王圣章

【摘 要】皮帶機(jī)地下通廊部分現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，環(huán)境惡劣，操作人員作業(yè)時(shí)通訊設(shè)備不能保持通暢，人員互保聯(lián)保措施執(zhí)行不到位，存在安全隱患。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全本質(zhì)化改造，達(dá)到作業(yè)人員安全受控。

【關(guān)鍵詞】皮帶機(jī)；地下通廊；安全本質(zhì)化

一、現(xiàn)狀

萊鋼集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠現(xiàn)有2座1880m3高爐和一座3200m3高爐，年產(chǎn)生鐵600萬(wàn)噸以上。3座高爐均采用噴吹煤粉技術(shù)，在煤粉倒運(yùn)過(guò)程中用于輸送煤粉的K1皮帶全長(zhǎng)330米，有200米的皮帶位于地下通廊。因?yàn)榈叵峦ɡ葍?nèi)條件惡劣、空間狹小，并且手機(jī)無(wú)信號(hào)，通訊不能保持暢通，連對(duì)講機(jī)都無(wú)法通話，崗位人員進(jìn)入地下通廊作業(yè)存在無(wú)法監(jiān)控的盲區(qū)，一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并立即施救，存在安全隱患。

二、改進(jìn)措施

為保證地下通廊內(nèi)皮帶機(jī)崗位人員作業(yè)安全管控和通訊暢通，對(duì)K1皮帶進(jìn)行地下通廊區(qū)域安全管理系統(tǒng)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)安全本質(zhì)化目標(biāo)。皮帶區(qū)域安全管理系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、信息采集處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等多學(xué)科綜合應(yīng)用為一體的信息交互系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與皮帶區(qū)域的音頻、視頻、數(shù)據(jù)三維安全交互管理，進(jìn)而達(dá)到對(duì)該區(qū)域作業(yè)人員的安全生產(chǎn)科學(xué)管理的目標(biāo)。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)型鋼煉鐵廠K1皮帶區(qū)域與負(fù)責(zé)該皮帶的值班班組之間的的視頻、音頻、數(shù)據(jù)的三維交互傳遞。其主要功能如下：

網(wǎng)絡(luò)覆蓋：實(shí)現(xiàn)整條皮帶區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為各應(yīng)用系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)支持

雙向語(yǔ)音通訊：工作人員在皮帶區(qū)域通過(guò)手持移動(dòng)設(shè)備與值班班組人員之間進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向語(yǔ)音交流

視頻監(jiān)控：在值班班組能夠?qū)崟r(shí)調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，也可通過(guò)設(shè)置的移動(dòng)偵測(cè)告警或皮帶聯(lián)動(dòng)告警進(jìn)行相應(yīng)視頻圖像的實(shí)時(shí)推送。

人員定位：對(duì)進(jìn)入皮帶區(qū)域的人員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，確定進(jìn)入皮帶區(qū)域人員的數(shù)量及所處的位置。

皮帶報(bào)警聯(lián)動(dòng)：利用紅外對(duì)射在皮帶附近設(shè)定危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的人員進(jìn)行聲光報(bào)警提示。皮帶報(bào)警信號(hào)接入現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)告警信號(hào)的聯(lián)動(dòng)控制。

三、設(shè)計(jì)方案

（一）方案概述。本系統(tǒng)包含五部分內(nèi)容：基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)部分、語(yǔ)音調(diào)度部分、綜合音視頻信息交互模塊、人員定位部分、皮帶報(bào)警聯(lián)動(dòng)部分。

（二）功能模塊介紹

1.基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)服務(wù)器部分。網(wǎng)絡(luò)部分整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以構(gòu)建一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定、接入方式靈活的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是首要任務(wù)。本方案以有線網(wǎng)絡(luò)為主、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為輔的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。無(wú)線AP采用隧道專(zhuān)用八木天線，它有很好的方向性，較偶極天線有高的增益。

2.語(yǔ)音調(diào)度部分。雙向語(yǔ)音通信是該系統(tǒng)需要解決的核心問(wèn)題，但該系統(tǒng)應(yīng)用范圍小、接入用戶數(shù)量少，如果部署大型語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)將會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況做如下改進(jìn)：充分利用萊鋼現(xiàn)有的IP調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)，將皮帶區(qū)域接入用戶作為調(diào)度系統(tǒng)的一個(gè)單獨(dú)的群組，利用群組權(quán)限設(shè)定實(shí)現(xiàn)群組與其他用戶的隔離，并實(shí)現(xiàn)群組內(nèi)部人員之間的雙向語(yǔ)音對(duì)講與監(jiān)控中心對(duì)皮帶區(qū)域人員的廣播功能。因此只需要添加工業(yè)WIFI手機(jī)跟調(diào)度終端、購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)授權(quán)就可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音調(diào)度的所有功能。

3.綜合音視頻交互部分。視頻監(jiān)控系統(tǒng)有三部分組成：前端圖像采集系統(tǒng)（含供電系統(tǒng)）、傳輸系統(tǒng)、后端監(jiān)控管理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)將后端監(jiān)控管理系統(tǒng)接入萊鋼現(xiàn)有的視頻管理平臺(tái)，大大降低投資費(fèi)用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，前端系統(tǒng)選用高清紅外IP攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整條皮帶及附近范圍的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并充分利用監(jiān)控系統(tǒng)附帶的移動(dòng)偵測(cè)功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)入皮帶區(qū)域人員的跟蹤定位。

