，觸發乘人傳感器，記錄人員上車時間，有多人乘車時，同時記錄人員數量。

當人員下車時，觸發乘人傳感器，同時熱釋紅外傳感器感應到人體，確認乘車人員已全部下車，延時停車。通過減少設備的運行時間，減少設備損耗，從而節省電能[3]。

4 調度中心遠程控制

現架空人車控制系統由PLC控制箱、操作臺、保護傳感器等組成，PLC采用三菱FX2N，整個系統具有連續運行與間斷運行兩種運行模式。

1）連續運行：當上下班人員高峰時段，啟動連續運行模式，24 h不間斷的運行。

2）間斷運行：當有零散人員上下井時，需要有司機在操作臺上進行控制，當人員在機頭或機尾上車點乘坐猴車，司機起動猴車，等最后上車的人下車由司機停車。

本次設計，增加調度中心電腦及上位軟件，制作控制畫面，因礦以太環網已經建成在用，原PLC就近接入環網交換機[4]。

當現場操作臺切換到遠控模式后，交由調度中心計算機進行無人值守遠控，通過畫面進行兩種操作模式：遠控連續運行模式與無人值守自動控制模式。

調度中心計算機裝有控制軟件，模擬現場運行界面，顯示設備狀態運行指示及報警畫面。進行模擬操作切換，網絡示意如圖2所示。

圖2 PLC接入方式

5 視頻監控系統

西曲礦2.5 m和南三兩處的兩部架空人車控制系統最大工作距離343 m，擬各配置6臺攝像機，頭尾乘車點各安裝1只、變坡點及中間安裝4只。在調度中心安放27英寸顯示屏，加硬盤錄像機進行管理，可實時多畫面顯示所有位置圖像。

5.1 設計原則

視頻監控系統設計遵循技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則。綜合考慮現場維護及操作因素，并將為我礦今后的發展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統設計內容是系統、完整且全面的，設計方案具有科學性、合理性和可操作性。

本系統通過調度中心對現場內各監控點進行綜合監控，時時動態掌握重要情況，及時處理各類警情。該視頻監控系統大大減少勞動強度，減少設備運行維護人員；另外，系統的綜合統籌管理可使設備按最優組合運行，在最佳情況下運行，既節能，又大大減少了設備損耗與設備維修費用，從而提高監管力度與綜合管理水平。

5.2 系統架構

根據實際情況，為架空人車巷道配置一套視頻監控系統，實現對前端系統的視頻資源進行采集傳輸，方便系統控制及安全，實現遠程管理。

系統前端采用隔爆型攝像機，內置光電模塊，通過光纖直連環網交換機，通過調度中心硬盤錄像機進行管理，顯示器進行輸出顯示，系統拓樸如圖3所示。

圖3 系統拓樸示意圖

6 沿線語音擴播通話系統

本次架空人車沿線根據需要設六組擴音電話，可用于沿線通話和故障報警，同時通過語音網關可與調度中心電話進行通話功能，系統設計如圖4所示。

圖4 沿線語音擴播通話系統

7 架空人車進線配電遠控

現配電開關使用型號為BKD-400型、KBZ-200型，均為配套設備，需將控制部分接入PLC控制系統，使其具有遠控功能，同時配置后備UPS，實現掉電可操作。

8 結語

進行架空乘人無人值守改造完成后，建立健全相應的制度和記錄，使得管理更為規范統一，避免了很多由人為因素造成的不良影響，數據采集準確可靠，增強抽水系統的運行連續性、安全性與穩定性，同時實現減員增效的目的。