煤礦安全生產(chǎn)事關(guān)礦工的生命安全，政府一貫高度重視煤礦安全生產(chǎn)問題，并采取一系列措施不斷加強安全生產(chǎn)工作的安全性。如何改善目前煤礦企業(yè)對井下工作人員落后的管理模式，以及如何實現(xiàn)煤礦管理的現(xiàn)代化、信息化，已經(jīng)成為所有煤礦企業(yè)和煤礦安全管理部門關(guān)心的話題。

    據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2008年全國煤炭工業(yè)統(tǒng)計快報》顯示，2008年我國煤炭產(chǎn)量達到27億多噸，國內(nèi)共發(fā)生120多起礦難，共死亡3210人，百萬噸死亡人數(shù)近1.2個。為此，對煤礦安防產(chǎn)品提出了新的要求。在有關(guān)廠商的不斷努力下，近期煤礦安全生產(chǎn)狀況總體上趨于穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，但由于基礎(chǔ)薄弱等原因，煤礦安全生產(chǎn)狀況仍然不容樂觀。煤礦安防仍然沒有一個固定模式，比較分散，主要是依賴于煤礦安全規(guī)程而被動發(fā)展。

    如何改變目前煤礦企業(yè)對井下人員落后的管理模式，如何實現(xiàn)煤礦的現(xiàn)代化、信息化也成為所有煤礦企業(yè)關(guān)心的問題，因此建立以災(zāi)害預(yù)防、事故救助、電子信息化管理為主要目標的信息化和智能化建設(shè)勢在必行。

煤礦領(lǐng)域常用安防系統(tǒng)
煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)
    煤礦安防系統(tǒng)主要有煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，最早有重慶安全儀器廠五路瓦斯報警器，西安100點，KJ1-4等產(chǎn)品，后來發(fā)展較好的有KJ95、KJ38、KJ66、KJ101等。比較知名的廠家是天地公司常州分公司（原煤科院常州自動化所）、北京陽光金力公司、北京仙島公司等。這些公司不僅有煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，還有與其配套的視頻監(jiān)測系統(tǒng)，同時還生產(chǎn)其他有關(guān)安全和自動化產(chǎn)品。

    目前較先進的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：瓦斯、溫度、風速、一氧化碳、負壓等傳感器，加上設(shè)備開停傳感器及設(shè)備斷電儀所組成。一般都是通過分站傳輸系統(tǒng)到地面主站。設(shè)備開停顯示在調(diào)度模擬或大屏幕（一般和視頻監(jiān)測系統(tǒng)融合），凡是合法生產(chǎn)的有瓦斯的礦井，都必須安裝煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)。

煤礦人員與設(shè)備定位管理系統(tǒng)
    目前發(fā)展勢頭正旺的是煤礦人員與設(shè)備管理系統(tǒng)。由于監(jiān)管力度不斷加強，大中型煤礦和眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦均已大量裝備了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，有效地遏制了重大瓦斯煤塵爆炸事故的發(fā)生。生產(chǎn)安全的核心是人的安全。煤礦需要利用相應(yīng)的礦井人員定位設(shè)備，全天候?qū)γ旱V入井人員進行實時自動跟蹤，隨時掌握每個員工在井下的位置及活動軌跡、全礦井下人員的位置分布情況。

    礦用人員定位系統(tǒng)是集井下人員考勤、跟蹤定位、災(zāi)后急救、日常管理等于一體的綜合性應(yīng)用系統(tǒng)。這一產(chǎn)品的出現(xiàn)，為煤炭企業(yè)的安全生產(chǎn)、日常管理以及事故急救帶來可靠指揮依據(jù)。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局政策法規(guī)司有關(guān)負責人在08年初提出，為加強煤礦安全生產(chǎn)，今后將進一步推廣和完善煤礦井下人員定位系統(tǒng)。

    礦用人員定位跟蹤系統(tǒng)以標示卡為基本采集單位，完成對下井者地理信息和工作信息的采集、存儲、處理、顯示和打印，同時可以對各種異常狀態(tài)進行預(yù)警、報警。系統(tǒng)主要由標識卡、讀卡器、人員檢測分站、通信接口、服務(wù)器、打印機等組成。從結(jié)構(gòu)上劃分，人員定位跟蹤系統(tǒng)主要包括主站、分站和移動分站。主站模塊既是系統(tǒng)的信息處理中心，又是用戶的信息獲取源。從各種總線傳輸匯總的數(shù)據(jù)，經(jīng)過主站模塊完成數(shù)據(jù)篩選、信息存儲、異常處理后，與用戶進行信息交流；分站模塊包括各種基站、讀卡器和標示卡，共同形成一個動態(tài)信息采集監(jiān)控區(qū)，并通過一定的信息傳送方式，將數(shù)據(jù)匯總至主站模塊。從功能上劃分，人員定位跟蹤系統(tǒng)基本功能包括實時數(shù)據(jù)采集與存儲、井下人員的電子考勤、動態(tài)定位、地圖管理、歷史路徑查詢與顯示、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)、報表生成，以及報警提示井下人員進入危險區(qū)域及限制區(qū)域，礦難時提供井下人員搜救幫助等功能。

