煤矿安全数字化智能巡检系统

煤矿安全数字化智能巡检系统

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北京华信协同科技开发有限公司

前  言

煤矿安全数字化智能巡检系统是北京华信协同科技开发有限公司将巡检系统应用于煤矿井下安全巡检、通风瓦斯巡检及各种灾害巡检的首创科技产品，他为中国煤矿安全巡检提供一个新的工作模式和技术工具，他解决了煤矿安全巡检手抄笔录、杜绝了巡检人员空班，漏检，脱岗行为。

北京华信协同科技有限责任公司是一家服务于中国矿山数字化建设的高新技术企业，为了响应国家提出“建设数字化矿山”的要求，公司与国内外知名院校和IT企业开展广泛的合作，将国内外信息技术最新成果转化应用到矿山中，不断推陈出新，研发出一系列适合我国矿山安全管理信息化的系统产品，为矿山安全生产提供先进、完善、可靠的解决方案。旨在提高我国矿山安全管理技术水平，实现矿山安全生产管理的信息化、科学化。

华信协同科技公司在国家煤矿安全监察局和行业协会的指导下，利用公司多年来在矿山安防产品开发研制中积累的经验，广泛听取行业内领导、专家、学者的意见，针对广大矿山安全管理人员对安全管理信息化的需求，公司将最新自动识别技术和计算机数字技术应用于中国的矿山安全管理，研制出了煤矿安全数字化智能巡检系统。

华信协同科技推出的安全智能巡检系统采用了先进的计算机开发及网络信息技术，结合行业资深安全管理专家的管理经验，适合我国目前煤矿安全管理模式，可有效的防止安全巡检工作中的脱岗、空班和漏检现象，提高安全工作效率，实现准时、准确、标准的安全巡检工作，规范安全检查行为，杜绝人为造成的安全隐患。并且可以将巡检点的有关瓦斯、煤尘、温度、风速、安全事件、设备状况等数据记录下来，使安全管理工作告别纸和笔，通过计算机和网络实现安全巡检工作的信息化、网络化和自动化，可以成为数字化矿山系统的重要组成部分。

第一部分  项目需求分析及系统功能介绍

1. 安全检查现状分析

目前我国煤矿井下普遍安装了连续监测监控系统，但人工检查也是不可或缺的，是安全管理的重要环节，同时也是煤矿安全规程要求的，由于人工巡回检查的能动性，对矿井安全生产起到了巨大的作用。但是由于安全巡检人员素质的参差不齐，有些巡检人员责任心不强，经常会出现空班、漏检现象，一些安全隐患不能及时发现，造成人为的安全事故。只凭巡检人员到检查点签到，或由带班队长签字确认等人工监督的传统模式，容易搀杂人情和关系的因素，无法从根本上杜绝巡检人员空班，漏检，脱岗行为。如何对一线安全检查人员包括安全监察人员的工作实施有效的监督，减轻领导者的工作压力，减少人为安全隐患，这个看似容易的问题，却一直困扰着企业管理者。

现在我国煤矿井下“一通三防”安全巡检工作都是由巡回检查人员手工纪录监测地点的各种有害气体、通风、粉尘等数值。瓦斯检查手册、通风瓦斯调度台帐、通风瓦斯日报等报表全部靠手工完成，大量繁杂的数据需要工作人员处理和筛选。这样，对生产安全管理部门的工作增加了难度，如果数据不准确，甚至错误，会导致安全管理部门在工作中做出错误的判断，造成人为隐患，甚至可能导致事故的发生。同时工作效率低、准确性不高，而且上下级之间、部门之间的安全信息传递也依赖人工传送，浪费了宝贵的时间和人力。

随着我国矿山信息技术的发展，煤矿网络化程度的提高。广大企业领导者和管理部门越来越多的利用网络与计算机对煤矿的生产和安全进行管理监控，实现了网上办公，有关的生产和安全的信息也需要实现数字化、网络化，因此需要全新的数据处理模式来适应这种需求。目前数据手工录入、统计、分析的处理方式，存在不规范，检索困难，时效性差等缺点，已经不能满足矿山生产安全管理信息化、网络化的要求。

