摘要：KJ387型本質(zhì)安全型智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱：放炮監(jiān)控系統(tǒng))是針對放炮是礦山“第一殺手”、放炮引起的重特大事故占60%左右、放炮事故每年造成大量人員傷亡而研發(fā)。遵循礦井監(jiān)控系統(tǒng)“三級智能，兩級通訊”的結(jié)構(gòu)，沿人機數(shù)據(jù)信息采集、收集、傳輸與處理的流程，并針對林南倉礦井實際提出設(shè)計方案，通過具體應(yīng)用，結(jié)果表明設(shè)計方案正確、可行，智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)在林南倉礦井得到了應(yīng)用。安裝該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“本質(zhì)安全，不安全就不能放炮”。

　　關(guān)鍵詞：智能科技評職論文,期刊投稿,KJ387,智能聯(lián)鎖,本質(zhì)安全,放炮監(jiān)控

　　一、前言：

　　林南倉礦為加強井下放炮過程中的安全，減少放炮崩人事故和放炮時發(fā)生瓦斯爆炸概率，2010年設(shè)計、安裝放炮監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用KJ387型本質(zhì)安全型智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)型由放炮監(jiān)控終端(FD-200LS)、放炮監(jiān)控卡(KJ225-k)、放炮監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸裝置(KJ225-J簡稱傳輸接口)、安全位置定位器、數(shù)據(jù)傳輸電纜、地表主機、避雷器等組成，其主要特點如下：

　　1.全面監(jiān)測監(jiān)控放炮的功能：

　　1)中心管理功能

　　井下所有的放炮地點均由放炮管理中心統(tǒng)一管理。地面可以對放炮實施過程進(jìn)行全面監(jiān)測、監(jiān)控。

　　2)不安全就不能放炮功能

　　放炮監(jiān)控終端中預(yù)先設(shè)定允許放炮的環(huán)境條件(三人聯(lián)鎖、安全距離、網(wǎng)絡(luò)電阻、安全區(qū)域是否有人、瓦斯?jié)舛取⒚簤m濃度、風(fēng)速、風(fēng)電閉鎖等)當(dāng)需要放炮時，管理中心工作人員將現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳到現(xiàn)場放炮監(jiān)控終端中，與放炮監(jiān)控終端中的預(yù)設(shè)參數(shù)作比較，條件符合時，允許放炮，否則終止操作。

　　3)信息管理功能

　　管理中心通過網(wǎng)絡(luò)將信息采集到管理主機，對放炮信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，并可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便于制定更有效、更具有針對性的措施，保證放炮的安全。

　　4)放炮監(jiān)控終端集中管理功能

　　管理中心對每一臺合法的放炮監(jiān)控終端進(jìn)行備案(每一臺放炮監(jiān)控終端都具有唯一的識別號)，可以對每一個放炮地點進(jìn)行查詢。礦務(wù)局等相關(guān)單位也可以通過網(wǎng)絡(luò)，對每一個放炮地點進(jìn)行查詢。

　　2. 安全可靠：

　　本系統(tǒng)井下傳輸信號采用本安信號, 低電壓、功耗低、地表井下信號傳輸采取光電隔離措施，所有井下設(shè)備均為本安設(shè)備，確保煤礦井下安全使用;井上采取防雷電措施，確保系統(tǒng)各設(shè)備的安全。

　　3. 集成度高：

　　本系統(tǒng)采用了高度功能集成，用較少的設(shè)備使系統(tǒng)具有了數(shù)據(jù)采集、存儲、巡檢、遠(yuǎn)程傳輸?shù)榷喾N功能。

　　二、智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控原理

　　煤礦井下智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)是由地面監(jiān)控中心站主計算機在系統(tǒng)軟件支持下，通過數(shù)據(jù)傳輸接口和沿巷道鋪設(shè)的通訊光/電纜，放炮前對井下安裝的無線數(shù)據(jù)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)巡檢和信息采集，無線數(shù)據(jù)傳感器將自動采集有效識別距離內(nèi)的標(biāo)識卡的信息，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至地面中心站。數(shù)據(jù)信息經(jīng)分析處理后，將井下放炮點附近人員動態(tài)、放炮迎頭瓦斯?jié)舛取⒎蹓m情況、語音信息在主計算機程序界面中得以實時反映，并對井下發(fā)爆器下達(dá)指令，從而實現(xiàn)井下安全安全放炮在井上數(shù)字化管理的目的。

　　(一) 系統(tǒng)實現(xiàn)的基本原理為：

　　放炮安全距離不夠，就不能放炮，從而確保放炮的安全距離。

　　定位功能是通過放炮監(jiān)控終端(FD200LS)和安全距離定位器綜合作用實現(xiàn)的，使用時要在規(guī)程規(guī)定的安全距離外10米位置處設(shè)定一個安全距離定位器，放炮監(jiān)控終端(FD200LS)與安全定位器的通訊的有效距離為3-5米，只有當(dāng)放炮監(jiān)控終端接收到設(shè)定的安全距離定位器發(fā)出的信號時，才能啟動進(jìn)入工作狀態(tài)，否則，不工作。以此來確定安全距離不夠就不能放炮。

