包彥明，程建勝

(華亭煤業(yè)集團硯北煤礦，甘肅 平?jīng)?744100)

0 引言

斜巷提升運輸事故在煤礦安全生產(chǎn)事故中一直占有較大的比例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：斜巷安全設施不完善、工人誤操作安全設施、安全設施的防護效果差等是造成斜巷提升運輸事故的主要原因。硯北煤礦南進風井原有的斜井軌道提升運輸系統(tǒng)中，絞車的電控裝置、阻車器、擋車器、跑車防護裝置、行人監(jiān)測定位裝置、道岔控制裝置、提升信號裝置、監(jiān)視裝置等安全設施均由專職崗位人員操作，各裝置獨立工作，且多數(shù)為不同廠家生產(chǎn)，運輸過程中不具備系統(tǒng)性的集中狀態(tài)檢測和自動聯(lián)鎖控制等功能，無法有效實現(xiàn)“行人不行車，行車不行人”，無法有效保障提升運輸安全。應用提升運輸自動化控制系統(tǒng)是解決這一難題的有效途徑。

1 自動化的控制對象及控制結(jié)構(gòu)

1.1 自動化控制對象

硯北煤礦南進風井斜長1 050 m，傾角16°，設計有1 187車場、105車場和106車場3個中部車場及上部車場、下部車場共5個水平，配有JD-3.5/2.8P型變頻絞車單鉤提升裝備。斜巷軌道安裝有井口道岔2付(其中1付道岔用于存放人車)、3個中部車場和井底下部車場各有道岔1付，有跑車防護裝置1套3檔，有2套提升運輸信號裝置(一用一備)。原來6付道岔采用手動扳道操作，除井底車場擋車器為電動控制方式外，其余各擋車器均為手動機械操作方式，各車場無人員監(jiān)測定位設備和阻車器，提升運輸安全對操作人的依賴性很大。采用的提升運輸自動化控制系統(tǒng)主要包括有提升運輸自動控制裝置、電動司控道岔、阻車裝置、行人監(jiān)測和和電視監(jiān)視裝置，并將現(xiàn)有提升運輸信號裝置，井底車場電動擋車器、跑車防護裝置通過數(shù)據(jù)通訊接入監(jiān)控系統(tǒng)計算機內(nèi)，增加人員定位設備并接入監(jiān)控計算機，實現(xiàn)人機閉鎖功能。

1.2 自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

提升運輸自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

在絞車房放置礦用隔爆兼本安型計算機、監(jiān)視器、編碼器和隔爆兼本質(zhì)安全型聲光報警器，用于監(jiān)控和顯示斜巷輔助運輸防護設備和斜巷內(nèi)行人滯留斜巷情況、并對這些信息進行存儲和查詢。在各水平車場信號硐室安裝光電式接近傳感器和聲光報警箱，用于對進入斜巷行人的監(jiān)測報警，并將行人報警信息傳送到計算機進行監(jiān)控畫面的顯示和報警；礦用隔爆兼本安型控制器、操作箱和液壓站，用于本車場的阻車器的控制和操作。監(jiān)控裝置采用主從式體系結(jié)構(gòu)，采用主從分布式管理模式。監(jiān)控系統(tǒng)計算機采用工業(yè)控制用計算機，配有USB和以太網(wǎng)接口，RS485通信模塊，通過通訊模塊，監(jiān)控系統(tǒng)計算機實現(xiàn)對各個設備的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)交換，在各分設備(控制器)中所用的可編程控制器具有RS485通訊接口，支持數(shù)據(jù)傳輸與通信。

圖1 提升運輸自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 自動化控制系統(tǒng)的實施及功能

2.1 自動化控制系統(tǒng)的實施

絞車房安裝主設備：在絞車房內(nèi)安裝報警器、監(jiān)視器、信號轉(zhuǎn)換器、顯示箱、提升信號控制箱、編碼器；對設備運行狀態(tài)、礦車運行位置、故障信息、巷道人員出入報警信息、操作情況等進行監(jiān)測和顯示。

人員定位系統(tǒng)設施：在每個水平安裝人員定位讀卡分站，對進出車場人員信息進行讀取，將該斜巷內(nèi)人員進出信息傳至計算機，當檢測到有行人進入斜巷行車區(qū)域時，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，通過控制器控制本地報警箱發(fā)出聲光報警信號，提醒絞車司機、信號工注意，絞車自動進行閉鎖操作，實現(xiàn)“行人不行車，行車不行人”功能；信號工可通過網(wǎng)絡語音設備對斜巷內(nèi)進行喊話，提醒闖入人員撤離，確保人員安全。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)設施：在各車場和斜巷內(nèi)重要位置點設置攝像儀，對車場行人和設備運行狀態(tài)進行視頻圖像采集，在上井口主信號硐室和絞車房內(nèi)進行視頻圖像的畫面顯示，提高系統(tǒng)操作的及時性和安全性，保證人員安全和設備的可靠運行。

原有設施改造：對各水平道岔、阻車裝置進行改造，實現(xiàn)道岔自動扳道、阻車裝置自動控制、道岔位置監(jiān)測，當扳道不到位時進行聲光故障報警，提醒信號工和絞車司機注意設備故障狀態(tài)，進行及時的維修處理，并對絞車進行閉鎖。

2.2 自動化控制系統(tǒng)功能

片口道岔的監(jiān)控功能：對片口道岔實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控，對道岔到位信號進行可靠檢測，明確指示道岔目前所處位置，不能可靠到位時進行聲光故障報警，具有道岔遠程控制和就地手動按鈕操作功能。在自動模式下根據(jù)信號點路徑和礦車運行位置進行道岔的自動扳道操作。

