安全監(jiān)控系統(tǒng)在礦山機電設(shè)備中的應用

蘇磊

（山西焦煤西山煤電(集團)屯蘭礦 山西省太原市 030206）

對于機電設(shè)備而言，安全監(jiān)控系統(tǒng)的應用尚處于起步階段，但是其安全問題不容忽視?，F(xiàn)階段，我國礦山機電設(shè)備與使用設(shè)備均來自于國外，大部分設(shè)備與使用經(jīng)驗無法按部就班在我國礦山開發(fā)當中應用，這便導致機電設(shè)備與相關(guān)技術(shù)應用有效性難度增加。另外，由于目前數(shù)字化機電設(shè)備逐漸普及，大部分礦山已經(jīng)由傳統(tǒng)人工作業(yè)轉(zhuǎn)為機械替代，但是一旦機械設(shè)備發(fā)生故障而導致安全事故，便會為礦山開發(fā)工作與相關(guān)工作人員生命安全與財產(chǎn)安全帶來難以挽回的損失，偶遇安全問題所引發(fā)礦山事故自始至終數(shù)不勝數(shù)，因此，在礦山機電設(shè)備當中應用安全監(jiān)控系統(tǒng)已成為礦山開發(fā)工作首要解決問題。

1 礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)重要性

通過安全監(jiān)控系統(tǒng)，能夠促使礦山機電設(shè)備精準性與工作效率得到顯著提升，但是由于礦山開發(fā)工作所具有的復雜性，令礦山機電設(shè)備管理方面也在面臨全新挑戰(zhàn)。雖然機械設(shè)備能夠有效提升礦山開采工作效率與精準性，但是由于其靈活性與人工方式存有一定差異，再加之礦山工作復雜性與工作環(huán)節(jié)多樣性，這對于機電設(shè)備而言不僅關(guān)聯(lián)到礦山正常工作，同時也與相關(guān)工作人員生命財產(chǎn)安全有著最為直接的關(guān)聯(lián)。近些年來，大部分礦山安全事故皆是由于機電設(shè)備故障所導致，若能夠提前做好檢測與預防工作，能夠有效避免大部分機械故障。因此，在數(shù)字化時代當中，針對機電設(shè)備做好數(shù)字化管理有著極為強烈的必要性，這一方不僅能夠在日常實際工作當中對機電設(shè)備加以及時管理，同時也能夠在發(fā)生時事故后精準找出發(fā)生原因，為解決安全問題提供重要依據(jù)。由此不難看出安全監(jiān)控系統(tǒng)對于礦山機電設(shè)備的重要性。

2 礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)有效應用技術(shù)

2.1 光纖傳感技術(shù)

光纖基本構(gòu)造較為簡單，其纖芯折射率要略高于包層，通過折射率差異引發(fā)全反射，從而引導光纖在纖芯內(nèi)部傳播。光纖最早應用于光與圖像的傳導，隨后這一技術(shù)的發(fā)展令光能傳播能力有效降低，在通信技術(shù)中得到廣泛應用。光纖不僅能夠?qū)Ω鞣N光波中存有信息進行傳輸，其內(nèi)部諸如相位、振幅、偏振態(tài)、波長等參數(shù)也會因外界因素影響而產(chǎn)出某些變化，此類因素主要包含溫度、壓力、磁場、位移、氣體等，從而根據(jù)光纖內(nèi)部光波參數(shù)變化測量以及模型對外界參數(shù)變化進行分析。在礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)當中，光纖傳感技術(shù)主要分為三種，首先，以光纖光柵為基礎(chǔ)的物理量監(jiān)控原理，這一監(jiān)控方式主要通過光柵溫度、礦山壓力、液壓支架液壓、液壓支架位移、振動、頂板離層、錨桿應力等傳感器完成安全監(jiān)控。其次，以拉曼散射為基礎(chǔ)的分布式溫度監(jiān)控原理，其主要通過對采礦區(qū)域溫度、皮帶機溫度等內(nèi)容完成安全監(jiān)控。最后，以可調(diào)諧激光光皮吸收氣體為基礎(chǔ)的監(jiān)控原理，這一方式主要通過光纖、激光甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙炔、乙烯、乙烷、氧氣等氣體傳感器與借調(diào)設(shè)備，針對礦山核心工作區(qū)域氣體實時監(jiān)控。