　　(二) 不三人聯(lián)鎖，就不能放炮，確保放炮時，責(zé)任人必須到現(xiàn)場完成自己的職責(zé)。

　　系統(tǒng)通過語音識別和射頻識別兩種途徑實現(xiàn)三人聯(lián)鎖放炮的。

　　音頻設(shè)別技術(shù)，是基于每個人的音頻不同這一事實完成的。系統(tǒng)首先需要對有關(guān)放炮責(zé)任人(例如放炮員、班組長、瓦檢員、安全員等)的音頻信息分類錄入，并對錄入信息進(jìn)行訓(xùn)練，確保系統(tǒng)的設(shè)別。系統(tǒng)工作時，依次識別有關(guān)責(zé)任人的音頻信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)你不是對應(yīng)類別人員、或者不是設(shè)定人員時，拒絕下一步操作，從而實現(xiàn)聯(lián)鎖目的。

　　射頻識別作為一個輔助識別技術(shù)，每次人員操作，首先刷卡(安刷卡按鈕)，刷卡通過后，才進(jìn)行語音識別，防止感冒等特殊條件下語音失真影響辨別。語音識別的流程如下圖。

　　(三) 網(wǎng)絡(luò)電阻超限就不能放炮

　　放炮監(jiān)控終端本身具有電阻測量功能，放炮前按照程序要求對母線電阻和網(wǎng)絡(luò)電阻進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)不合格時，系統(tǒng)自動終止操作。

　　不合格狀態(tài)有下列五種情況：

　　1) 網(wǎng)絡(luò)電阻值小于2歐姆，說明系統(tǒng)就近短路，不能放炮。

　　2) 母線電阻大于20歐姆，母線不合格，不能充電放炮。

　　3) 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電阻超過標(biāo)準(zhǔn)值時(1220歐姆)，放炮監(jiān)控終端自動閉鎖，不能充電放炮;

　　4) 當(dāng)電阻值小于標(biāo)準(zhǔn)值，但是一直在波動，說明接線不牢，不能放炮!

　　5) 網(wǎng)絡(luò)電阻雖然沒有超限，但是，阻值不斷增加，說明母線或者腳線落水，容易出現(xiàn)瞎炮，放炮監(jiān)控終端自動閉鎖，不能放炮。

　　(四) 瓦斯超限，就不能放炮

　　智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)直接讀取安全監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)定位置的瓦斯數(shù)據(jù)，超標(biāo)時，放炮監(jiān)控終端將終止作業(yè)。系統(tǒng)也可以直接讀取現(xiàn)場專用瓦斯便攜儀的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。

　　(五)煤塵超限，就不能放炮

　　智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)直接讀取安全監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)定位置的煤塵數(shù)據(jù)，超標(biāo)時，放炮監(jiān)控終端將終止作業(yè)。

　　2.6 噴霧設(shè)施沒有打開，就不能放炮

　　智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)直接讀取安全監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)定位置的噴霧開關(guān)數(shù)據(jù)，超標(biāo) 時，放炮監(jiān)控終端將終止作業(yè)。

　　2.7 有人在危險區(qū)域，就不能放炮

　　就是在警戒區(qū)域放炮監(jiān)控器，進(jìn)入?yún)^(qū)域的人員必須攜帶放炮監(jiān)控卡，系統(tǒng)以此判斷危險區(qū)域是否有人，如果有人，放炮監(jiān)控終端就不能充電、不能放炮。

　　人員監(jiān)控的方式可以為門禁式也可以是全境監(jiān)控式。

　　2.8 無風(fēng)，就不能放炮

　　系統(tǒng)接收安全監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)速傳感器的數(shù)據(jù)，風(fēng)速小于規(guī)定或者無風(fēng)，系統(tǒng)自動閉鎖，不能放炮。

　　2.9 工作面動力電源沒有停電，就不能放炮

　　系統(tǒng)自動接收安全監(jiān)控系統(tǒng)電源開關(guān)是否關(guān)閉的信號數(shù)據(jù)，如果沒有停止供電，系統(tǒng)自動閉鎖，不能放炮。

　　2.10 放炮監(jiān)控終端本身電量不足，就不能放炮

　　系統(tǒng)開機自動檢測放炮監(jiān)控終端電量，電量不足，不能放炮，以免出現(xiàn)瞎炮。

　　對于瓦斯、煤塵、噴霧、供電、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以無線接收有關(guān)傳感器(經(jīng)過無線傳輸改良的)的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)監(jiān)控目的。

　　系統(tǒng)可以增加或者減少具體礦井的控制因素數(shù)量，滿足具體礦山要求。例如，為了控制突出區(qū)域的放炮作業(yè)，可以采用微震傳感器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對放炮的控制。