動(dòng)態(tài)偵測(cè)基本工作原理：整個(gè)監(jiān)控畫(huà)面被分成多個(gè)小區(qū)域，用戶可以任意選擇其中的區(qū)域，并且可以對(duì)選中的監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行1-20級(jí)的敏感度設(shè)置。 這樣當(dāng)有東西移動(dòng)時(shí)將被攝像機(jī)服務(wù)器檢測(cè)到并可進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)。

利用動(dòng)態(tài)偵測(cè)功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口和人員通道位置的區(qū)域設(shè)定，當(dāng)有人員在該區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)將圖像推送到監(jiān)控前臺(tái)，提醒監(jiān)管人員重點(diǎn)監(jiān)視。

該攝像機(jī)附帶雙向語(yǔ)音對(duì)講功能，在攝像機(jī)附近人員可通過(guò)安裝的拾音器與監(jiān)控中心人員進(jìn)行雙向語(yǔ)音對(duì)講。監(jiān)控中心人員也可通過(guò)MAC 進(jìn)行語(yǔ)音廣播，以應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件。（該功能可作為語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)的功能擴(kuò)充，在語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)無(wú)法正常工作時(shí)仍可以與現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行有效的溝通）。

4.人員定位部分。系統(tǒng)采用區(qū)域三維空間可探測(cè)性設(shè)計(jì)，由區(qū)域控制哨兵準(zhǔn)確的在監(jiān)控區(qū)域設(shè)置出0～5米半徑的近似球形空間監(jiān)控區(qū)域；工作人員攜帶電子標(biāo)簽進(jìn)入皮帶區(qū)域后，電子標(biāo)簽被區(qū)域控制哨兵激活，向外發(fā)射自身ID號(hào)+區(qū)域控制哨兵ID號(hào)構(gòu)成的定位無(wú)線信息；電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)由附近的無(wú)線識(shí)別電子監(jiān)控基站讀取到，將信號(hào)獲取后傳送到后臺(tái)系統(tǒng)處理；

根據(jù)皮帶維護(hù)人員數(shù)量，配備30張電子標(biāo)簽。

設(shè)備分布：

每隔50米安裝一臺(tái)基站設(shè)備，以太網(wǎng)有線方式通訊，共計(jì)6臺(tái)設(shè)備；哨兵采用3通道天線設(shè)備，可每30M一臺(tái)設(shè)備，定位精度5M，共計(jì)11臺(tái)設(shè)備。

5.皮帶報(bào)警聯(lián)動(dòng)部分

該功能模塊主要由紅外對(duì)射探測(cè)器、報(bào)警控制器和聲光報(bào)警設(shè)備及通訊接口等硬件設(shè)備組成?？蓪?shí)現(xiàn)的主要功能：在皮帶正常運(yùn)行過(guò)程中，人員靠近皮帶一定距離時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警器提示現(xiàn)場(chǎng)操作人員，并將告警信號(hào)上傳監(jiān)控中心。

工作人員必須靠近皮帶作業(yè)時(shí)可通知監(jiān)控中心撤防，防止無(wú)效的告警產(chǎn)生，在工作結(jié)束后重新進(jìn)行布防。

紅外探測(cè)器選用三光束紅外探測(cè)器，在三束紅外光被遮擋時(shí)才進(jìn)行告警，這樣能避免因粉塵等原因造成的誤告警。

（三）統(tǒng)一平臺(tái)軟件

統(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)個(gè)子功能模塊的融合，將各子功能模塊中的視頻、音頻、數(shù)據(jù)作為資源進(jìn)行統(tǒng)一顯示、處理。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

（四）系統(tǒng)特點(diǎn)

在設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，遵循先進(jìn)性、實(shí)用性、易操作性、經(jīng)濟(jì)性的原則。在保證必要的技術(shù)先進(jìn)性和滿足生產(chǎn)、安全管理要求的前提下，盡量減少投資。充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、語(yǔ)音調(diào)度資源，以達(dá)到節(jié)約成本，縮短工期，使系統(tǒng)早日投入使用的目的。保障建成后的系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)操作方便簡(jiǎn)單、投資經(jīng)濟(jì)有效。

四、實(shí)施效果

皮帶區(qū)域安全管理系統(tǒng)不僅可以解決通訊問(wèn)題，還能監(jiān)控人員行為軌跡。本系統(tǒng)在2013年6月通過(guò)公司規(guī)劃部討論通過(guò)，9月施工完成進(jìn)入試運(yùn)行階段。系統(tǒng)試運(yùn)行至今，崗位人員進(jìn)入皮帶安全管理系統(tǒng)管轄的區(qū)域就進(jìn)入了安全防護(hù)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)越界、違規(guī)等行為，管理系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警并鎖定觀察現(xiàn)場(chǎng)的情況，便于施救，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期目的，下一步逐漸在其余有類(lèi)似情況的皮帶機(jī)上陸續(xù)安裝此系統(tǒng)。