福建尤溪丁家山鉛鋅礦安全避險六大系統(tǒng)建設(shè)

摘要：丁家山鉛鋅礦近年來不斷加大安全措施投入，致力于全面打造安全和諧礦山，安全避險六大系統(tǒng)建設(shè)就成為了重中之重。文章通過對安全避險六大系統(tǒng)中的監(jiān)測監(jiān)控及人員定位系統(tǒng)的原理、功能及建設(shè)情況的闡述，論證了該系統(tǒng)的實用性，明確了監(jiān)測監(jiān)控及人員定位系統(tǒng)在金屬礦山生產(chǎn)中的重要意義。

關(guān)鍵詞：安全避險；六大系統(tǒng)；監(jiān)測監(jiān)控；人員定位；丁家山鉛鋅礦 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：P618 文章編號：1009-2374（2016）28-0153-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.076

丁家山鉛鋅礦坐落于福建省尤溪縣梅仙鎮(zhèn)，自1996年建成投產(chǎn)以來先后形成了+160m至-30m的中段生產(chǎn)體系。近年來，全國范圍內(nèi)礦山事故頻發(fā)，傷亡人數(shù)多、損失程度大、社會影響惡劣，安全生產(chǎn)問題一直備受社會關(guān)注。在此背景下國家推行了礦山安全避險六大系統(tǒng)建設(shè)政策，丁家山鉛鋅礦緊跟時代脈搏強抓安全建設(shè)，始終堅持將安全作為生產(chǎn)的第一要務(wù)，先后進行了兩次六大系統(tǒng)建設(shè)，并在2014年對系統(tǒng)全面建設(shè)升級，真正做到安全礦山、數(shù)字礦山，其中監(jiān)測監(jiān)控及人員定位系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用的現(xiàn)實意義最為突出。

1 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 監(jiān)測系統(tǒng)原理

礦井環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)對井下風(fēng)速、風(fēng)壓、一氧化碳、硫化氫等模擬量以及設(shè)備開停、風(fēng)門、饋電等開關(guān)量的運轉(zhuǎn)情況進行實時監(jiān)測、分析和控制。

KJ101N型礦井環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的分布式處理模式，能夠充分發(fā)揮各部分設(shè)備的性能優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)簡潔，可操作性強，便于系統(tǒng)的日常維護及管理。系統(tǒng)建設(shè)為分層結(jié)構(gòu)，具體組成如下：地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)設(shè)備及監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理、定義配置、實時數(shù)據(jù)采集、分析處理、統(tǒng)計存儲、屏幕顯示、查詢打印、實時控制、遠程傳輸、畫面編輯、網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)終端完成系統(tǒng)監(jiān)測信息異地實時共享，能夠以文本或圖形方式顯示安全生產(chǎn)信息，查詢各類報表數(shù)據(jù)，監(jiān)測信息可以在調(diào)度大屏上輪換顯示。地面監(jiān)控中心站及網(wǎng)絡(luò)終端等設(shè)備之間的連接采用局域網(wǎng)方式；地面監(jiān)控中心主有工控機（主、備各1臺）、報表打印機、UPS電源、避雷器等設(shè)備；系統(tǒng)監(jiān)控地面中心站采用全網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，便于實時監(jiān)測信息、圖像信息及文件共享。智能監(jiān)控（傳感）分站主要完成對所監(jiān)測的傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分類顯示、報警、斷電控制、與地面監(jiān)控中心站的數(shù)據(jù)通信、所接傳感器的集中供電等。各類模擬量傳感器、開關(guān)量傳感器及斷電控制器等設(shè)備是整個監(jiān)測系統(tǒng)最前沿的終端設(shè)備，負(fù)責(zé)對各監(jiān)測點的物理數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報警、信號傳輸、對監(jiān)控分站控制指令的執(zhí)行等。

1.2 監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)備布置

該系統(tǒng)由工控機和顯示器、信息傳輸接口、線路避雷器、傳輸線纜、監(jiān)控（傳感）分站、各類傳感器以及系統(tǒng)軟件組成。

調(diào)度室內(nèi)安裝工控機2臺（均安裝KJ101N型安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)雙機熱備）、液晶顯示器2臺、KJ101N-J型礦用信息傳輸接口1臺，并配備聲光報警箱、報表打印機等設(shè)備。

+110m岔口安裝KJ101N-F2型礦用監(jiān)控（傳感）分站1臺[配KJ101-L型礦用線路避雷器（井下端）1臺]，沿途合適位置安裝風(fēng)壓傳感器1臺、風(fēng)速傳感器4臺、開停傳感器3臺、CO傳感器1臺、H2S傳感器1臺。負(fù)責(zé)主斜井、總回風(fēng)巷～+110m明斜井、+110m～+10m盲斜井、