　　2.11 “一個監(jiān)控”實現(xiàn)的原理是

　　KJ387系統(tǒng)是一個完整的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，井下數(shù)據(jù)通過有線傳輸?shù)竭_(dá)地面指中心，地面指揮中心的數(shù)據(jù)和命令通過線路傳輸?shù)骄�下，從而實現(xiàn)地面的監(jiān)控。地面指揮中心可以監(jiān)控井下放炮的全部過程，也可以實時控制放炮作業(yè)。

　　三、系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與安全放炮的實現(xiàn)

　　設(shè)計按照大型監(jiān)控系統(tǒng)傳感器—分站—中心站三級智能，傳感器與分站、分站與中心站兩級通訊”的結(jié)構(gòu)，并針對林南倉礦井的實際沿人機數(shù)據(jù)信息的采集、收集、傳輸與處理展開設(shè)計。

　　本系統(tǒng)適應(yīng)能力強，原來的設(shè)計有232\485\CAN\TP\IP等數(shù)據(jù)接口，可以使用光纖或環(huán)網(wǎng)。

　　3.1 232\485\CAN\TP\IP等數(shù)據(jù)接口與放炮監(jiān)控終端的傳輸：

　　1) 地面主機與傳輸接口間的數(shù)據(jù)傳輸

　　a)傳輸接口： RS232;

　　b)傳輸信號方式： 半雙工、串行異步傳輸;

　　c)傳輸電纜： 標(biāo)準(zhǔn)計算機通訊電纜;

　　d)傳輸速率： 4800 bps;

　　e)最大數(shù)據(jù)傳輸距離： 15 m;

　　2) 放炮監(jiān)控終端與傳輸接口間的數(shù)據(jù)傳輸

　　a)傳輸信號方式： 串行、異步傳輸;

　　b)傳輸電纜： 礦用通訊電纜(MHYVR1×2×7/0.52);

　　c)數(shù)據(jù)傳輸通道： 1 路;

　　d)傳輸速率： 9600 bps;

　　e)誤碼率： ≤ 10-8;

　　f)最大通訊距離： ≥ 10 Km;

　　g)最大通訊電流： ≤ 30 mA。

　　3.2 放炮監(jiān)控終端與光纖或環(huán)網(wǎng)間數(shù)據(jù)傳輸：

　　3.3 其中放炮截人系統(tǒng)的原理詳見下圖：

　　圖3-2為我礦二水平軌道平石門附近的局部俯視圖，從圖上可以看出各個截人點的位置，信號接收裝置安放位置，以及允許炮工響炮的位置。每個下井的員工都佩戴有一個專門的人員識別卡，當(dāng)響炮時，一旦放炮截人區(qū)域內(nèi)有人，發(fā)爆器就會提示炮工“放炮區(qū)域內(nèi)有人，請確認(rèn)”，并且發(fā)爆器無法充電響炮。

　　瓦斯檢查系統(tǒng)可以讀取我礦的瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)，當(dāng)響炮所在的迎頭瓦斯超限時發(fā)爆器同樣會有提示且無法充電響炮。聲音控制系統(tǒng)是把在各迎頭的爆破工、瓦斯工(或者安全員)和現(xiàn)場班組長的聲音信息提前采集并儲存在發(fā)爆器內(nèi)，當(dāng)響炮時，三者必須同時在場，并且向著發(fā)爆器說出自己的名字才能響炮。聲控系統(tǒng)確保了“三人連鎖放炮”制度的執(zhí)行。

　　當(dāng)然，在這套系統(tǒng)的安裝過程中我也發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)存在的許多問題，如人員定位接收器安裝后需要轉(zhuǎn)移時特別麻煩，幾乎要和安裝時消耗同樣的人力;各種接收器內(nèi)的線路板容易損壞;當(dāng)周圍環(huán)境噪音過大時聲控系統(tǒng)不好用;幾十人佩戴“人員識別卡”同時路過同一接收器時，偶爾存在個別人員因為被其他工友遮擋無法被檢測到的問題。

　　四、結(jié)論

　　⑴ 通過實際應(yīng)用，該系統(tǒng)設(shè)計方案正確、可行。

　　⑵ 數(shù)據(jù)信息上傳使用現(xiàn)有光環(huán)網(wǎng)采用光纖傳輸，克服了監(jiān)測分站485傳輸方式傳輸距離短，實際應(yīng)有較為困難、成本高的的問題。同時光纖傳輸速度快、抗干擾能力強、防雷性能好等優(yōu)點更適用于礦井應(yīng)用。

　　⑶ KJ387型本質(zhì)安全型智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測分站的工作電壓為12v，工作電壓底、工作電流高，線路壓降大，從而造成與為其供電的分站之間距離短。影響其設(shè)置位置。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　3.北京龍德時代科技發(fā)展有限公司.KJ387型本質(zhì)安全型智能聯(lián)鎖放炮監(jiān)控系統(tǒng)使用說明書 2010.4