福建尤溪丁家山鉛鋅礦安全避險六大系統建設

摘要：丁家山鉛鋅礦近年來不斷加大安全措施投入，致力于全面打造安全和諧礦山，安全避險六大系統建設就成為了重中之重。文章通過對安全避險六大系統中的監測監控及人員定位系統的原理、功能及建設情況的闡述，論證了該系統的實用性，明確了監測監控及人員定位系統在金屬礦山生產中的重要意義。

關鍵詞：安全避險；六大系統；監測監控；人員定位；丁家山鉛鋅礦 文獻標識碼：A

中圖分類號：P618 文章編號：1009-2374（2016）28-0153-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.076

丁家山鉛鋅礦坐落于福建省尤溪縣梅仙鎮，自1996年建成投產以來先后形成了+160m至-30m的中段生產體系。近年來，全國范圍內礦山事故頻發，傷亡人數多、損失程度大、社會影響惡劣，安全生產問題一直備受社會關注。在此背景下國家推行了礦山安全避險六大系統建設政策，丁家山鉛鋅礦緊跟時代脈搏強抓安全建設，始終堅持將安全作為生產的第一要務，先后進行了兩次六大系統建設，并在2014年對系統全面建設升級，真正做到安全礦山、數字礦山，其中監測監控及人員定位系統建設應用的現實意義最為突出。

1 監測監控系統

1.1 監測系統原理

礦井環境安全監測系統主要實現對井下風速、風壓、一氧化碳、硫化氫等模擬量以及設備開停、風門、饋電等開關量的運轉情況進行實時監測、分析和控制。

KJ101N型礦井環境安全監控系統采用先進的分布式處理模式，能夠充分發揮各部分設備的性能優勢，結構簡潔，可操作性強，便于系統的日常維護及管理。系統建設為分層結構，具體組成如下：地面監控中心站及網絡終端等是整個監控系統的核心，負責整個系統設備及監測數據的管理、定義配置、實時數據采集、分析處理、統計存儲、屏幕顯示、查詢打印、實時控制、遠程傳輸、畫面編輯、網絡通信等任務。網絡終端完成系統監測信息異地實時共享，能夠以文本或圖形方式顯示安全生產信息，查詢各類報表數據，監測信息可以在調度大屏上輪換顯示。地面監控中心站及網絡終端等設備之間的連接采用局域網方式；地面監控中心主有工控機（主、備各1臺）、報表打印機、UPS電源、避雷器等設備；系統監控地面中心站采用全網絡化結構，便于實時監測信息、圖像信息及文件共享。智能監控（傳感）分站主要完成對所監測的傳感器數據采集、數據預處理、分類顯示、報警、斷電控制、與地面監控中心站的數據通信、所接傳感器的集中供電等。各類模擬量傳感器、開關量傳感器及斷電控制器等設備是整個監測系統最前沿的終端設備，負責對各監測點的物理數據采集、就地顯示、超限報警、信號傳輸、對監控分站控制指令的執行等。

1.2 監測系統架構及設備布置

該系統由工控機和顯示器、信息傳輸接口、線路避雷器、傳輸線纜、監控（傳感）分站、各類傳感器以及系統軟件組成。

調度室內安裝工控機2臺（均安裝KJ101N型安全監控系統軟件，實現雙機熱備）、液晶顯示器2臺、KJ101N-J型礦用信息傳輸接口1臺，并配備聲光報警箱、報表打印機等設備。

+110m岔口安裝KJ101N-F2型礦用監控（傳感）分站1臺[配KJ101-L型礦用線路避雷器（井下端）1臺]，沿途合適位置安裝風壓傳感器1臺、風速傳感器4臺、開停傳感器3臺、CO傳感器1臺、H2S傳感器1臺。負責主斜井、總回風巷～+110m明斜井、+110m～+10m盲斜井、

+50m中段回風巷道的監測監控。

+10m中段安裝KJ101N-F2型礦用監控（傳感）分站1臺，沿途合適位置安裝風速傳感器3臺、開停傳感器4臺、CO傳感器2臺、H2S傳感器2臺。負責+10m采4、

+10m掘進、+50m中段進風巷道的監測監控。

-30m掘進和采1之間岔口安裝KJ101N-F2型礦用監控（傳感）分站1臺，沿途合適位置安裝風速傳感器4臺、開停傳感器3臺、CO傳感器2臺、H2S傳感器2臺。負責

-10m中段進風巷道、-10m中段回風巷道、-30m掘進外巷道的監測監控。與系統有關的所有通信電纜和供電電纜均采用標準礦用安標纜，接地引線采用揭西日產BVR雙色多股軟導線。

1.3 監測系統功能

系統的監測監控站設于調度室內，主機安裝KJ101N型安全監控軟件，備機安裝KJ101N型安全監控軟件（熱備版）。系統運行時，2臺工控機同時開機，通過KJ101N-J型礦用信息傳輸接口的2個RS232端口的支持，實現數據存儲的雙機熱備份。