+50m中段回風(fēng)巷道的監(jiān)測監(jiān)控。

+10m中段安裝KJ101N-F2型礦用監(jiān)控（傳感）分站1臺，沿途合適位置安裝風(fēng)速傳感器3臺、開停傳感器4臺、CO傳感器2臺、H2S傳感器2臺。負(fù)責(zé)+10m采4、

+10m掘進、+50m中段進風(fēng)巷道的監(jiān)測監(jiān)控。

-30m掘進和采1之間岔口安裝KJ101N-F2型礦用監(jiān)控（傳感）分站1臺，沿途合適位置安裝風(fēng)速傳感器4臺、開停傳感器3臺、CO傳感器2臺、H2S傳感器2臺。負(fù)責(zé)

-10m中段進風(fēng)巷道、-10m中段回風(fēng)巷道、-30m掘進外巷道的監(jiān)測監(jiān)控。與系統(tǒng)有關(guān)的所有通信電纜和供電電纜均采用標(biāo)準(zhǔn)礦用安標(biāo)纜，接地引線采用揭西日產(chǎn)BVR雙色多股軟導(dǎo)線。

1.3 監(jiān)測系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控站設(shè)于調(diào)度室內(nèi)，主機安裝KJ101N型安全監(jiān)控軟件，備機安裝KJ101N型安全監(jiān)控軟件（熱備版）。系統(tǒng)運行時，2臺工控機同時開機，通過KJ101N-J型礦用信息傳輸接口的2個RS232端口的支持，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的雙機熱備份。

系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示各個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)（包括風(fēng)量、風(fēng)壓、開停、CO濃度、H2S濃度等），并可通過圖表等形式顯示歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)能夠設(shè)置預(yù)警參數(shù)，通過加裝聲光報警箱，實現(xiàn)預(yù)警參數(shù)超限的聲光報警提示。

系統(tǒng)具有輔助故障診斷功能，當(dāng)系統(tǒng)井下設(shè)備中傳感器發(fā)生斷線、分站地址重碼、傳感器電源故障、交流電停電、信號中斷等故障時，系統(tǒng)能夠顯示報警，系統(tǒng)還有自己的傳輸線智能管理功能，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到傳輸線發(fā)生局部短路時，系統(tǒng)軟件會擬人進行區(qū)段分拆，以最捷徑的方式找出短路支線并將其切斷，控制中樞來自計算機中的系統(tǒng)軟件。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲采用數(shù)據(jù)庫形式，實時數(shù)據(jù)每分鐘存儲1次，超限數(shù)據(jù)即時存儲，增加了存儲密度，方便檢索、方便分析。系統(tǒng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)，給用戶二次開發(fā)預(yù)留了極大空間。系統(tǒng)采用TCP/IP和UDP通信協(xié)議，終端用戶無論是通過局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)，都可以方便地共享監(jiān)測主機數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)文件夾的密碼和數(shù)據(jù)庫的密碼來保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。

系統(tǒng)發(fā)生故障時，分站將自動對系統(tǒng)進行測試診斷，并指出故障類型；對傳輸線纜的短路故障能夠自動切除短路點；對顯示及繪制參數(shù)曲線能夠自動選擇最佳繪圖坐標(biāo)值等。

1.4 監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)備布置

系統(tǒng)由前端監(jiān)控攝像機、中間傳輸線路（銅纜、光纜并用）和傳輸設(shè)備（光端機）、后端錄像主機（內(nèi)置大容量硬盤，錄像保存周期≥30天）和液晶顯示器構(gòu)成。

該系統(tǒng)共布置20路視頻監(jiān)控點，其中井下14路、地表6路，并按不低于總用量的20%予以備用，數(shù)量為4臺。井下具體地點為主扇、+110m水倉、+110m輔扇、+70m水倉、+50m涌水點、+10m水倉、+10m輔扇、-30m水倉、-30m中段入口、-10m中段入口、+10m中段入口、+40m岔口、+50中段入口、+160m中段入口。井下具體地點為主斜井硐口、副井入口、副井地磅、堆礦場入口、堆礦場出口、調(diào)度室。

系統(tǒng)的主控設(shè)備包括2臺嵌入式錄像主機和2臺液晶顯示器。錄像主機采用全通道960H分辨率的機型，安裝于機房操作臺內(nèi)；液晶顯示器放置于操作臺面。臺面并配有鼠標(biāo)用于錄像主機的程序設(shè)置、畫面切換、錄像回放等功能操作。

因地表及井下的視頻監(jiān)控點分布頗為分散，且井下傳輸距離甚遠，因此該系統(tǒng)采用電、光纜結(jié)合并用的方式，將各路視頻信號傳輸至調(diào)度室的錄像主機。

