智能化技術(shù)在礦山安全管理中的應(yīng)用實(shí)踐

鄢德波 ，劉子強(qiáng)，吳玓文 ，陳功

(1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012； 2.國家金屬采礦工程技術(shù)研究中心， 湖南 長沙 410012； 3.湖南省智能礦山工程技術(shù)研究中心， 湖南 長沙 410012； 4.湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司， 湖南 郴州市 423037))

礦山智能化在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上飛速發(fā)展，逐步形成了以信息化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化為一體的綜合系統(tǒng)，其基本特征是礦山時(shí)空信息數(shù)字化，礦山設(shè)備及作業(yè)自動(dòng)化、智能化，職能部門管理和決策的數(shù)字化、智能化[1-4]。《有色金屬行業(yè)智能礦山建設(shè)指南（試行）》建議的智能礦山技術(shù)架構(gòu)如圖1所示[5]。

圖1 有色金屬智能礦山參考架構(gòu)

礦山的安全管理工作點(diǎn)多面廣，加上礦山井下環(huán)境復(fù)雜，生產(chǎn)條件相對惡劣，通信設(shè)施不夠完善，日常安全管理工作難度大，傳統(tǒng)的管理方式存在效 率低、難以實(shí)施跟蹤等缺陷，難以滿足智能礦山建設(shè)的需求。信息技術(shù)的快速發(fā)展給礦山的安全管理工作帶來了新的方法和手段，通過智能化技術(shù)能夠?yàn)榈V山的安全管理提供有力的支持。本文以某礦山安全管理信息化系統(tǒng)建設(shè)為例，探討智能化技術(shù)在礦山安全管理中的應(yīng)用及效果。

1 礦山企業(yè)安全管理存在的問題

國家對礦山安全生產(chǎn)日益重視，頒布了一系列的相關(guān)法律和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，要求礦山切實(shí)加強(qiáng)安全生產(chǎn)的防范措施，準(zhǔn)確、快捷、及時(shí)地履行礦山安全監(jiān)管職能，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作。

目前礦山企業(yè)在安全管理中普遍存在如下問題：

（1）安全管理工作點(diǎn)多面廣，礦山企業(yè)的生產(chǎn)單位涉及地表和井下，地表分布范圍廣，井下生產(chǎn)中段多風(fēng)險(xiǎn)隱患；

（2）安全管理手段單一，傳統(tǒng)的礦山安全管理仍以人工巡視記錄為主，信息通知還停留在手寫打印、人工傳達(dá)的階段；

（3）安全管理效率低下，缺乏監(jiān)管工具，礦山安全管理流程以紙質(zhì)臺賬流轉(zhuǎn)為主，信息通知不能及時(shí)上傳下達(dá)。

2 智能化安全管理關(guān)鍵技術(shù)

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

利用安裝在提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、排水泵、膠帶運(yùn)輸機(jī)等裝備上的電流變送器、電壓變送器、溫度傳感器、振動(dòng)傳感器等監(jiān)測傳感器，以及電控閥、PLC控制柜等控制元器件，通過基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)將礦山裝備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)傳輸至礦山集控室，同時(shí)將控制指令下發(fā)至裝備端，達(dá)到礦山裝備系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控。

2.2 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是一種依托國際標(biāo)準(zhǔn)，專門針對工業(yè)生產(chǎn)而建設(shè)的開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)與普通以太網(wǎng)相比，其顯著特點(diǎn)是介質(zhì)訪問控制層及邏輯鏈路控制層設(shè)計(jì)得更加合理，從而保障網(wǎng)絡(luò)的高利用率、高實(shí)時(shí)性和高抗干擾能力，與此同時(shí)它還具備工程造價(jià)低的特點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)完全切合礦山企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測和系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)傳輸要求[6]。

2.3 無線通信系統(tǒng)

目前礦山移動(dòng)通信系統(tǒng)有很多種，應(yīng)用最為廣泛的是WiFi無線通信系統(tǒng)。鑒于井下作業(yè)面分布范圍廣、受爆破影響大、有線通信覆蓋范圍受限的困境，WiFi無線通信系統(tǒng)以其覆蓋范圍廣、組網(wǎng)便利、維護(hù)簡單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，為礦山井下的實(shí)時(shí)通信聯(lián)絡(luò)提供了可靠的信息傳輸保障。

2.4 礦山管理信息系統(tǒng)

礦山管理信息系統(tǒng)是結(jié)合采礦行業(yè)的特殊需求而研發(fā)的一套軟件平臺。基于對傳統(tǒng)礦山行業(yè)生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)流的梳理和簡化，通過信息化手段采集生產(chǎn)相關(guān)的人員、裝備、材料、環(huán)境和能耗等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供決策支撐，為一線生產(chǎn)管理人員提供便利，可極大提高生產(chǎn)管理效率，實(shí)現(xiàn)管理流程的透明化。

3 應(yīng)用案例

某礦山建設(shè)應(yīng)用了一套安全管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)將安全管理工作流程化、規(guī)范化，所有安全工作的流程和細(xì)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，并實(shí)時(shí)監(jiān)督控制。安全管理工作的各個(gè)環(huán)節(jié)和各類細(xì)節(jié)，在系統(tǒng)里可以看、查、管；可以比對、分析，也可以記錄和督促。可減少人為的疏漏，有效掌握安全工作的主動(dòng)權(quán)。利用智能手機(jī)作為安全管理人員的重要輔助工具，運(yùn)用在人員管理、現(xiàn)場作業(yè)管理、危化品管理、安全設(shè)備巡查等各個(gè)方面，采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳和下發(fā)，實(shí)現(xiàn)了安全管理的自動(dòng)化、系統(tǒng)化、智能化。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

