下井總?cè)藬?shù)超員預(yù)警系統(tǒng)研究

朱禮建　莊付永　王維維

摘? ?要：諸多煤礦事故原因顯示，下井總?cè)藬?shù)超員即探礦人數(shù)不合理是導(dǎo)致煤礦事故頻發(fā)的主要因素之一。鑒于各種不可抗力難以人為控制，到如今，安全管理方法即BBS為安全專家所推薦，越來越多地應(yīng)用到煤礦下井安全管理之中。本文針對煤礦安全管理中人員安全的管控，根據(jù)已有的國內(nèi)外相關(guān)理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合煤礦實(shí)際生產(chǎn)管理?xiàng)l件和相關(guān)的安全控制規(guī)定，研究并探討了這一系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的可能性。利用現(xiàn)有的KJ936人員位置監(jiān)測系統(tǒng)，在井口增加LED顯示設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)顯示井下各區(qū)域的人數(shù)及井下總?cè)藬?shù)，當(dāng)井下總?cè)藬?shù)達(dá)到限制人員總數(shù)時(shí)，能夠?qū)磳⑾戮娜藛T進(jìn)行語音提示并報(bào)警，以到達(dá)管理人員對下井總?cè)藬?shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)新編制一套LED顯示軟件，同夠根據(jù)礦方的要求，通過勾選的方式，達(dá)到顯示礦方需要顯示的信息。

關(guān)鍵詞：安全管理方法? 超員預(yù)警系統(tǒng)? 煤礦安全管控

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0154-02

1? 研究背景及意義

根據(jù)近幾年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況顯示，平均每年度因煤礦事故而傷亡的比例和人數(shù)有下降的趨勢，但是根據(jù)國際計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，以每百萬噸為單位計(jì)算，煤礦事故死亡率高于發(fā)達(dá)國家。并且由于煤礦業(yè)的職業(yè)特殊性，這一行業(yè)的事故發(fā)生率和事故傷亡率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他行業(yè)。由此可見，減少煤礦事故的傷亡率，尤其保障下井煤礦工人的安全是急于研究探討并解決的問題。

科學(xué)技術(shù)日新月異，煤礦產(chǎn)業(yè)整體設(shè)備的安全可靠性能也得到了大大提升，運(yùn)作條件也有所改良，整體環(huán)境得到了大大的優(yōu)化。在法律法規(guī)層面，相關(guān)政策規(guī)定逐漸健全，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中由于各種不可抗因素和人為因素的限制，安全管理還沒有得到很好的落實(shí)與管控。經(jīng)過許多專業(yè)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)人為因素如管理失誤、主管僥幸心理等所導(dǎo)致的煤礦安全事故占比近90%。所以能否對煤礦產(chǎn)業(yè)的人為安全隱患進(jìn)行有效控制是決定事故發(fā)生率能否降低的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)如今，有關(guān)煤礦產(chǎn)業(yè)安全監(jiān)管的相關(guān)理論研究逐漸豐富，但是，在實(shí)踐應(yīng)用過程中，未能建立起下井總?cè)藬?shù)超員預(yù)警系統(tǒng)，相關(guān)理論只是紙上談兵，沒有形成適用于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的科學(xué)系統(tǒng)。究其原因則是缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，沒能利用信息系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃，要實(shí)現(xiàn)有效的井下安全監(jiān)管體系就要將理論研究的方法和實(shí)踐應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，并結(jié)合信息技術(shù)和安全管理技術(shù)，融合發(fā)展，規(guī)劃出一套系統(tǒng)的井下員工超員預(yù)警監(jiān)管系統(tǒng)。