1.5 監(jiān)控系統(tǒng)功能

1.5.1 全天候監(jiān)視。調(diào)度值班人員于調(diào)度室監(jiān)看各路視頻畫面，錄像主機可設(shè)置單畫面或多畫面顯示，通過操作鼠標(biāo)對單畫面進行局部無級電子放大。監(jiān)看其他畫面，只須用鼠標(biāo)雙擊相應(yīng)的畫面框即可，滿足日常監(jiān)視的需要。

1.5.2 音、視頻同步錄制及回放?？稍O(shè)定錄像主機對各視頻信號和音頻信號（若有）進行不間斷的實時音、視頻同步錄制。視頻錄、放像每秒可達25幀，完全滿足視頻畫面歷史資料查詢的實時回放要求。

1.5.3 定時錄像設(shè)置。支持單畫面或多畫面定時錄像的編程，具體可設(shè)置到某年某月某日某時某分，系統(tǒng)即開始自動啟動錄像。系統(tǒng)允許用戶設(shè)定不同的參數(shù)，包括錄像速度、報警后錄像速度、錄像時間、預(yù)報警錄像時間等。用戶可根據(jù)要求及現(xiàn)場情況自由設(shè)定上述不同參數(shù)，從而滿足不同狀況的需要。

1.5.4 視頻動態(tài)檢測報警。錄像主機可將所監(jiān)視的各部位圖像畫面設(shè)置為視頻動態(tài)檢測報警，當(dāng)錄像主機啟動該功能后，系統(tǒng)將進行畫面動態(tài)點檢測，當(dāng)目標(biāo)的運動幅度處于系統(tǒng)靈敏度感知范圍內(nèi)，系統(tǒng)即把它視為入侵信號，從而實現(xiàn)視頻動態(tài)檢測報警，聯(lián)動相關(guān)輔助設(shè)備工作。

1.5.5 多級權(quán)限操作設(shè)置。錄像主機采用安全組件，具有多級權(quán)限設(shè)定功能。具有最高管理、操作權(quán)限的人員為下級人員設(shè)定不同的操作控制權(quán)，以錄像主機各項功能為基礎(chǔ)分配各個功能給下級人員，下級人員利用所擁有的用戶名及密碼進入軟件界面，只可對已授權(quán)的功能項進行操作，操作非授權(quán)的功能項，系統(tǒng)將發(fā)出提示。

1.5.6 視頻回放多模式檢索。錄像主機錄制的音視頻資料將以打包文檔的形式，自動存儲在相應(yīng)的文件夾里，操作人員進行視頻搜索時，只須選擇如攝像機編號、日期、時間、錄像類別的其中一種模式進行查找，就可很快地搜索出相應(yīng)的資料。

1.5.7 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及回放。系統(tǒng)支持多分控和錄像資料共享，可將錄像主機和分控電腦接入Ethernet，在錄像主機上設(shè)置分控訪問操作權(quán)限，局域網(wǎng)內(nèi)的分控電腦即可以客戶機的形式選擇登錄到哪一臺服務(wù)站，從而實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的多分控及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、查看的功能。

1.5.8 遠程監(jiān)控和手機監(jiān)控。所選錄像主機支持以PSTN、DDN、ISDN、ADSL等方式實現(xiàn)遠程監(jiān)控及手機監(jiān)控。遠程監(jiān)控PC機或智能手機以客戶端的身份憑合法密碼登錄到錄像主機，從而接收多路實時視頻圖像。

1.5.9 圖像抓拍存儲。錄像主機在進行正常顯示的同時，還可同時進行錄、放像且不影響回放的實時性及效果。當(dāng)系統(tǒng)正處于錄像或放像，值班人員依然可通過鼠標(biāo)對當(dāng)前顯示的任意一個畫面進行抓拍，且不影響錄制的圖像質(zhì)量。抓拍的圖像自動以JPG的格式存儲在特定的文件夾里，查詢時依據(jù)抓拍時間進行檢索。

1.5.10 錄像參數(shù)靈活調(diào)整。每路圖像進行錄像時，可通過功能項對選定的攝像機畫面進行如畫質(zhì)、對比度、亮度、灰度等參數(shù)的設(shè)定，該功能項可對現(xiàn)場環(huán)境較差的畫面進行錄像質(zhì)量的單獨或總體調(diào)整，提高回放質(zhì)量。