    目前生產(chǎn)礦用人員定位系統(tǒng)的廠家有：上海數(shù)傳信息科技有限公司、中電廣通股份有限公司、太原海斯特電子有限公司等。[nextpage]

    在無線技術(shù)基礎(chǔ)上的煤礦井下人員定位系統(tǒng)經(jīng)歷了三個主要階段，前兩個階段都采用RFID技術(shù)。與其他識別技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點。但是這種技術(shù)的讀卡器價格昂貴，如果要實現(xiàn)人員位置的密集跟蹤，系統(tǒng)造價將難以承受。而人員檢測與管理系統(tǒng)作為一個綜合性系統(tǒng)，與安全監(jiān)控系統(tǒng)具有同等重要性，若只實現(xiàn)小范圍的人員檢測，難以體現(xiàn)其價值，更難以發(fā)揮其應(yīng)用前景。

    隨著現(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)走向成熟，并在多個領(lǐng)域有成功應(yīng)用。因此，基于WSN技術(shù)的第三代人員定位跟蹤系統(tǒng)成為近年來的研究熱點。WSN由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成一個自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。

    WSN家族非常龐大，包含多個協(xié)議族。根據(jù)煤礦應(yīng)用的特點，第三代人員定位跟蹤系統(tǒng)不約而同地把研究的焦點取在Zigbee標準上。Zigbee是基于IEEE 802.15.4無線標準研制開發(fā)的關(guān)于組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件等方面的技術(shù)標準。完整的Zigbee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。

    應(yīng)用匯聚層是把不同的應(yīng)用映射到Zigbee網(wǎng)絡(luò)上，主要包括安全屬性設(shè)置和多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的匯聚等功能；網(wǎng)絡(luò)層則可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織和自維護，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的維護成本。Zigbee技術(shù)具有低功耗、短時延、低速率、近距離、低成本、大容量、高安全性、免執(zhí)照頻段等特點，因此在短距離無線通信領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢。而煤礦巷道在空間上本身具有局限性，若采用基于Zigbee技術(shù)的低成本傳感器密集分布，將為當前的井下人員跟蹤帶來質(zhì)的飛躍。

    目前人員定位發(fā)展很快開始由人員考勤后發(fā)展為人員管理，最后發(fā)展為人員設(shè)備管理和雙向通訊。

    除了安全監(jiān)測系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)之外，煤礦安防應(yīng)用中，還有一些比較重要的系統(tǒng)，如：水泵自動化系統(tǒng)、風機監(jiān)測系統(tǒng)，平巷機車安全運輸系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都和礦工的生命安全緊密聯(lián)系在一起。[nextpage]

采用新技術(shù),煤礦安防應(yīng)用應(yīng)以人為本
    煤礦安防設(shè)備由被動發(fā)展（煤礦安全規(guī)程所規(guī)定必須安裝的設(shè)備）到目前主動設(shè)計生產(chǎn)人員保護，是煤礦安防設(shè)備應(yīng)用發(fā)展的一種質(zhì)的轉(zhuǎn)變，一種巨大的進步。開灤集團公司機電副總何曉群提出了人本安全的理念。同時在開灤集團公司推廣了很多由他帶領(lǐng)研制的人本安全的產(chǎn)品和系統(tǒng)，如高壓開關(guān)柜電磁閉鎖語音報警電子鎖、斜井運輸安全監(jiān)測系統(tǒng)、皮帶機雙滾筒人員保護系統(tǒng)、平巷運輸人本安全系統(tǒng)。

高壓開關(guān)柜電磁閉鎖語音報警電子鎖，防止誤操作
    高壓開關(guān)柜電磁閉鎖語音告警裝置是開灤集團有限責任公司自行設(shè)計和制造，用于額定電壓3KV-35KV，頻率為50Hz的戶內(nèi)電氣開關(guān)柜中，與支柱絕緣子式傳感器配套。裝置在開關(guān)柜內(nèi)，對前門、后門及其他需閉鎖的部位，能可靠的防止誤操作，并用語音告警提示，防止維修人員和工程技術(shù)人員誤入帶電間隔觸電，提高了產(chǎn)品的安全性。

斜井運輸安全監(jiān)測系統(tǒng)，確保生產(chǎn)安全
    通過使用斜井運輸自動監(jiān)控系統(tǒng)，能真正作到“人車分離”，“行人不行車，行車不行人”（煤礦安全規(guī)程要求），并且在斜井運輸過程中實現(xiàn)了“三自動一隔離”。系統(tǒng)主要特點如下：