基于在煤矿巡检工作中存在的上述情况，广大煤矿领导者和安全管理人员对巡检工作新的需求，我公司开发了煤矿安全数字化智能巡检系统。该系统使矿山“一通三防”巡查工作告别了传统的巡检工作及管理模式，使矿山安全管理工作提高到一个新的水平。

2. 煤矿安全数字化智能巡检系统功能简介

1. 保证了巡检工作中采集数据的准确与完整性。

煤矿井下工作条件恶劣，采用纸笔作为数据记录介质很容易造成污损，有许多不便。如果记录本的损坏和丢失会导致全部记录的缺失，影响数据收集的完整性。安全智能巡检系统采用的数据记录方式有别于传统的手写笔录，系统采用的记录设备—巡检记录仪是专门针对井下工作环境设计制造，具有防爆，防尘，防水等特点，完全适用于井下恶劣工作环境。设备简单易用，便于操作，可以记录大量数据（瓦斯，粉尘，二氧化碳等），数据一旦输入，不会因工作环境的恶劣遭到破坏丢失，保证输入数据的完整和安全，为安全管理人员对数据的收集，统计，分析工作提供准确完整的资料，确保下一步对数据分析处理工作顺利开展。

2、解决了对一线安全巡检人员管理监督的难题

目前对巡检人员的管理监督都是沿用传统的“人管人”的模式，实际操作中易受到人为因素的影响， 巡检工作中不可避免的会出现监管的空白和漏洞，存在巡检员空班、漏检现象。

智能巡检系统采用如下的数据记录操作模式：1、安全巡检人员必须到检查点，读取预先在检查点设置的地址卡信息。2、确认巡检人员到达后，开始记录各项数据（此时记录仪自动记录人员到达时间），且输入的数据不能修改和伪造。3、交班时将巡检仪存储的数据自动上传到巡检系统服务器中，操作中不掺杂人为因素。

管理人员在系统管理界面上可以检查巡检人的工作记录和巡检工作的完成情况，对巡检中的超时、空班、漏检现象一目了然。

如此以来由原来的人监督人模式转化为计算机监督的先进模式，真正做到巡检管理监督工作的铁面无私，解决了对一线安全检查人员实施有效监督管理的难题。提高了安全管理水平，杜绝了人为因素在安全工作中造成的隐患。

3、真正实现了“一通三防”记录的自动化管理，

安全智能巡检系统具备强大的数据处理功能，系统可以对采集的瓦斯、煤尘、通风等大量检测数据自动进行纪录、整合、处理，形成符合矿山安全工作要求的通风瓦斯台帐报表。由于以上步骤都是由系统自动完成，不需要人工录入计算，这样避免了人为的错误，真正做到数据录入，数据计算、分析的自动化，为安全管理部门的决策提供了可靠的依据。所有数据可自动形成数据库永久保存，以备随时查询。

4、可实现网络查询功能

系统提供数据网络接口，可以利用Internet或局域网将巡检数据和分析报表等传送到有关部门，实现安检信息与其他各种安全管理系统的整合和信息共享，实现远程查询。企业领导和安全管理者可以在办公室随时查阅矿井安全生产信息，不必亲临一线，节省领导的宝贵时间，提高了办公效率。真正作到安全信息心中有数，为安全工作开展提供了极大便利。

并可根据需要配置无线手持终端（智能手机）利用GPRS无线网络查询安全信息，做到出差在外地,也可随时随地不受办公环境制约,查阅本单位的安全生产信息，真正实现“安全信息一手掌握”。                 

第二部分 安全智能巡检系统介绍

一、系统结构图

二、 系统构成

1、系统标准配置：

2、系统硬件：

1）、巡检记录仪（简称巡检仪）：

   采用标准通讯电路和射频技术，内置美国原装非接触式识读器，实现数据通讯、记录、存储、显示、信息卡识读为一体 ，充电线路采用防短路和限流设计，保证在爆炸性气体环境下的安全使用。外壳为ABS高强塑料，具有防水、防尘、防静电坚固耐用的特点。巡检记录仪已经通过国家防爆检测并取得安全标志证书。