系統能夠實時顯示各個監測點的監測數據（包括風量、風壓、開停、CO濃度、H2S濃度等），并可通過圖表等形式顯示歷史監測數據。系統能夠設置預警參數，通過加裝聲光報警箱，實現預警參數超限的聲光報警提示。

系統具有輔助故障診斷功能，當系統井下設備中傳感器發生斷線、分站地址重碼、傳感器電源故障、交流電停電、信號中斷等故障時，系統能夠顯示報警，系統還有自己的傳輸線智能管理功能，當系統監測到傳輸線發生局部短路時，系統軟件會擬人進行區段分拆，以最捷徑的方式找出短路支線并將其切斷，控制中樞來自計算機中的系統軟件。

系統數據存儲采用數據庫形式，實時數據每分鐘存儲1次，超限數據即時存儲，增加了存儲密度，方便檢索、方便分析。系統采用國際標準的數據庫存儲結構，給用戶二次開發預留了極大空間。系統采用TCP/IP和UDP通信協議，終端用戶無論是通過局域網還是廣域網，都可以方便地共享監測主機數據。系統通過設置網絡文件夾的密碼和數據庫的密碼來保障系統數據的安全。

系統發生故障時，分站將自動對系統進行測試診斷，并指出故障類型；對傳輸線纜的短路故障能夠自動切除短路點；對顯示及繪制參數曲線能夠自動選擇最佳繪圖坐標值等。

1.4 監控系統架構及設備布置

系統由前端監控攝像機、中間傳輸線路（銅纜、光纜并用）和傳輸設備（光端機）、后端錄像主機（內置大容量硬盤，錄像保存周期≥30天）和液晶顯示器構成。

該系統共布置20路視頻監控點，其中井下14路、地表6路，并按不低于總用量的20%予以備用，數量為4臺。井下具體地點為主扇、+110m水倉、+110m輔扇、+70m水倉、+50m涌水點、+10m水倉、+10m輔扇、-30m水倉、-30m中段入口、-10m中段入口、+10m中段入口、+40m岔口、+50中段入口、+160m中段入口。井下具體地點為主斜井硐口、副井入口、副井地磅、堆礦場入口、堆礦場出口、調度室。

系統的主控設備包括2臺嵌入式錄像主機和2臺液晶顯示器。錄像主機采用全通道960H分辨率的機型，安裝于機房操作臺內；液晶顯示器放置于操作臺面。臺面并配有鼠標用于錄像主機的程序設置、畫面切換、錄像回放等功能操作。

因地表及井下的視頻監控點分布頗為分散，且井下傳輸距離甚遠，因此該系統采用電、光纜結合并用的方式，將各路視頻信號傳輸至調度室的錄像主機。

1.5 監控系統功能

1.5.1 全天候監視。調度值班人員于調度室監看各路視頻畫面，錄像主機可設置單畫面或多畫面顯示，通過操作鼠標對單畫面進行局部無級電子放大。監看其他畫面，只須用鼠標雙擊相應的畫面框即可，滿足日常監視的需要。

1.5.2 音、視頻同步錄制及回放。可設定錄像主機對各視頻信號和音頻信號（若有）進行不間斷的實時音、視頻同步錄制。視頻錄、放像每秒可達25幀，完全滿足視頻畫面歷史資料查詢的實時回放要求。

1.5.3 定時錄像設置。支持單畫面或多畫面定時錄像的編程，具體可設置到某年某月某日某時某分，系統即開始自動啟動錄像。系統允許用戶設定不同的參數，包括錄像速度、報警后錄像速度、錄像時間、預報警錄像時間等。用戶可根據要求及現場情況自由設定上述不同參數，從而滿足不同狀況的需要。

1.5.4 視頻動態檢測報警。錄像主機可將所監視的各部位圖像畫面設置為視頻動態檢測報警，當錄像主機啟動該功能后，系統將進行畫面動態點檢測，當目標的運動幅度處于系統靈敏度感知范圍內，系統即把它視為入侵信號，從而實現視頻動態檢測報警，聯動相關輔助設備工作。

1.5.5 多級權限操作設置。錄像主機采用安全組件，具有多級權限設定功能。具有最高管理、操作權限的人員為下級人員設定不同的操作控制權，以錄像主機各項功能為基礎分配各個功能給下級人員，下級人員利用所擁有的用戶名及密碼進入軟件界面，只可對已授權的功能項進行操作，操作非授權的功能項，系統將發出提示。

1.5.6 視頻回放多模式檢索。錄像主機錄制的音視頻資料將以打包文檔的形式，自動存儲在相應的文件夾里，操作人員進行視頻搜索時，只須選擇如攝像機編號、日期、時間、錄像類別的其中一種模式進行查找，就可很快地搜索出相應的資料。

1.5.7 網絡監控及回放。系統支持多分控和錄像資料共享，可將錄像主機和分控電腦接入Ethernet，在錄像主機上設置分控訪問操作權限，局域網內的分控電腦即可以客戶機的形式選擇登錄到哪一臺服務站，從而實現監控系統的多分控及網絡監視、查看的功能。