煤礦職工超員預(yù)警系統(tǒng)從KJ936人員位置監(jiān)測系統(tǒng)出發(fā)，結(jié)合目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對煤礦職工的超員行為進(jìn)行管控和預(yù)警。這一系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能夠?yàn)榫聠T工超員進(jìn)行管理和預(yù)警，反映安全狀況，規(guī)范井下行為，提高煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)績效。所以，煤礦職工超員預(yù)警系統(tǒng)對我國煤礦企業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)値，主要表現(xiàn)為：實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)安全管理的信息化建設(shè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)不規(guī)范行為，對行為進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)管;集成科學(xué)有效的人為事故防范體系，能夠根據(jù)提供的預(yù)警結(jié)果充分采取多角度的防范措施和解決辦法;推動(dòng)工程領(lǐng)域行為技術(shù)的應(yīng)用，為井下安全監(jiān)管提供豐富的實(shí)踐基礎(chǔ)，推動(dòng)理論研究進(jìn)一步豐富;有利于煤礦生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，減少安全隱患，降低事故發(fā)生率，從而減少傷亡率，提升煤礦行業(yè)整體安全性。

2? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

世界上許多國家（主要集中于發(fā)達(dá)國家），有關(guān)煤礦安全事故發(fā)生率保持在較低水平，總體保持良好的趨勢。許多研究者開始向?qū)е率鹿拾l(fā)生率的深層次原因進(jìn)軍，比如難以控制的人為原因，致力于尋找更加完備的預(yù)警系統(tǒng)。針對人為因素而構(gòu)建的預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)成為諸多方法中較為理想的方法，這一預(yù)警機(jī)制可以實(shí)時(shí)反映人員的行為，能夠進(jìn)行有效的安排調(diào)整，及時(shí)進(jìn)行規(guī)范，防止危險(xiǎn)行為的發(fā)生，從而提高企業(yè)整體的安全生產(chǎn)績效。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)學(xué)者于1987年，在中國安全管理學(xué)術(shù)討論會(huì)上將“安全行為學(xué)”正式定為一個(gè)研究領(lǐng)域。我國行為安全管理的應(yīng)用研究在運(yùn)輸、石化及建筑行業(yè)起步較早，對于煤礦行業(yè)的行為安全管理研究，在經(jīng)歷多年的發(fā)展后也取得了相應(yīng)的成果，主要包括：任玉輝等學(xué)者設(shè)計(jì)出的基于前因-行為-后果（ABC）分析理論的煤礦安全管理系統(tǒng)方法;賀凌城等人在太原某煤礦進(jìn)行的BBS應(yīng)用試驗(yàn)，結(jié)果證明BBS方法能夠有效糾正人的不安全行為;尹香菊等對行為安全觀測技術(shù)體系進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究，并將其用到某試點(diǎn)礦的9個(gè)工種進(jìn)行觀測試驗(yàn)，結(jié)果8個(gè)工種安全行為次數(shù)都有所増長;菜繼祖等結(jié)合ABC分析理論，將BBS實(shí)施流程應(yīng)用于王莊煤礦后，企業(yè)的“三違”率、人為隱患工傷率和設(shè)備維修率都呈下降趨勢，安全行為改進(jìn)程度提高10%以上。

以上論述可見，我國的煤礦安全問題管理雖然已經(jīng)開始了信息化數(shù)據(jù)化的改變，但綜合來看，大多都是滯后處理，而鮮有預(yù)警處理，雖然有關(guān)于下井安全的行為規(guī)范和歷次安全記錄，但是只是作為參考依據(jù)，并不能用于防患未然，換句話說，井下煤礦超員預(yù)警還沒有得到廣泛的應(yīng)用，即使有也只是停留在理論技術(shù)層面，并未展開實(shí)踐應(yīng)用。因此，亟待加快煤礦職工超員預(yù)警體系的信息化建設(shè)步伐。

3? 下井超員系統(tǒng)設(shè)計(jì)

據(jù)了解，隨著開采深度加大，沖擊地壓災(zāi)害日益增多，各采掘工作面臨著生產(chǎn)限員的壓力，能最大程度的控制煤礦危險(xiǎn)區(qū)域人數(shù)，顯得越來越迫切。通過安設(shè)防沖柵欄門，并設(shè)立專門的防沖工作站，以固定發(fā)放手牌的個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)入防沖區(qū)域人員人數(shù)，由于人員進(jìn)出頻繁，防沖管理人員工作量大而且繁瑣，經(jīng)常出現(xiàn)手牌與限員人數(shù)不匹配，登記表與以上兩項(xiàng)不統(tǒng)一的現(xiàn)象。于是，現(xiàn)根據(jù)下井人數(shù)不得超過800人的規(guī)定，自行開發(fā)了一套下井總?cè)藬?shù)超員預(yù)警系統(tǒng)。