XJ-I 型智能巡检仪为事件输入型，能够记录安全检查事件（如正常、停工、设备故障、违章操作等）。适用于井下安监员和管理干部安全巡查、检查使用。

XJ-II型智能巡检仪为数字输入型，可输入安全巡检数据，记录检测点的瓦斯、二氧化碳、煤尘、通风、温度、水量等数据。适用于矿井瓦检、测风、测尘、火检员和管理干部安全巡检。

2）、地址卡：

美国TI原装进口，集成电路芯片密封在外壳内，防水、防尘、防腐蚀，坚固耐用，可在各种恶劣环境中使用。每个地址卡的ID号不重码，保证代码的准确性，无源、无需供电。 安装布设简单，可以悬挂、粘贴、铆固在检查地点。

识读卡次数：大于35万次; 　 寿 命：大于10年;  环境温度：-10℃—70℃

3）、身份识别卡：

美国TI原装进口，集成电路芯片密封在外壳内，防水、防尘、防腐蚀，坚固耐用，可在各种恶劣的环境使用。每个感应卡编号不重码，无需供电。

识读卡次数：大于35万次 ；环境温度：-10℃～70℃

4）、数据通讯电缆：

一端是USB插头，可连接巡检记录仪底部的USB插座,另一端是RS232标准COM口（DB9），可以联接电脑, 完全密封式，保障数据传输畅通。

5）、充电器：

标准锂电池与巡检记录仪封装为一体，充电器为标准USB接口。

3、系统软件

煤矿安全数字化智能巡检系统中巡检记录仪只是系统的一个硬件部分，对于管理者来说重要的是安全巡检结果能否正确记录及核查，使用是否简便，一些管理者可能不太精通计算机，因此软件的易用性特别关键。而对于复杂的巡检管理，正确处理大量数据，并且自动生成各类报表，查询检索巡检结果至关重要。因此软件的人工智能核查处理是巡检系统软件的关键，有些厂家重硬件而轻软件，其结果是巡检仪只相当于电子打卡器，核查功能要人工完成，这就违背了使用巡检管理系统的初衷。所以系统软件的作用十分重要，可以说是整个系统的灵魂。

煤矿安全数字化智能巡检系统软件组成：

1）、通信协议模块：对巡检仪电子信号结构进行分析、信号组织、信号识别和信号处理，提供与计算机之间的通信接口。

2）、信息解析模块：对巡检仪中巡检记录进行信息解析，形成计算机可识别代码。同时，可以将设置的巡检仪指令加载到巡检仪中，成为巡检仪工作指令。

3）、记录处理模块：对解析下载的各类巡检数据通过整合处理，形成巡检记录，为各种明细表提供数据源。

4）、记录查询模块：对巡检记录和巡检历史记录进行查询统计处理，并可以输出各种查询结果。

5）、巡检计划设置和检验模块：制定安全巡检线路和巡检计划，可设定各检查地点的检查次数和时间，并对巡检工作进行按计划校验，产生正常、超时、漏检报告。

6）、巡检报表处理模块：可以打印输出各种专业安全巡检报表（如瓦斯报表、测风表、测尘表、火区检测表等），可自定义报表格式，显示数据项和打印数据项。

7）、数据存档备份模块：对每天的各类安全巡检数据进行存储，形成数据库，作为历史记录保存。

8）、巡检记录分析模块：对每天的巡检地址巡检记录进行图形分析。

9）、巡检网络处理模块：将巡检上报报表的数据上传到煤矿企业服务器数据库中，通过局域网或Intenet网络，提供管理者和有关部门远程查阅。

图1   通风区和安监调度工作界面

图2  局矿领导工作界面

三、系统工作原理

1、工作流程图

2、工作流程

在每个检查地点安装一个唯一ID标识的地址卡（射频卡），巡检人员携带巡检记录仪读取自己的身份识别卡，将巡检员的信息读入巡检仪中。然后到井下各检查地点进行巡查，到达检查点后读取地址卡信息，巡检仪在读射频卡时有声光提示，巡检员到达的检查点和到达时间自动读入巡检仪中，然后输入检查点的瓦斯、二氧化碳、温度、煤尘等数据，也可以输入安全事件，储存在巡检仪中，到下一检查地点重复上述操作即可完成巡检工作。