表1：機電自身振動速度平均值與振動烈度等級

圖1：光纖傳感監(jiān)控流程

在使用這一技術(shù)過程中，首先需對其系統(tǒng)進行配置，通過對自發(fā)輻射光源進行放大發(fā)出一束光信號，光信號在經(jīng)過環(huán)形器后，便會進入到光纖振動傳感器當中，在經(jīng)過傳感器內(nèi)部光柵選擇性反射后，形成特定波長光信號。同時在傳感器振動作用下，光纖內(nèi)部會受到力作用，不同類型力度對于光柵形態(tài)有著不同影響，從而令反射光信號波長也隨之變化，隨后，光信號在再次經(jīng)過環(huán)形器進入到解調(diào)設(shè)備當中，而后由解調(diào)設(shè)備針對波長信號實時處理分析，從而得到監(jiān)控數(shù)據(jù)。光纖傳感技術(shù)當中采集模塊流程如圖1，其能夠通過波形振動實現(xiàn)超限預警、參數(shù)設(shè)置、歷史查詢等功能。另外，通過對機電設(shè)備自身振動速度平均值與振動烈度評定等分析后，該技術(shù)能夠幫助安全監(jiān)控系統(tǒng)針對異常區(qū)域、設(shè)備存有故障信號實施報警處理，機電設(shè)備自身振動速度平均值與振動烈度評定詳情見表1。以中央泵房機電設(shè)備為例，在經(jīng)過光纖傳感技術(shù)后，安全監(jiān)控系統(tǒng)在三個月內(nèi)運作狀態(tài)良好，并且在運作期間出現(xiàn)兩次機電設(shè)備報警，一次為皮帶機托輥軸承振動異常報警，一次為皮帶機機頭油泵電機軸承異常。皮帶機托輥軸承振動異常報警這一故障中，相關(guān)工作人員在距離傳感器三十米處發(fā)現(xiàn)其固定螺栓松動，在經(jīng)過現(xiàn)場修復后，傳感器信號轉(zhuǎn)為正常，并停止報警。皮帶機機頭油泵電機軸承異常這一故障中，經(jīng)過相關(guān)人員檢測，正是該電機存有軸承角度不正確這一現(xiàn)象，這一故障雖然較為常見，但是若不能及時發(fā)現(xiàn)并糾正，便會令其加快旋轉(zhuǎn)，導致嚴重安全事故。通過三個月內(nèi)兩次報警，光纖傳感技術(shù)幫助安全監(jiān)控系統(tǒng)順利檢測到機電設(shè)備故障，促使礦山開發(fā)工作預知維修這一目標得以切實實現(xiàn)，同時為機電設(shè)備安全穩(wěn)定運作打下堅實基礎(chǔ)。

2.2 WedGIS技術(shù)

WedGIS 技術(shù)主要以互聯(lián)網(wǎng)與地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享操作，WedGIS 客戶端以Wed 瀏覽器為主，其核心是在GIS 當中加入HTTP 標準英語這一體系，促使空間信息管理與發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下完成，其可通過多主機、多數(shù)據(jù)庫實施分布式部署，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互連接。每一家煤礦企業(yè)都有獨屬于自身的安全監(jiān)控系統(tǒng)，但是傳統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng)存有可維護性與擴展性較低等缺點，尤其是現(xiàn)階段GIS 技術(shù)在各行業(yè)廣泛應用這一背景下，將GIS 技術(shù)與礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合有著強烈必要性。首先，在現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)以升級方式整合WedGIS。由于安全監(jiān)控系統(tǒng)整體開發(fā)難度與周期這一問題不容忽視，站在實際情況與經(jīng)濟效益角度上來看，對安全監(jiān)控整體進行重新設(shè)計開發(fā)需要消耗大量人力物力，因此，需對現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)加以保留，通過升級方式減少企業(yè)正常運作生產(chǎn)所受影響。其次，站在長遠角度上來看，將新可能設(shè)計為無依賴數(shù)據(jù)可能夠促使系統(tǒng)重用性大幅度提升，從而有效減少重復開發(fā)次數(shù)。另外，通過WedGIS，能夠促使礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)以下功能。首先，在大塊地圖界面時，能夠顯示企業(yè)所有開采礦山地理位置，將鼠標停留于礦山上方時，便會顯示相應信息，單擊后會彈出詳細信息窗口，同時通過相關(guān)權(quán)限可對礦山數(shù)據(jù)進行重新編輯。其次，彈窗內(nèi)相應連接能夠打開所選礦山WedGIS 安全監(jiān)控畫面，將礦山監(jiān)控信息進行顯示，例如針對瓦斯數(shù)據(jù)的安全監(jiān)控。第三，不同監(jiān)控事項在梯度上以不同圖標方式顯現(xiàn)，同時能夠?qū)ο嚓P(guān)標準文件具體查看。第四，當鼠標置于某一監(jiān)控上方時，會在鼠標旁顯示相應信息。

