一種礦用智能型數據記錄儀設計

劉 芬

中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400039

一種礦用智能型數據記錄儀設計

劉 芬

中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400039

為提高煤礦信息化建設水平，文章設計了一種輔助煤礦安全生產的智能型本安數據記錄儀。該記錄儀能夠采集及傳輸數據、語音、圖像信號，特別適用于煤礦井下現場三違信息記錄，環境參數記錄，井下作業人員身份信息檢測，井下巡更記錄，井下設備資產管理及無線語音通訊的場合，能夠做到信息無線傳輸地面監控中心及離線存儲，可以為煤礦安全生產管理提供有效的數據分析，這對減少及避免煤礦安全事故的發生具有重大意義。

智能型；記錄儀；識別卡；WiFi

0 引言

傳統的煤礦安全隱患防范工作主要依靠經驗，大多數采用手寫的方式來進行現場記錄，上井后填表，匯總后再落實的管理模式，安全防范措施不能及時上報，隱患的處理也不能做到有錯即查，有錯即改，隱患不能第一時間排查解決。再加上缺乏有效監督管理，導致出現巡檢員不去巡檢現場而進行編造記錄的現象，這就給異常情況的及時發現和處理帶來了安全隱患[1-2]。

本文設計的智能型本安數據記錄儀具有適用于煤礦井下應用的本質安全電池及防水防塵外殼處理、三違人員違規現場取證信息記錄上傳及查詢功能、井下環境參數信息記錄上傳及查詢功能、下井作業人員識別卡工作狀態檢測功能、下井作業人員巡更軌跡信息記錄上傳及查詢功能、井下設備資產管理功能、藍牙通信功能、WiFi語音通話功能、圖片采集及無線傳輸等功能。實現了對煤礦井下巡更違規作業、現場環境記錄等信息及時傳輸到地面監控中心，使得監控中心可以及時、準確地對數據進行分析和處理，可以有效地避免安全隱患的發生。

1 整體設計思路

本文設計的智能型記錄儀有井下三違信息記錄、環境參數記錄、身份信息記錄、井下巡更軌跡查詢、設備資產管理等主要功能，同時，具有WiFi語音及傳輸、藍牙通信、圖片采集等輔助功能，其整體設計功能框圖如下圖1所示。

本文所設計的饋電狀態傳感器，其傳感頭部分采用后者的方式制作而成，即傳感器的兩個電極內部經一個測量電容連接。

2 主要功能組成

2.1 三違信息記錄

煤礦“三違”是造成安全事故不可忽視的根源之一，單人崗位及流動作業人員歷來是煤礦安全管理的薄弱環節，規定了跟班負責人對單人崗位和流動作業人員管理，每班進行巡查，并對其安全程度進行評價記錄，通過這項措施，可以使煤礦零星事故得到較好控制。只有這樣從行為控制角度，落到實處，實時糾正，統計分析，才能從根本上把煤礦的安全風險降到最低程度，實現安全長效發展[3]。

本文設計的記錄儀一改國內以往用筆和紙來進行現場記錄，上井后填表，匯總后再落實的傳統管理模式，減少安全信息不能及時上報，隱患不能第一時間排查閉合等重大難題。該記錄儀可以對三違人員違規現場取證信息記錄及時上傳，并將記錄的結果進行統計分析。主要從違章指揮，違章操作，違反勞動紀律三個方面對煤礦井下作業人員違規行為詳細描述記錄，分類統計違章部門、人員姓名，對現場情況進行拍照取證、存儲并通過WiFi無線傳輸的方式上傳地面監控中心，如果井下未覆蓋WiFi網絡，記錄儀可以將記錄數據保存，在地面可通過WiFi網絡上傳監控中心。通過把煤礦“三違”行為隱患納入安全隱患排查治理的工作范圍，研究分析記錄儀上傳“三違”信息發生原因，采取相應措施進行治理，能夠有效消除煤礦“三違”現象，對安全隱患進行預警，真正做到實時監測安全，實時處理安全信息的原則，從而提高煤礦安全信息的管理水平。“三違”信息記錄操作界面如下圖2所示。

2.2 環境參數記錄

煤礦井下環境的復雜多樣性導致其突發事故具有一定的隨機性和不確定性。尤其是在瓦斯檢查方面，還存在漏洞，瓦檢員的空班漏檢就是一個很重要的原因。因此，專職瓦檢員的巡檢仍然是發現瓦斯事故隱患的最可行、最可靠的措施和手段。

本文設計的記錄儀在值班人員巡檢過程中形成電子數據檢查報告，可以對周圍環境中例如瓦斯、一氧化碳、硫化氫、氧氣等氣體傳感器參數濃度分類進行在線記錄并存儲，對于異常數據可以對現場進行拍照記錄并通過無線網絡及時上傳地面監控中心調度處理，對于沒有網絡的環境可以進行離線存儲，上傳地面監控中心的數據會備份到數據庫中，通過對這些數據進行科學的分析歸納，總結其中存在的規律，能為預測事故和危機的發生提供強有力的數據支持。環境參數記錄操作界面如下圖3所示。

2.3 身份信息記錄

人是井下作業的主體，為提升生命安全保障，必須加強煤礦井下作業人員安全管理，提升礦工的安全意識，切實增強安全生產自覺性，監督每一位井下作業人員必須攜帶識別卡才能正常入井進行作業，為安全生產工作打下堅實的基礎[4]。