在巡检工作之前，首先做好一些准备工作，对巡检记录仪时间校对和设置，使巡检仪的时间与计算机时间一致，然后设置巡检仪技术参数，这些参数包括巡检组人员信息，巡检线路、巡检地址、巡检事件。如：瓦斯、二氧化碳等，在巡检工作中需要输入对应的数据，如不发生变化或巡检仪是专用的只要设置一次即可。

使用XJ-I型巡检仪可以将安全巡检事件进行记录；使用XJ-II型巡检仪可以将检查点的瓦斯、通风、煤尘、温度等数据输入巡检记录仪中，巡检完成后通过系统的信息解析，下载到计算机中，软件系统对数据进行整合处理可以得到各种巡检明细表。软件可自动形成通风瓦斯班报和日报等各类表格并打印输出，所有的数据可存档备份，作为历史记录永久保存并可随时查询打印。

四、系统特点

1、整个系统安装简单，无需布线，工程造价低，能够满足矿井各类安全巡检工作的需要。

2、软件系统界面友好，操作简单，短期培训即可熟练掌握使用。

3、数据存储量大，安全性高，且网络功能强大，同其他系统可实现数据共享。

4、实时数据记录，保证安检数据的真实性。减少了安检员的工作量，省去了抄表和录入的工作，保证了安全巡检的规范化和数据采集自动化。

5、实现信息传送和统计查询的自动化，减轻管理者的工作量；提高信息化管理水平和工作效率。

6、使管理者能够适时、准确地了解一线巡检人员的检查信息，责任到人,便于员工考核，提高了工作效率和监督考核的准确性。

7、有效降低事故发生率，使企业减少经济损失，保障职工的生命安全。

第三部分 系统硬件配置及造价估算

一、硬件配置与估算

1、系统服务器

根据安全巡检系统涉及部门配置，一般有通风区、安监部（处），网络系统服务器可使用矿上已有服务器资源，远程客户端计算机根据用户需要配置（可用户自备），考虑通风区和安监部（处）需要进行巡检系统管理和数据处理，系统配备专用服务器，配置数量不少于两台。

2、巡检仪

建议专机专用，安全监察员、瓦斯工、测尘工、测风工、火检工每人配备一台，这样方便管理。备用数量按20%计算。

考虑减少硬件费用，节省开支，巡检仪也可以三班轮流使用，数量按如下方法确定：

巡检仪数量=巡检员人数×2/3×1.2  （1.2 为备用系数）

3、地址卡

井下地址卡数量根据矿井实际情况确定,每个检查地点均设置一个地址卡(射频卡)。

4、身份识别卡

矿井每一个参加安全巡检和安全检查的员工及管理干部每人一个身份识别卡，以便将自己的信息写入识别卡。

5、数据通讯电缆

根据系统布置情况，每台计算机配备三条数据通讯线。

6、充电器

每部巡检仪配备一个原装充电器。

二、系统软件配置

安全智能巡检系统XJ-I型软件一套，安全智能巡检系统XJ-II型软件一套。

三、系统造价估算

根据矿井井型、开采方式确定。

第四部分  与其他类似产品的比较

评   价

由此看出，北京华信协同科技开发有限公司推出的煤矿安全数字化智能巡检系统是一套真正适合煤矿企业生产安全管理工作的智能巡检系统，很好地解决了在煤矿巡检工作中存在的问题，可以提高煤矿安全管理工作水平。