自動擋車
    擋車器采用常閉式擋車門和擋車欄，通過軸編碼器判斷礦車的運行方向和位置，通過PLC的系統(tǒng)，實現(xiàn)擋車門和擋車欄的自動開閉。

自動捕車
    自動捕車主要指機械式捕車，自行研發(fā)的牛頭式捕車器，和在軌道內(nèi)鋪設(shè)枕木實現(xiàn)自動捕車的目的。通過在荊各莊礦業(yè)公司井下2048斜井試驗，取得了非常滿意的效果。

自動閉鎖
    ·人車自動閉鎖：采用智能視覺傳感器和紅外計數(shù)器，在絞車停車時：如果探測有人進入時，閉鎖絞車不能開車；在絞車運行時：如果探測有人進入時，發(fā)出語音告警：“有人進入，減速停車”；

    ·行人安全門閉鎖：只有在斜井內(nèi)無人時，才允許關(guān)閉行人安全門；只有在關(guān)閉行人安全門后，才能發(fā)出預(yù)警信號；只有在發(fā)出預(yù)警信號后，才能發(fā)開車信號；預(yù)警信號發(fā)出后，行人安全門不能打開。

人車隔離
    在運行礦車兩側(cè)用鋼絲繩安裝防護欄。[nextpage]

斜井運輸安全監(jiān)測系統(tǒng)
·三自動一隔離系統(tǒng)；
·牛頭式自動捕車器；
·行人安全門（在安全上，要像豎井一樣管理斜井）；
·智能視覺傳感器和紅外傳感器及紅外計數(shù)器應(yīng)用在斜井監(jiān)控系統(tǒng)之中。

膠帶運輸機雙向滾筒人員保護裝置
    礦用膠帶運輸機雙向滾筒人員保護裝置，是一個新型產(chǎn)品，即是一個礦用膠帶運輸機保護的新品種，又能用在其他不允許人員靠近的危險場所或設(shè)備上。當設(shè)備未啟動或正常運轉(zhuǎn)時，監(jiān)測雙向滾筒部位是否有工作人員作業(yè)或靠近。當監(jiān)測到有人作業(yè)或靠近時，該裝置斷開設(shè)備啟?？刂苹芈罚ń箚踊蛲＼嚕?，同時語音報警并鎖定設(shè)備，防止雙向滾筒部位絞人事故的發(fā)生。

    本裝置是集紅外探測器和金屬探針為一體，紅外探頭用于檢測人員，金屬探針用于檢測煤水泥。既可對人員監(jiān)測，又可防止傳感器被煤水泥堵住后不報或誤報。是一種新型傳感器。在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，將紅外傳感器配合語音告警裝置，組成礦用膠帶運輸機雙向滾筒人員保護裝置。目前國內(nèi)外尚未見到。該保護裝置，采用隔爆型控制器，本安型傳感器和語音報警器。

    綜上所述，煤礦安全由安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)不斷完善，目前輔助生產(chǎn)安全提到了議事日程，（輔助生產(chǎn)死亡率雖小，但頻發(fā)）要以人為本就必須引起重視，希望有志于煤礦安防廠商在此有所突破。

煤礦安防應(yīng)依賴于煤礦綜合自動化的發(fā)展
    提升煤礦安全管理的出路在自動化，沒有自動化，煤礦很難走出目前的困境（工人工資低，工作勞動強度大，作業(yè)條件惡劣，礦難頻發(fā)）。只有走自動化的道路，才是煤礦發(fā)展的唯一出路。煤礦安防系統(tǒng)，作為自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)既可獨立存在又要依靠自動化系統(tǒng)，只有揉入自動化系統(tǒng)中，才能發(fā)揮其最大的優(yōu)勢，才能得到全面發(fā)展。例如安全監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)急措施，水泵系統(tǒng)應(yīng)急措施，通風系統(tǒng)應(yīng)急措施等，還有災(zāi)害預(yù)防、事故救助這些都是自動化系統(tǒng)的必須，這些也都是對煤礦安防系統(tǒng)的完善。

    為了實現(xiàn)以人為本，達到人本安全，加快開灤集團公司發(fā)展步伐，從2007年起，開灤集團公司邀請中國礦業(yè)大學有關(guān)人員一起，制定了開灤集團公司綜合自動化發(fā)展五年規(guī)劃，目前該規(guī)劃已通過煤炭協(xié)會鑒定，開灤集團公司正在遵照規(guī)劃按部就班的進行改造和建設(shè)，在2010年實現(xiàn)營業(yè)額500億元，產(chǎn)煤5000萬噸的“雙五”目標，使百年老礦煥發(fā)青春。（本文作者程玉祥為開灤集團公司信控中心自動化控制科副科長/高工）