本文設計記錄儀可以對井下對作業人員識別卡進行抽檢，對識別卡工作狀態進行檢測，可以間接監督每一個井下作業人員攜帶識別卡是否欠壓，是否壞卡，是否未攜帶識別卡違規作業等，避免識別卡在緊急情況下不能及時被呼救撤離導致安全事故的發生；對于違規作業的人員可以直接通過記錄儀掃描識別卡的方式記錄該礦工相關工作信息，并采集現場圖片進行取證，避免證據不足產生糾紛及爭辯；也可以通過對記錄儀RFID無線收發功率進行調節，統計在一個特定區域內作業人數。身份信息記錄操作界面如圖4所示。

2.4 井下巡更記錄

傳統的井下設備巡檢和記錄，因為缺乏有效監督，難免出現“守而不巡，巡而不檢，檢而不記，記而不析，析而不處”的現象，這就給異常情況的及時發現和處理帶來了安全隱患。如何解決對一線巡更檢查人員管理監督，杜絕空班、漏檢、誤點現象發生，有效防止巡更檢查人員僥幸心理和搞形式走過場瞎編記錄的行為，這就需要靠信息化的手段輔助監督管理[5]。

本文設計記錄儀能夠將下井作業人員巡更軌跡信息記錄上傳，持機人進行身份ID識別后，可通過讀卡器讀取有源或無源標識卡信息，自動配合讀卡時間形成巡更報表，巡更檢查人員經過每一個需要記錄環境參數的區域，記錄儀都會通過無線通信方式記錄該區域地址信息，當巡更檢查人員巡更一遍所有區域，地面監控中心或記錄儀即可查詢該人員當班下井巡更經過區域；這樣可以避免巡檢員對巡檢點的遺漏，督促巡檢員更好的完成本職工作。在有網絡的環境下，地面監控中心能夠實時跟蹤查詢巡更人員巡更軌跡；沒有網絡的環境下，記錄儀可以離線存儲巡更人員巡更軌跡，在地面可以通過無線方式上傳監控中心，對歷史巡更軌跡進行驗證，這就有效避免偷檢漏檢行為的發生。

2.5 設備資產管理

隨著煤礦信息化采煤技術水平不斷提高，機電設備在煤炭開采生產過程中的地位與作用越來越大，而煤礦企業都太過于關注煤炭產量，而忽視對煤礦機電設備的管理和維護，大多數煤礦企業把機電設備只是視為一種輔助生產的工具進行管理，同時，煤礦機電設備管理維護中存在著諸多問題，其根源在于缺乏科學的信息化管理手段，正是因為對煤礦機電設備管理和維護重視不足，導致了機電設備的管理和維護工作不能及時落實，待問題出現時重視，為時已晚，間接影響煤礦企業正常生產[6]。

本文設計的記錄儀支持井下設備資產管理，可以通過基于WiFi無線傳輸平臺實現設備跟蹤查詢、移交狀態查詢、申領狀態查詢、報廢狀態查詢及巡檢周期查詢等功能。針對于每一個要管理的設配配備一個RFID標簽以唯一標識此設備，此標簽與設備綁定以用來確定此設備的身份參數。通過記錄儀對RFID標簽的管理間接實現了對設備的管理。這就為煤礦企業提供了靈活方便的多種管理模式，包括新設備跟蹤、損壞設備跟蹤、待檢修設備跟蹤和設備維修時間、原因、責任人等信息記錄，使煤礦管理人員可以實時掌控井下設備流動運行情況，大大簡化井下設備管理流程及節約設備維護處理的時間，提高煤礦生產效率。

3 結論

本文設計的智能型數據記錄儀通過對煤礦井下三違信息、現場環境參數、作業人員身份信息、巡更軌跡等信息記錄并及時傳輸到地面監控中心，使得監控中心可以及時、準確地對數據進行分析和處理，有效地避免了煤礦作業過程中安全防范措施不能及時上報，隱患不能及早排查處理的情況，通過局域網，各級領導也能夠及時了解現場數據以及巡更人員巡更軌跡，防止巡更人員漏檢，同時根據查詢歷史信息預測重點防范地點、區域，為及時準確的做出各種決策提供可靠的依據。

[1]孫維，湯朝明，郭海軍.一種便攜式礦用本安型信息記錄裝置：中國，CN203175619U[P].2013-9-4.

[2]郭玉印，鄭勝利.瓦斯智能巡檢系統在陽城煤礦的應用[J].煤礦現代化，2010，5：84-87.

[3]龐景波.安全隱患排查治理規范化操作的研究與實踐[J].中國煤炭工業，2012，2：40-41.

[4]郭海軍.礦井人員定位系統中標識卡唯一性檢測裝置設計[J].工礦自動化，2012，38（6）：4-6.

[5]何世強，劉巖.瓦斯巡檢監管系統在方山新井安全管理中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2013，12：138-140.

[6]張光明.煤礦機電設備管理維護問題淺析[J].科技風，2011，12：248.

The Design of Intelligent Data Recorder for Coal Mine

Liu Fen
China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute，Chongqing 400039，China

The paper introduced the design of intelligent data recorder for coal safety production to improve the level of coal mine information construction. The recorder collects and transmits data、voice and image which apply to record illegal message、parameters of environment、identity information of miner、patrol information、equipment management and wireless communication. It can transmit the information to the monitoring center and of fline storage. It also provides effective data for coal safety production and reduces accidents.

intelligent;recorder; identi fication card;WiFi

TD77

B

1674-6708（2015）138-0122-03

十二五重大專項課題：低濃度煤層氣濃縮和安全輸送技術及裝備，項目編號：2011ZX05041-004

劉芬，碩士，工程師，畢業院校：重慶郵電大學，研究方向：科研項目管理