下井總人數超員預警系統研究

朱禮建　莊付永　王維維

摘? ?要：諸多煤礦事故原因顯示，下井總人數超員即探礦人數不合理是導致煤礦事故頻發的主要因素之一。鑒于各種不可抗力難以人為控制，到如今，安全管理方法即BBS為安全專家所推薦，越來越多地應用到煤礦下井安全管理之中。本文針對煤礦安全管理中人員安全的管控，根據已有的國內外相關理論研究和實踐經驗，結合煤礦實際生產管理條件和相關的安全控制規定，研究并探討了這一系統實際運行的可能性。利用現有的KJ936人員位置監測系統，在井口增加LED顯示設備，能夠實時顯示井下各區域的人數及井下總人數，當井下總人數達到限制人員總數時，能夠對即將下井的人員進行語音提示并報警，以到達管理人員對下井總人數的實時監控，同時新編制一套LED顯示軟件，同夠根據礦方的要求，通過勾選的方式，達到顯示礦方需要顯示的信息。

關鍵詞：安全管理方法? 超員預警系統? 煤礦安全管控

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0154-02

1? 研究背景及意義

根據近幾年的調查統計情況顯示，平均每年度因煤礦事故而傷亡的比例和人數有下降的趨勢，但是根據國際計算標準，以每百萬噸為單位計算，煤礦事故死亡率高于發達國家。并且由于煤礦業的職業特殊性，這一行業的事故發生率和事故傷亡率遠遠高于其他行業。由此可見，減少煤礦事故的傷亡率，尤其保障下井煤礦工人的安全是急于研究探討并解決的問題。

科學技術日新月異，煤礦產業整體設備的安全可靠性能也得到了大大提升，運作條件也有所改良，整體環境得到了大大的優化。在法律法規層面，相關政策規定逐漸健全，但是在實際的應用過程中由于各種不可抗因素和人為因素的限制，安全管理還沒有得到很好的落實與管控。經過許多專業學者的研究發現人為因素如管理失誤、主管僥幸心理等所導致的煤礦安全事故占比近90%。所以能否對煤礦產業的人為安全隱患進行有效控制是決定事故發生率能否降低的關鍵因素。

現如今，有關煤礦產業安全監管的相關理論研究逐漸豐富，但是，在實踐應用過程中，未能建立起下井總人數超員預警系統，相關理論只是紙上談兵，沒有形成適用于產業應用的科學系統。究其原因則是缺乏科學性和系統性，沒能利用信息系統進行整體規劃，要實現有效的井下安全監管體系就要將理論研究的方法和實踐應用技術相結合，并結合信息技術和安全管理技術，融合發展，規劃出一套系統的井下員工超員預警監管系統。

煤礦職工超員預警系統從KJ936人員位置監測系統出發，結合目前計算機網絡技術，對煤礦職工的超員行為進行管控和預警。這一系統的優勢在于能夠為井下員工超員進行管理和預警，反映安全狀況，規范井下行為，提高煤礦企業的安全生產績效。所以，煤礦職工超員預警系統對我國煤礦企業具有重要的現實意義和工程應用價値，主要表現為：實現煤礦企業安全管理的信息化建設，能夠及時發現不規范行為，對行為進行規范和監管;集成科學有效的人為事故防范體系，能夠根據提供的預警結果充分采取多角度的防范措施和解決辦法;推動工程領域行為技術的應用，為井下安全監管提供豐富的實踐基礎，推動理論研究進一步豐富;有利于煤礦生產的可持續發展，減少安全隱患，降低事故發生率，從而減少傷亡率，提升煤礦行業整體安全性。

2? 國內外研究現狀

2.1 國外研究現狀

世界上許多國家（主要集中于發達國家），有關煤礦安全事故發生率保持在較低水平，總體保持良好的趨勢。許多研究者開始向導致事故發生率的深層次原因進軍，比如難以控制的人為原因，致力于尋找更加完備的預警系統。針對人為因素而構建的預警系統已經成為諸多方法中較為理想的方法，這一預警機制可以實時反映人員的行為，能夠進行有效的安排調整，及時進行規范，防止危險行為的發生，從而提高企業整體的安全生產績效。

