“互聯網+”構建新型煤礦主提升安全監控系統探討

馬彥操， 李新功， 朱福文

(1. 焦作煤業(集團)有限責任公司， 河南 焦作454002； 2. 河南寶雨山煤業公司， 河南 伊川 471308)

0 引言

煤礦主提升系統是煤礦最重要的安全生產系統之一，是礦井的咽喉要道[1]。但近年來，煤礦經常發生一些提升系統事故，甚至發生重大人員傷亡事故。為了煤礦的生產安全，需對此進行探索，提出了“互聯網+”構建新型煤礦主提升安全監控系統。“互聯網+”就是“互聯網+各個傳統行業”[2]，但并不是簡單的兩者相加，而是利用信息通信技術以及互聯網平臺，讓互聯網與傳統行業進行深度融合，形成新的發展生態。它代表一種新的社會形態，即充分發揮互聯網在社會資源配置中的優化和集成作用，將互聯網的創新成果深度融合于經濟、社會各領域之中，提升全社會的創新力和生產力，形成更廣泛的以互聯網為基礎設施和實現工具的經濟發展新形態[3]。因此引入“互聯網+”構建煤礦主提升系統的安全監控體系，將使煤礦主提升系統的安全可靠性大幅度提升，有必要對其進行進一步的探索研究。

1 總體思路

1.1 實現交互式的訪問和控制

利用“互聯網+”的手段對提升系統進行技術改造，使之主提升系統的各個組成部分易于通信，實現交互式的訪問和控制。

現有的主提升機控制系統由各提升機生產廠商提供，各廠商參考行業標準及企業標準設計制造。現標準《煤礦安全規程》只是對提升機的重要保護做了具體規定[4]，而對通信標準、檢測監控的內容未做出明確的規定。隨著技術的發展進步，互聯網技術、通信技術、監測監控技術等日趨成熟[5]，若將此類成熟的技術應用于礦井主提升機的安全監測監控，則對提高主提升機的安全性及自動化水平意義重大。總之，利用“互聯網+”的手段對主提升系統進行技術改造，可以克服不同廠商通信協議不一致的問題，使得主提升系統的各個組成部分易于通信。

1.2 完善監測監控內容

目前國內對煤礦主提升機運行狀態的監控還停留在基本信息狀態，其上位機只是對主提升機本身的運行參數進行監控，并未對主提升機的外部環境進行監測監控。故根據安全生產的需要，可進一步增加完善檢測設備設施，為無人化全自動運行創造條件。

1.3 將主提升系統納入礦井綜合自動化系統

大部分礦井主井或副井提升系統都是能獨立工作的一個自動化子系統，其提升系統的數據存貯于提升系統的上位機，它只是監視，并沒有實現遠程控制。如果將主提升系統的監測監控內容完善后，則主提升系統就能像礦井的供電系統、主排水系統等一樣，可在礦井機電集控中心進行遠程監控，實現提升系統自動化運行，現場無專人值守。

1.4 實現相關機構和人員遠程監控訪問功能

相關機構和人員都建立可以訪問的主提升系統客戶端，包括礦井的調度室、機電集控中心、礦井機電管理人員、焦煤公司相關管理人員、生產廠家等。

各終端都有自己的管理權限及監控權限：生產廠家有通過互聯網進行遠程診斷的權限[6]；礦井的調度室可以遠程監視；礦井機電集控中心可以遠程監視和控制；煤業公司機電部門可以遠程訪問、查閱相關數據和記錄等。這樣，便可利用互聯網平臺提高管理水平。

2 實現的技術手段

新型主提升監控系統的構建如圖1所示。

圖1 構建新型的主提升監控系統

2.1 構建完善的提升機視頻監控系統

視頻監控點包括電控室、操作室、液壓站、變壓器室、高壓柜室、主滾筒、主電動機、上天輪、下天輪、裝載站、卸載站等，選用新型數字網絡攝像頭，所有的視頻信號通過網線集中傳至網絡交換機，再經硬盤錄像機存儲，同時經解碼器組合拼接輸出至調度顯示屏，可分屏顯示，也可組合顯示。主提升機視頻監控系統結構如圖2所示。