1.5.8 遠程監控和手機監控。所選錄像主機支持以PSTN、DDN、ISDN、ADSL等方式實現遠程監控及手機監控。遠程監控PC機或智能手機以客戶端的身份憑合法密碼登錄到錄像主機，從而接收多路實時視頻圖像。

1.5.9 圖像抓拍存儲。錄像主機在進行正常顯示的同時，還可同時進行錄、放像且不影響回放的實時性及效果。當系統正處于錄像或放像，值班人員依然可通過鼠標對當前顯示的任意一個畫面進行抓拍，且不影響錄制的圖像質量。抓拍的圖像自動以JPG的格式存儲在特定的文件夾里，查詢時依據抓拍時間進行檢索。

1.5.10 錄像參數靈活調整。每路圖像進行錄像時，可通過功能項對選定的攝像機畫面進行如畫質、對比度、亮度、灰度等參數的設定，該功能項可對現場環境較差的畫面進行錄像質量的單獨或總體調整，提高回放質量。

2 人員定位系統

2.1 系統原理

系統是集計算機軟硬件、信息采集處理、無線數據傳輸、網絡數據通信、自動控制等技術多學科綜合應用為一體的自動識別信息技術產品。其原理是當佩戴有定位標示卡的人員在井下移動時，能被附近的讀卡器自動識別并將此信號匯聚到傳輸分站，傳輸分站通過信息傳輸線纜將信號匯聚到系統總機進行分析呈現，從而實現目標的自動化管理。

該系統采用雙向通信識別技術，能有效克服傳統定位標識卡盲發碰撞造成的丟卡弊病，自帶智能CPU的讀卡器能識別自身所發信號是否已被讀卡器所接收，理論上可做到百分之百不漏檢。交互式通信方式不僅通信可靠、讀卡器讀卡速度快且節省電池消耗，經大量現場安裝使用證明，是目前最為先進、可靠的定位系統。

2.2 系統架構及設備布置

該系統由系統主機、KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站、KJ106-D型礦用讀卡器、KJ106-J型礦用信息傳輸接口、KJ106-K型礦用定位標識卡、KJ106-IDM型標簽管理機、MHYV系列礦用傳輸線纜以及KJ106型系統軟件組成。

調度室內安裝工控機2臺（均安裝KJ106型人員管理系統軟件，實現雙機熱備）、液晶顯示器2臺、KJ106-J型礦用信息傳輸接口1臺[配WXD101D/RS485型機房用線路避雷器（地表端）1個]、KJ106-IDM型標簽管理機1臺，并與監測監控系統共用聲光報警箱、報表打印機等設備。

主斜井硐口安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺[配KJ101-L型礦用線路避雷器（井下端）1臺]及沿途讀卡器7臺，負責通過主副井口、+110m水倉、+150m岔口、+160m岔口的人員定位；+40m岔口安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺及沿途讀卡器7臺，負責通過-10m中段、+10m中段、+40m岔口往+10m及-30m方向、+50m中段、90m斜坡道岔口的人員定位；-30m岔口安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺及沿途讀卡器5臺，負責通過-10m安全出口、-30m中段的人員定位；+10m絞車室外安裝KJ106-F1型礦用傳輸（讀卡）分站1臺及沿途讀卡器4臺，負責通過+10m絞車室往+10m采場方向、+10m水倉、+50m安全出口的人員定位。

與系統有關的所有通信電纜和供電電纜均采用標準礦用安標纜，接地引線采用揭西日產BVR雙色多股軟導線。

2.3 系統功能

2.3.1 查詢功能。該系統能實現人員下井查詢，包括個人查詢、部門查詢、時間段查詢、運動軌跡查詢等；月報表下井查詢、區域人員查詢、下井人員統計等。

2.3.2 報警功能。該系統可實時自主對異常情況以聲光報警器的方式報警，其中包括人員下井超時報警、設備故障報警、緊急求救報警、區域超時報警、區域超員報警、危險區域報警等。

2.3.3 撤離功能。當礦井發生危險時，需要緊急撤離井下人員，值班員可發送緊急撤離命令及時通知須撤離人員撤離，向相關人員匯報并請專業礦山安全救護隊進行通風、排險、急救。

3 結論

該系統自2014年4月建成并通過驗收以來持續穩定為丁家山礦區服務，監測系統能實時有效地監測井下有毒有害氣體含量并超量報警，監控系統能實時監控全礦區重要位置的場地安全；人員定位系統能同步讀取人員出入井信息，使得地面人員能隨時掌握井下人數及位置，井下人員在遇到險情時能及時報警求助并收到撤離指示，結合通訊聯絡、壓風自救、供水施救、緊急避險系統真正實現井下井上的數字化安全互通，為地下礦山安全生產提供良好的條件。

參考文獻

[1] 金屬非金屬地下礦山監測監控系統建設規范（AQ2031-2011）[S].北京：中國標準出版社，2011.

[2] 金屬非金屬地下礦山人員定位系統建設規范（AQ2031-2011）[S].北京：中國標準出版社，2011.

作者簡介：錢海（1989-），男，湖北武漢人，江蘇省有色金屬華東地質勘查局地質礦產專業助理工程師，研究方向：地質礦產。

（責任編輯：秦遜玉）