煤礦井下架空人車無人值守技術(shù)方案研究

王寶金

（山西焦煤西山煤電股份有限公司西曲礦， 山西 古交 030200）

引言

西曲礦兩部架空乘人裝置每年需要支付給司機24萬元的工資，并經(jīng)常出現(xiàn)誤匯報、不會操作的情況，影響了乘人裝置的正常運行，埋下了安全隱患。進行無人值守改造后會減少操作人員，還可以在地面實時掌握現(xiàn)場數(shù)據(jù)與情況，增強了架空乘人裝置運行的穩(wěn)定性和安全性，同時還節(jié)約工資成本。

1 礦用索道概述

礦用索道（架空乘人裝置）主要用于礦井斜巷，平巷運送人員，其工作原理類似于地面旅游索道。以電動機帶動減速機上的摩擦輪為驅(qū)動裝置，采用架空的無極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載。鋼絲繩主要靠尾部張緊裝置進行張緊，沿途依托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的撓度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環(huán)運行從而實現(xiàn)運送人員的目的。目前，西曲礦有2.5 m架空人車、南三架空人車共兩部，控制系統(tǒng)由采用湘潭市恒欣實業(yè)公司生產(chǎn)，基本性能參數(shù)如表1所示。

表1 基本性能參數(shù)

原控制系統(tǒng)采用礦用隔爆兼本安型控制箱、操作臺、聲光語音控制箱、現(xiàn)場傳感器組成，配電采用QBZ-30、60、80、200/660（380）型礦用真空電磁起動器。系統(tǒng)可完成架空人車的就地開停，有比較齊全的保護功能，包括越位、全程緊急停車、過速飛車保護、欠速打滑保護、脫繩保護、配重限位保護、變坡點掉繩保護等[1]。

2 擬改增功能

1）架空人車主機可根據(jù)人員情況選擇閑時自動開停功能，節(jié)省電能、減少設(shè)備磨損。

2）由調(diào)度中心可進行遠程控制。

3）全程視頻監(jiān)控功能，可存儲、查閱，可切換主畫面。

4）沿線語音擴播通話功能。

5）架空人車進線配電遠控制功能，配置后備UPS，實現(xiàn)掉電可操作。

3 自動開停功能

為了達到對上、下車點人員的可靠識別，特采用礦用本安型熱釋紅外傳感器，配合礦用本質(zhì)安全型乘人傳感器，可靠完成人員的到位識別以及上、下車乘人識別，完成無人值守、設(shè)備開停的可靠控制，保障設(shè)備有效節(jié)能[2]。同時配合沿線的完善保護、擴播通話及報警功能，構(gòu)成完整的智能無人值守安全控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 “架空人車”無人值守自動控制系統(tǒng)

3.1 運行原理

在井底人車站端頭端尾斜上方設(shè)置熱釋紅外傳感器，在端頭鋼絲繩下方安裝乘人傳感器。當系統(tǒng)開啟無人值守模式，有人進入端頭、端尾人車站時，熱釋紅外傳感器感應(yīng)到人體，送信號給PLC控制系統(tǒng)，通過PLC控制程序開啟架空人車主機及相關(guān)的輔機設(shè)備，人車開啟，即可乘人，當人乘上人車后，觸發(fā)乘人傳感器，記錄人員上車時間，有多人乘車時，同時記錄人員數(shù)量。

當人員下車時，觸發(fā)乘人傳感器，同時熱釋紅外傳感器感應(yīng)到人體，確認乘車人員已全部下車，延時停車。通過減少設(shè)備的運行時間，減少設(shè)備損耗，從而節(jié)省電能[3]。

4 調(diào)度中心遠程控制

現(xiàn)架空人車控制系統(tǒng)由PLC控制箱、操作臺、保護傳感器等組成，PLC采用三菱FX2N，整個系統(tǒng)具有連續(xù)運行與間斷運行兩種運行模式。

1）連續(xù)運行：當上下班人員高峰時段，啟動連續(xù)運行模式，24 h不間斷的運行。

2）間斷運行：當有零散人員上下井時，需要有司機在操作臺上進行控制，當人員在機頭或機尾上車點乘坐猴車，司機起動猴車，等最后上車的人下車由司機停車。

本次設(shè)計，增加調(diào)度中心電腦及上位軟件，制作控制畫面，因礦以太環(huán)網(wǎng)已經(jīng)建成在用，原PLC就近接入環(huán)網(wǎng)交換機[4]。

當現(xiàn)場操作臺切換到遠控模式后，交由調(diào)度中心計算機進行無人值守遠控，通過畫面進行兩種操作模式：遠控連續(xù)運行模式與無人值守自動控制模式。

調(diào)度中心計算機裝有控制軟件，模擬現(xiàn)場運行界面，顯示設(shè)備狀態(tài)運行指示及報警畫面。進行模擬操作切換，網(wǎng)絡(luò)示意如圖2所示。

圖2 PLC接入方式

5 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

西曲礦2.5 m和南三兩處的兩部架空人車控制系統(tǒng)最大工作距離343 m，擬各配置6臺攝像機，頭尾乘車點各安裝1只、變坡點及中間安裝4只。在調(diào)度中心安放27英寸顯示屏，加硬盤錄像機進行管理，可實時多畫面顯示所有位置圖像。

5.1 設(shè)計原則

視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計遵循技術(shù)先進、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則。綜合考慮現(xiàn)場維護及操作因素，并將為我礦今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容是系統(tǒng)、完整且全面的，設(shè)計方案具有科學性、合理性和可操作性。

本系統(tǒng)通過調(diào)度中心對現(xiàn)場內(nèi)各監(jiān)控點進行綜合監(jiān)控，時時動態(tài)掌握重要情況，及時處理各類警情。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)大大減少勞動強度，減少設(shè)備運行維護人員；另外，系統(tǒng)的綜合統(tǒng)籌管理可使設(shè)備按最優(yōu)組合運行，在最佳情況下運行，既節(jié)能，又大大減少了設(shè)備損耗與設(shè)備維修費用，從而提高監(jiān)管力度與綜合管理水平。

5.2 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)實際情況，為架空人車巷道配置一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對前端系統(tǒng)的視頻資源進行采集傳輸，方便系統(tǒng)控制及安全，實現(xiàn)遠程管理。

系統(tǒng)前端采用隔爆型攝像機，內(nèi)置光電模塊，通過光纖直連環(huán)網(wǎng)交換機，通過調(diào)度中心硬盤錄像機進行管理，顯示器進行輸出顯示，系統(tǒng)拓樸如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)拓樸示意圖

6 沿線語音擴播通話系統(tǒng)

本次架空人車沿線根據(jù)需要設(shè)六組擴音電話，可用于沿線通話和故障報警，同時通過語音網(wǎng)關(guān)可與調(diào)度中心電話進行通話功能，系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示。

圖4 沿線語音擴播通話系統(tǒng)

7 架空人車進線配電遠控

現(xiàn)配電開關(guān)使用型號為BKD-400型、KBZ-200型，均為配套設(shè)備，需將控制部分接入PLC控制系統(tǒng)，使其具有遠控功能，同時配置后備UPS，實現(xiàn)掉電可操作。

8 結(jié)語

進行架空乘人無人值守改造完成后，建立健全相應(yīng)的制度和記錄，使得管理更為規(guī)范統(tǒng)一，避免了很多由人為因素造成的不良影響，數(shù)據(jù)采集準確可靠，增強抽水系統(tǒng)的運行連續(xù)性、安全性與穩(wěn)定性，同時實現(xiàn)減員增效的目的。