阻車裝置監(jiān)控功能：對巷道內(nèi)擋車器和阻車器運行狀況進行檢測與控制，在自動模式下當絞車下放時根據(jù)運輸路線和礦車運行的位置情況自動打開、關閉上部車場和井底車場的擋車器。為了安全起見，中部車場擋車器采用本地按鈕手動控制操作，各車場阻車器采用就地手動按鈕控制操作。

行人檢測、報警和閉鎖功能：在每個片口位置安裝光電式接近傳感器，通過該傳感器對進出斜巷人員進行檢測，當檢測到有人進入斜巷行車區(qū)域時，通過控制器控制本地報警箱發(fā)出聲光報警信號，同時將檢測到的人員數(shù)據(jù)通過通訊傳輸至計算機，經(jīng)數(shù)據(jù)處理發(fā)出聲光報警信號，提醒絞車司機、主信號工和行人注意安全，對絞車進行閉鎖操作，實現(xiàn)“行人不行車，行車不行人”功能。系統(tǒng)內(nèi)計算機與礦上人員定位系統(tǒng)進行通訊，讀取各車場闖入斜巷人員信息，將闖入人員信息在計算機上顯示，提醒主信號工或絞車司機對闖入人員進行喊話提醒。斜巷內(nèi)各車場均需安裝人員定位讀卡分站1臺，對進出車場人員信息進行讀取，并將該斜巷內(nèi)人員進出信息傳至計算機或提供人員定位接口和數(shù)據(jù)供系統(tǒng)讀取。

礦車鉤頭位置檢測和校準：通過旋轉(zhuǎn)編碼器對絞車的旋轉(zhuǎn)進行檢測，將檢測信號送至計算機用于礦車鉤頭的位置和方向顯示，在各車場固定位置安裝校準傳感器對旋轉(zhuǎn)編碼器數(shù)據(jù)進行校準，減少礦車運行中的位置偏差。礦車運行位置用上位組態(tài)軟件顯示在監(jiān)視器上，方便直觀查看。

喊話和故障報警功能：提升運輸過程中當系統(tǒng)監(jiān)測到有行人闖入斜巷時，井口和車房聲光報警器進行報警并在計算機監(jiān)控畫面進行顯示闖入人員信息，主信號工可通過網(wǎng)絡語音設備對斜巷內(nèi)進行喊話，提醒闖入人員請撤離。當系統(tǒng)檢測到設備故障時，報警器立即進行聲光報警輸出，提醒主信號工和絞車司機注意設備故障狀態(tài)，進行及時的維修處理。

顯示功能：在上井口、絞車房和各車場信號硐室安裝隔爆監(jiān)視器，顯示計算機的模擬監(jiān)控畫面，顯示內(nèi)容有：設備運行狀態(tài)、礦車運行位置、故障信息、巷道人員進入時的報警信息、操作記錄等內(nèi)容，可通過鼠標鍵盤對系統(tǒng)參數(shù)進行設置調(diào)節(jié)。便于操作人員及時了解運輸巷道內(nèi)各設備運行和人員情況。

與提升信號的連鎖打點和設備的自動控制：監(jiān)控系統(tǒng)與提升信號裝置通過數(shù)據(jù)通訊方式進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)提升信號裝置所發(fā)出的運輸路線和打點信號指令對系統(tǒng)內(nèi)相應設備進行自動控制操作，根據(jù)設備的動作狀態(tài)與提升信號進行信號的連鎖打點操作，在保證安全運輸條件下提高軌道運輸效率。系統(tǒng)在自動運行模式下根據(jù)運輸路線和礦車的行駛位置進行道岔的自動扳道操作和運輸線路內(nèi)防護設備的自動控制操作，使礦車順利運行。

信息存儲和查詢功能：系統(tǒng)可記錄存儲系統(tǒng)內(nèi)設備操作信息和報警信息。系統(tǒng)內(nèi)設備的運行狀態(tài)和操作信息可以通過硬盤進行長期存儲，以便對系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障信息進行跟蹤分析查詢。

數(shù)據(jù)遠傳和網(wǎng)絡接口：系統(tǒng)具有標準RJ45通訊網(wǎng)口，便于通過網(wǎng)絡傳輸方式將系統(tǒng)運行狀態(tài)信息上傳至遠端服務器進行遠端畫面顯示和管理。

視頻監(jiān)視功能：在各車場和斜巷內(nèi)重要位置點設置攝像儀，對車場行人和設備運行狀態(tài)進行視頻圖像采集，井口道岔和井口車場設置2臺攝像儀，中部每車場和井底車場各設置1臺攝像儀，斜巷內(nèi)井口和井底擋車器上各設置1臺攝像儀，將原有每檔擋車欄處設置的攝像儀(3臺攝像儀)接入統(tǒng)一的視頻監(jiān)控畫面，共計11臺攝像儀。在上井口主信號硐室和絞車房內(nèi)進行視頻圖像的畫面顯示。視頻監(jiān)視功能可提高系統(tǒng)操作的及時性和安全性，保證人員安全和設備的可靠運行。

3 結(jié)語

硯北煤礦南進風井提升運輸自動控制系統(tǒng)的應用，提高了煤礦裝備自動化水平，實現(xiàn)了“行人不行車，行車不行人”功能，有效預防了誤操作和跑車事故，確保了斜巷運輸和人員安全。