2.2 國內研究現狀

國內學者于1987年，在中國安全管理學術討論會上將“安全行為學”正式定為一個研究領域。我國行為安全管理的應用研究在運輸、石化及建筑行業起步較早，對于煤礦行業的行為安全管理研究，在經歷多年的發展后也取得了相應的成果，主要包括：任玉輝等學者設計出的基于前因-行為-后果（ABC）分析理論的煤礦安全管理系統方法;賀凌城等人在太原某煤礦進行的BBS應用試驗，結果證明BBS方法能夠有效糾正人的不安全行為;尹香菊等對行為安全觀測技術體系進行了深入、系統的研究，并將其用到某試點礦的9個工種進行觀測試驗，結果8個工種安全行為次數都有所増長;菜繼祖等結合ABC分析理論，將BBS實施流程應用于王莊煤礦后，企業的“三違”率、人為隱患工傷率和設備維修率都呈下降趨勢，安全行為改進程度提高10%以上。

以上論述可見，我國的煤礦安全問題管理雖然已經開始了信息化數據化的改變，但綜合來看，大多都是滯后處理，而鮮有預警處理，雖然有關于下井安全的行為規范和歷次安全記錄，但是只是作為參考依據，并不能用于防患未然，換句話說，井下煤礦超員預警還沒有得到廣泛的應用，即使有也只是停留在理論技術層面，并未展開實踐應用。因此，亟待加快煤礦職工超員預警體系的信息化建設步伐。

3? 下井超員系統設計

據了解，隨著開采深度加大，沖擊地壓災害日益增多，各采掘工作面臨著生產限員的壓力，能最大程度的控制煤礦危險區域人數，顯得越來越迫切。通過安設防沖柵欄門，并設立專門的防沖工作站，以固定發放手牌的個數統計進入防沖區域人員人數，由于人員進出頻繁，防沖管理人員工作量大而且繁瑣，經常出現手牌與限員人數不匹配，登記表與以上兩項不統一的現象。于是，現根據下井人數不得超過800人的規定，自行開發了一套下井總人數超員預警系統。

下井總人數超員預警系統的工作原理是通過掃描對人員數量進行整體把握，并根據現場的具體情況對限定人數進行說明，把二者數量進行比較，如果下井人數超過了限制人數，就會發出警報聲。同時，上傳到井口等候室的人員控制報警裝置就會發出蜂鳴聲，把罐工及時通知超員人員升井，解除報警。

試驗前期，通過人體感應的傳感器，采用的熱釋放紅外傳感器，但是由于信號發散，對群人員流動，無法做到精確監測，最終選擇紅外對射傳感器，由于編程過程中需要判斷人員是進還是出，需要增加一套紅外對射傳感器，以便在程序中添加標志位。采用了兩套紅外對射開關，一組安裝在門內，一組安裝在門外。

當門外傳感器觸發，如果門內傳感器不觸發，系統不會自動加1（判斷進），當門內傳感器觸發，如果門外傳感器不觸發，系統不會減1（判斷出），當兩個傳感器均觸發，如果兩個傳感器觸發間隔為150ms內，系統就會進出加減動作，在實際應用中，兩個傳感器安裝距離為300mm（間距不小于150mm，防止紅外對射開關互相干擾），柵欄門設置為一次進1人，系統檢測周期為150ms，因為人體疊加、攜帶物料都有可能觸發傳感器。

通過人體感應紅外對射傳感器，將信號傳輸到單片機I/O口，單片機通過程序對信號進行處理判斷，對外圍電路進行驅動控制語音廣播報警，實現對采掘防沖危險區域人數進行控制預警。實現了當下井總人數超出達到預定的限值時，能夠實時的將相關數據反映到井口LED屏上，同時當再有人員需要下井通過唯一性閘機時，系統能夠語音提示“請注意，下井人數已超員暫停檢測”同時閘機聯動關閉，使人員不得通過。

4? 結語

下井總人數超員安全預警系統能有效保證煤礦工人的人身安全和煤礦企業的財產安全，是一種新型的以行業特殊安全信息為基礎的安全信息管理平臺，這一系統通過數據化的手段提供有效的井下安全信息，反映真實的安全狀況，有效保證了井下煤礦作業的安全性，提高了安全防范措施的信息性和技術性，及時報警不安全行為，提高煤礦行業整體的安全性，對安全管理進一步完善具有重大意義。但這一安全預警系統屬于新興系統，還存在一些不足尚未解決，因此，后續的研究應著重從以下兩個方面入手進行系統研究：

（1）考慮將該下井總人數超員預警系統與微信公眾號相結合，更好地實現遠程查詢預警功能，為礦井監控當班入井人員工作提供便利。

（2）針對煤礦行為安全管理與預警移動終端的設計與開發，已歸入下一階段的研究任務。

參考文獻

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