圖2 主提升機視頻監控系統結構圖

2.2 完善振動監測

對提升機來說，大型機械設備的振動監測對無人條件下的設備安全運行極為重要[7]。在滾筒的主軸軸承座上安裝振動傳感器，能反映電動機及滾筒的機械部分是否運轉正常，同樣在天輪主軸上加裝振動傳感器，能反映天輪機械部分的運行狀況。

2.3 完善溫度監測

目前提升設備溫度監測只是設置簡單的報警溫度、跳閘溫度，如主變壓器超溫、主軸軸承超溫等，而對電控室環境溫度很少監控，對電控室風機的開停沒有明確的條件。故監測大功率設備(發熱設備)運行的環境溫度，確定設備運行環境溫度調控的原則，能更好地保證設備的安全運行。

主提升機房溫度監測傳感器布點：變壓器室、老電控室、新電控室、主電動機進風口。在部分柜內也可加裝溫度傳感器，若切換柜刀閘因接觸不良而造成切換柜溫度升高，通過傳感器監測可及時停止運行，防止觸點熔斷，釀成大事故。

2.4 完善濕度監測

環境的濕度對電氣設備的絕緣非常重要，通常在雨季，都會發生電動機絕緣降低的情況，對正常生產造成困擾。若監測環境濕度、電動機溫度等，建立一套完整的電動機加熱器控制策略，則可以確保電動機連續可靠運行。同樣，在必要條件下啟動高壓柜、整流柜、主控柜的加熱器，保證設備工作在適合的溫濕度環境，對提高系統的可靠性，降低設備故障率大有好處[8]。

2.5 完善煙霧保護

在非正常狀況下，設備的局部過載會造成過熱起火，起火之前會有大量的煙霧，如果能及時報警，則會大大降低損失程度[9]。

3 實現的技術指標

1) 構建設備數據庫。主要是構建所有設備的數據平臺、數據庫，包括實測值和標準范圍。如：提升機軸承溫度有實測值，數據庫有設置好的報警溫度值、故障溫度值。

2) 數據處理。利用大數據處理的技術手段對收集的數據進行處理。如：提升機主軸溫度，實測值50℃，報警值80℃，跳閘值90℃。以往的處理很簡單，達到80℃報警，達到90℃跳閘。現在通過大數據分析，實測溫度可以與環境溫度比較得出溫差值，同時對溫差和歷史數據比對，變化過大可以提示報警，同時對溫度變化的斜率進行比對，溫度斜率超過規定值也會報警提示。

3) 實現三位一體報警。文字顯示、聲音提示、視頻畫面自動切換到報警設備。

4) 設備管理制度融入軟件系統。檢修人員的巡檢，設備的定期維護保養，設備的檢測、記錄填寫全部納入安全監控系統[10]。安全監控系統會向檢修維護人員發送檢修維護提示，配備檢修人員不按期巡檢、檢查、維護、保養、檢測，安全監控系統會報警并向上級管理人員發現相關信息。

5) 開發手機APP。手機能瀏覽主提升系統的運行視頻、各種數據及信息。系統發生故障時，可借助礦井自動化平臺的短信貓，故障信息能按劃分的等級發到相關人員手機上。

4 結論

新型煤礦主提升安全監控系統的建設與應用，

提升了煤礦提升系統的科技裝備水平。新型監控系統對常規提升系統設計容易忽視的環節進行了補充完善，安全性有了很大的提高。

利用“互聯網+”的手段，提升了主提升系統的自動化、智能化的水平，系統的可控性得到很大提升。展望新型煤礦主提升安全監控系統，具有很大創新性及良好的實用性，相信可在我國礦井中得到廣泛推廣使用。