安全管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)采用基于BWAD（瀏覽器+Web應(yīng)用服務(wù)器+數(shù)據(jù)庫）的三層體系架構(gòu)，完美兼容目前主流的Windows、Linux等操作系統(tǒng)[7]。

BWAD架構(gòu)的特點(diǎn)十分顯著：

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用B/S架構(gòu)，取消了傳統(tǒng)的客戶端，極大降低了系統(tǒng)的維護(hù)量；

（2）硬件配置靈活，三層結(jié)構(gòu)可以根據(jù)各自的運(yùn)算需求選配合理的硬件，在確保系統(tǒng)性能可靠的同時(shí)又降低了系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行成本；

（3）程序開發(fā)便利，在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，三層B/S結(jié)構(gòu)相對獨(dú)立，每一層都可以采用最符合各自需求的編程語言，而且可以同時(shí)進(jìn)行開發(fā)工作；

（4）安全管理嚴(yán)密，三層結(jié)構(gòu)針對使用者的識別機(jī)制是分別構(gòu)建的，系統(tǒng)應(yīng)用和相關(guān)數(shù)據(jù)的存取權(quán)限同樣能夠分別授予，這樣可以最大程度上確保信息安全。

3.2 系統(tǒng)功能

（1）安全隱患排查治理閉環(huán)工作流系統(tǒng)。在PC端和手持終端上，按工作流和職能分工，實(shí)現(xiàn)信息上報(bào)和下發(fā)。安全檢查、排查隱患進(jìn)入系統(tǒng)永久保存，可以統(tǒng)計(jì)和分析、評比和排序，或?qū)ｍ?xiàng)整治。在系統(tǒng)內(nèi)，安全相關(guān)的信息通過手機(jī)短信、郵件、OA等多種方式發(fā)布至相關(guān)部門和人員，檢查結(jié)果和整改的信息也會通過平臺進(jìn)行反饋。系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定要求，在規(guī)定時(shí)限內(nèi)進(jìn)行提醒和督促。

（2）外包隊(duì)伍及員工監(jiān)管。建立外包隊(duì)伍的詳細(xì)檔案，對其資質(zhì)、誠信及相關(guān)的重大事項(xiàng)進(jìn)行記錄。建立外包隊(duì)伍的員工個(gè)人資料，對其資格證、上崗證進(jìn)行管理，實(shí)行員工電子發(fā)證制度。建立外包員工的準(zhǔn)入制度，并通過手持機(jī)進(jìn)行隨機(jī)核查、比對，杜絕員工在資格證、上崗證的弄虛作假和冒名頂替。

（3）違章行為監(jiān)管及規(guī)章制度發(fā)布平臺。監(jiān)管違章作業(yè)，通過手持機(jī)隨機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場無外界干擾的處罰，建立處罰管理平臺，加強(qiáng)作業(yè)行為規(guī)范管理。建立規(guī)章制度的統(tǒng)一發(fā)布平臺，在平臺上實(shí)現(xiàn)發(fā)布、更新和通知。

（4）培訓(xùn)知識庫。建立礦山的各類安全知識庫，實(shí)現(xiàn)按條目和關(guān)鍵字檢索，并定期更新升級。建立培訓(xùn)系統(tǒng)，對外包隊(duì)伍和企業(yè)員工進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，逐步提高外包隊(duì)伍和企業(yè)工作人員的職業(yè)技能和安全意識。

（5）安全教育培訓(xùn)系統(tǒng)及特種崗位人員管理。組織成立在線教育培訓(xùn)班，選擇培訓(xùn)課程和培訓(xùn)人員，系統(tǒng)自動(dòng)提示參培人員在規(guī)定期限內(nèi) 自主完成線上培訓(xùn)學(xué)習(xí)。對礦山企業(yè)的特種作業(yè)人員進(jìn)行資格證檔案管理，并有針對性地組織特崗培訓(xùn)，對其資證的期限、再培訓(xùn)等進(jìn)行有效管理和記錄，并設(shè)置自動(dòng)提醒功能。智能手持設(shè)備對作業(yè)區(qū)域內(nèi)員工安全卡進(jìn)行掃描，對員工信息進(jìn)行調(diào)閱、檔案和相片比對，強(qiáng)化一致性，杜絕外包隊(duì)伍的弄虛作假，加強(qiáng)對特種作業(yè)崗位的規(guī)范管理。

（6）危化品追蹤管理。為危化品配備專用電子標(biāo)簽，建立電子檔案，通過手持移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行全程追蹤管理。

（7）重要設(shè)備巡查。對企業(yè)的重要設(shè)備建立電子檔案，在工作過程中利用智能手機(jī)終端對重要設(shè)備進(jìn)行巡更和狀態(tài)檢查。

4 總結(jié)

利用智能化技術(shù)構(gòu)建礦山安全管理信息化系統(tǒng)是響應(yīng)國家號召，助力礦山安全生產(chǎn)的重要舉措。系統(tǒng)對礦山安全管理提供先進(jìn)的技術(shù)工具，可實(shí)現(xiàn)隱患排查治理和重點(diǎn)設(shè)備巡檢等安全管理流程的實(shí)時(shí)跟蹤，對于提高礦山安全管理的科技化、數(shù)字化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。