2 人員定位系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)是集計算機軟硬件、信息采集處理、無線數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、自動控制等技術(shù)多學(xué)科綜合應(yīng)用為一體的自動識別信息技術(shù)產(chǎn)品。其原理是當(dāng)佩戴有定位標(biāo)示卡的人員在井下移動時，能被附近的讀卡器自動識別并將此信號匯聚到傳輸分站，傳輸分站通過信息傳輸線纜將信號匯聚到系統(tǒng)總機進行分析呈現(xiàn)，從而實現(xiàn)目標(biāo)的自動化管理。

該系統(tǒng)采用雙向通信識別技術(shù)，能有效克服傳統(tǒng)定位標(biāo)識卡盲發(fā)碰撞造成的丟卡弊病，自帶智能CPU的讀卡器能識別自身所發(fā)信號是否已被讀卡器所接收，理論上可做到百分之百不漏檢。交互式通信方式不僅通信可靠、讀卡器讀卡速度快且節(jié)省電池消耗，經(jīng)大量現(xiàn)場安裝使用證明，是目前最為先進、可靠的定位系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)備布置

該系統(tǒng)由系統(tǒng)主機、KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站、KJ106-D型礦用讀卡器、KJ106-J型礦用信息傳輸接口、KJ106-K型礦用定位標(biāo)識卡、KJ106-IDM型標(biāo)簽管理機、MHYV系列礦用傳輸線纜以及KJ106型系統(tǒng)軟件組成。

調(diào)度室內(nèi)安裝工控機2臺（均安裝KJ106型人員管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)雙機熱備）、液晶顯示器2臺、KJ106-J型礦用信息傳輸接口1臺[配WXD101D/RS485型機房用線路避雷器（地表端）1個]、KJ106-IDM型標(biāo)簽管理機1臺，并與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)共用聲光報警箱、報表打印機等設(shè)備。

主斜井硐口安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺[配KJ101-L型礦用線路避雷器（井下端）1臺]及沿途讀卡器7臺，負(fù)責(zé)通過主副井口、+110m水倉、+150m岔口、+160m岔口的人員定位；+40m岔口安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺及沿途讀卡器7臺，負(fù)責(zé)通過-10m中段、+10m中段、+40m岔口往+10m及-30m方向、+50m中段、90m斜坡道岔口的人員定位；-30m岔口安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺及沿途讀卡器5臺，負(fù)責(zé)通過-10m安全出口、-30m中段的人員定位；+10m絞車室外安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺及沿途讀卡器4臺，負(fù)責(zé)通過+10m絞車室往+10m采場方向、+10m水倉、+50m安全出口的人員定位。

與系統(tǒng)有關(guān)的所有通信電纜和供電電纜均采用標(biāo)準(zhǔn)礦用安標(biāo)纜，接地引線采用揭西日產(chǎn)BVR雙色多股軟導(dǎo)線。

2.3 系統(tǒng)功能

2.3.1 查詢功能。該系統(tǒng)能實現(xiàn)人員下井查詢，包括個人查詢、部門查詢、時間段查詢、運動軌跡查詢等；月報表下井查詢、區(qū)域人員查詢、下井人員統(tǒng)計等。

2.3.2 報警功能。該系統(tǒng)可實時自主對異常情況以聲光報警器的方式報警，其中包括人員下井超時報警、設(shè)備故障報警、緊急求救報警、區(qū)域超時報警、區(qū)域超員報警、危險區(qū)域報警等。

2.3.3 撤離功能。當(dāng)?shù)V井發(fā)生危險時，需要緊急撤離井下人員，值班員可發(fā)送緊急撤離命令及時通知須撤離人員撤離，向相關(guān)人員匯報并請專業(yè)礦山安全救護隊進行通風(fēng)、排險、急救。

3 結(jié)論

該系統(tǒng)自2014年4月建成并通過驗收以來持續(xù)穩(wěn)定為丁家山礦區(qū)服務(wù)，監(jiān)測系統(tǒng)能實時有效地監(jiān)測井下有毒有害氣體含量并超量報警，監(jiān)控系統(tǒng)能實時監(jiān)控全礦區(qū)重要位置的場地安全；人員定位系統(tǒng)能同步讀取人員出入井信息，使得地面人員能隨時掌握井下人數(shù)及位置，井下人員在遇到險情時能及時報警求助并收到撤離指示，結(jié)合通訊聯(lián)絡(luò)、壓風(fēng)自救、供水施救、緊急避險系統(tǒng)真正實現(xiàn)井下井上的數(shù)字化安全互通，為地下礦山安全生產(chǎn)提供良好的條件。

參考文獻

[1] 金屬非金屬地下礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范（AQ2031-2011）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2] 金屬非金屬地下礦山人員定位系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范（AQ2031-2011）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

作者簡介：錢海（1989-），男，湖北武漢人，江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)專業(yè)助理工程師，研究方向：地質(zhì)礦產(chǎn)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）