下井總?cè)藬?shù)超員預(yù)警系統(tǒng)的工作原理是通過掃描對人員數(shù)量進(jìn)行整體把握，并根據(jù)現(xiàn)場的具體情況對限定人數(shù)進(jìn)行說明，把二者數(shù)量進(jìn)行比較，如果下井人數(shù)超過了限制人數(shù)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。同時(shí)，上傳到井口等候室的人員控制報(bào)警裝置就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，把罐工及時(shí)通知超員人員升井，解除報(bào)警。

試驗(yàn)前期，通過人體感應(yīng)的傳感器，采用的熱釋放紅外傳感器，但是由于信號發(fā)散，對群人員流動(dòng)，無法做到精確監(jiān)測，最終選擇紅外對射傳感器，由于編程過程中需要判斷人員是進(jìn)還是出，需要增加一套紅外對射傳感器，以便在程序中添加標(biāo)志位。采用了兩套紅外對射開關(guān)，一組安裝在門內(nèi)，一組安裝在門外。

當(dāng)門外傳感器觸發(fā)，如果門內(nèi)傳感器不觸發(fā)，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)加1（判斷進(jìn)），當(dāng)門內(nèi)傳感器觸發(fā)，如果門外傳感器不觸發(fā)，系統(tǒng)不會(huì)減1（判斷出），當(dāng)兩個(gè)傳感器均觸發(fā)，如果兩個(gè)傳感器觸發(fā)間隔為150ms內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)出加減動(dòng)作，在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)傳感器安裝距離為300mm（間距不小于150mm，防止紅外對射開關(guān)互相干擾），柵欄門設(shè)置為一次進(jìn)1人，系統(tǒng)檢測周期為150ms，因?yàn)槿梭w疊加、攜帶物料都有可能觸發(fā)傳感器。

通過人體感應(yīng)紅外對射傳感器，將信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)I/O口，單片機(jī)通過程序?qū)π盘栠M(jìn)行處理判斷，對外圍電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制語音廣播報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對采掘防沖危險(xiǎn)區(qū)域人數(shù)進(jìn)行控制預(yù)警。實(shí)現(xiàn)了當(dāng)下井總?cè)藬?shù)超出達(dá)到預(yù)定的限值時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)的將相關(guān)數(shù)據(jù)反映到井口LED屏上，同時(shí)當(dāng)再有人員需要下井通過唯一性閘機(jī)時(shí)，系統(tǒng)能夠語音提示“請注意，下井人數(shù)已超員暫停檢測”同時(shí)閘機(jī)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉，使人員不得通過。

4? 結(jié)語

下井總?cè)藬?shù)超員安全預(yù)警系統(tǒng)能有效保證煤礦工人的人身安全和煤礦企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全，是一種新型的以行業(yè)特殊安全信息為基礎(chǔ)的安全信息管理平臺，這一系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)化的手段提供有效的井下安全信息，反映真實(shí)的安全狀況，有效保證了井下煤礦作業(yè)的安全性，提高了安全防范措施的信息性和技術(shù)性，及時(shí)報(bào)警不安全行為，提高煤礦行業(yè)整體的安全性，對安全管理進(jìn)一步完善具有重大意義。但這一安全預(yù)警系統(tǒng)屬于新興系統(tǒng)，還存在一些不足尚未解決，因此，后續(xù)的研究應(yīng)著重從以下兩個(gè)方面入手進(jìn)行系統(tǒng)研究：

（1）考慮將該下井總?cè)藬?shù)超員預(yù)警系統(tǒng)與微信公眾號相結(jié)合，更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢預(yù)警功能，為礦井監(jiān)控當(dāng)班入井人員工作提供便利。

（2）針對煤礦行為安全管理與預(yù)警移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)與開發(fā)，已歸入下一階段的研究任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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