3 礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)有效應用措施

鑒于礦山機電安全監(jiān)控系統(tǒng)對于礦山開發(fā)工作的重要性，通過相關(guān)有效應用措施能夠為安全監(jiān)控系統(tǒng)實際應用打下堅實基礎(chǔ)，根據(jù)我國近些年機電設(shè)備應用狀況，本文特針對礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)有效應用措施提出如下建議。

3.1 完善機電設(shè)備安全檢測系統(tǒng)

若想為礦山機電設(shè)備安全運作提供保障，完善的安全系統(tǒng)是其首要前提。首先，需切實做到統(tǒng)籌兼顧，由于礦山工作條件復雜性與環(huán)境多樣性，令不同工作環(huán)節(jié)機電設(shè)備用途也存有一定差異，因此，機電安全檢測系統(tǒng)需針對重點階段使用設(shè)備檢測加以強化，不僅需要設(shè)置攝像監(jiān)控設(shè)備，同時相關(guān)工作人員也需定期檢查，確保核心設(shè)備始終處于正常運作狀態(tài)，另外，對于一般性重要的極端設(shè)備也需予以更大關(guān)注力度，雖然不需要實時監(jiān)控，但是相關(guān)工作人員也需對其開展定期檢查工作，確保監(jiān)控系統(tǒng)自身作用能夠得到充分發(fā)揮。其次，提升相關(guān)工作人員檢測水平，確保機電設(shè)備中所存有安全隱患能夠得到及時發(fā)現(xiàn)，實施處理，將安全隱患為礦山開采工作所帶來影響降至最低。除此之外，也需提升相關(guān)工作人員安全意識，對機電設(shè)備安全使用與維護方法加以普及，積極宣傳礦山開采工作安全常識，促進每一名工作人員安全意識，這一方式能夠令工作人員安全問題敏感性最大限度激發(fā)，從而有效降低以外事故發(fā)生概率。

3.2 完善礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)管理機制

健全管理機制對于礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)而言有著不可或缺的重要性，這便需要礦山相關(guān)管理工作人員更深層次開展管理工作。首先，制定具有較強科學性與可行性的規(guī)章制度，制定合理監(jiān)督與懲罰措施，為礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)管理提供理論依據(jù)，同時根據(jù)實際情況制定相關(guān)管理細則條例，在這一過程中，需對細則條例科學性加以注重，促使其能夠與機電設(shè)備工作原理相匹配，為其可行性提供有力保障。其次，對現(xiàn)場工作人員各方面工作加以協(xié)調(diào)，在確保相關(guān)工作人員根據(jù)相關(guān)要求開展礦山作業(yè)的同時，確保礦山極端設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。除此之外，管理部門需擁有專業(yè)技術(shù)人員，對機電設(shè)備基礎(chǔ)知識進行普及，對機電設(shè)備安全管理工作加以合理指導，確保機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠具有較強科學性與合理性。

3.3 引進機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)新設(shè)備與新技術(shù)

伴隨社會步入數(shù)字化時代，我國礦山機電設(shè)備普及程度雖然處于起步階段，但是監(jiān)控系統(tǒng)新型技術(shù)與設(shè)備卻層出不窮，在礦山機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)當中應用更高水平技術(shù)與設(shè)備將大幅度提升監(jiān)控工作質(zhì)量與專業(yè)水平，故而，若想確保機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)有效應用，便需不斷學習新技術(shù)，并投入先進設(shè)備。

4 結(jié)語

綜合上文所述，礦山機電設(shè)備在促進礦山開發(fā)工作效率的同時。也令礦山安全事故嚴重性大幅度提升，針對這一全新機遇與挑戰(zhàn)，機電設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)的有效應用成為礦山開發(fā)工作首要解決問題，由于我國在礦山機電設(shè)備這一方面尚處于起步階段，其安全監(jiān)控系統(tǒng)也尚處于探索狀態(tài)之中，故而，仍需努力打造一個與我國礦山實際情況相匹配的極端安全監(jiān)控系統(tǒng)。