煤矿智能分体式瓦斯巡检系统设计.pdf

第 4 2 卷 第 8期 2 0 1 6年 8月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Au t oma t i on Vo 1 ． 4 2 NO ． 8 Au g．2 0 1 6 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 8 0 0 0 6 0 4 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 8 ． 0 0 2 陈小林 ， 孙金钰． 煤矿智能分体式瓦斯巡检 系统设计E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 8 6 - 9 ． 煤矿智能分体式瓦斯巡检系统设计 陈 小 林 ， 孙 金 钰 。 1 ． 中煤科工集团常州研究 院有限公司，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 天地 常 州 自动化 股份有 限公 司 ，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 3 ． 安徽理工大学 计算机科学与工程学院 ， 安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 摘 要 针 对 传统 瓦斯巡检 系统存在 的不 足 ， 设 计 了一种新 型 的智 能分体 式 瓦斯巡检 系统 。该 系统 由本质 安全型巡检记录仪、 本质安全型多参数便携式瓦斯检测仪、 地点卡、 身份卡和地面 瓦斯巡检服务器等组成。 该 系统采 用巡检 记 录仪 完成 瓦斯 数据 的动 态收 集及 瓦斯 巡检 现 场就 地数 据 的 比对 和分 析 ， 并 将就 地 处理 后 的 瓦斯 巡检 数据 通过 井下 无线 网络 即时传输 至地 面 瓦斯 巡检 服务 器 ， 由地 面 瓦斯 巡检 服 务 器根 据 需要 输 出 动态报表 ， 针对异常情况 自动发 出预警。 关键 词 瓦斯巡检 ；巡检记 录仪 ；瓦斯检 测仪 ； 本 质安 全型 ； 拍 照取证 ；无线 传输 ； 预 警 中图分类号 T D7 1 2 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 8 0 3 0 9 5 7 网络 出版地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 8 0 3 ． 0 9 5 7 ． 0 0 2 ． h t ml De s i g n o f a n i nt e l l i ge n t s e p e r a t e d s t y l e g a s i ns p e c t i o n s ys t e m f o r c o a l mi n e CHEN Xi a o l i n ， S UN J i n y u 。 1 ． C CTE G C h a n g z h o u Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a ； 2 ． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，Lt d． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5，Ch i n a ；3 ． S c h o o l o f Co mp u t e r Sc i e n c e a nd En gi n e e r i ng，Anhu i Un i ve r s i t y o f Sc i e nc e a nd Te c hn ol o g y，Hua i na n 2 3 2 00 1，Ch i na Abs t r a c t I n vi e w o f p r ob l e ms e x i s t e d i n t r a di t i o na l g a s i ns pe c t i on s y s t e m ， a ne w t yp e o f i nt e l l i ge n t s e p e r a t e d s t yl e g a s i ns p e c t i o n s y s t e m f or c o a l mi ne wa s d e s i gn e d．The s y s t e m i s c on s i s t e d o f i nt r i ns i c a l l y s a f e i n s p e c t i o n r e c o r d e r ， i n t r i ns i c a l l y s a f e p o r t a bl e m u l t i p a r a me t e r i ns pe c t i o n i n s t r u m e nt ， s i t e c a r d， p e r s o n a l c a r d a n d i n s p e c t i o n s e r v e r o n t h e g r o u n d ．Th e s y s t e m c o mp l e t e s c o l l e c t i o n o f d y n a mi c g a s d a t a ， d a t a c o mp a r i s o n a n d d a t a a n a l y s i s o n s i t e b y i n s p e c t i o n r e c o r d e r ，t h e n t h e p r o c e s s e d d a t a i s s e n t t o t h e i n s p e c t i o n s e r ve r o n t he gr o un d t hr ou gh wi r e l e s s ne t wo r k．The i ns pe c t i on s e r ve r on t he gr o un d wi l l o u t pu t d yn a mi c r e p o r t s a c c o r di ng t o d e m a n ds ，a n d s e nd s o ut e a r l y wa r ni n g a u t oma t i c a l l y． Ke y wo r d s ga s i ns pe c t i on； r e c or d e r ； g a s i n s p e c t i o n i ns t r ume n t ； i nt r i n s i c s a f e t y； p ho t o e v i de nc e； wi r e l e s s t r a ns mi s s i o n；e a r l y wa r n i ng 0 引言 中国煤矿根据 煤矿安全规程 建立了三级瓦斯 检查监测制度 ① 由专职瓦斯巡检员配备精密的 光学瓦斯检测仪对固定的或者临时设置的瓦斯检查 点进行精确检查 。② 依据安全监测监控系统检查 。 ③ 个体的瓦斯检测 ， 规程规定了对有关管理人员装 备便携式瓦斯巡 检仪 ， 进行 工作 场所 的流动检测 。 到 目前为止， 专职瓦斯检查员 的检查仍然是发现瓦 斯事故隐患最可行、 最可靠的措施和手段。 目前国内煤矿针对瓦斯巡检管理也制定 了很多 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 4 0 8 ； 修回 日期 2 0 1 6 0 6 1 4 ； 责任编辑 徐瑛 。 基金项 目 中煤科工集 团常州研究院科研项 目 1 4 GY0 0 1 0 1 。 作者简介 陈小林 1 9 7 9 一 ， 男 ， 江苏泰州人， 工程师 ， 现 主要从事煤矿企业信息化产 品研发工作 ， E ma i l c y o u l i n 1 6 3 ． c o rn。 2 0 1 6年第 8期 陈小林等 煤矿智能分体式瓦斯巡检 系统设计 7 管理方法 ， 有 的煤矿还安装了瓦斯巡检系统 ， 但现有 的这些瓦斯巡检管理方法及系统 还存在 问题 ， 并不 能有效解决瓦斯巡检工作 中存 在的空班漏检 、 检测 数据不准确、 监管不到位等问题 。因此 ， 本文设计了 一 种煤矿智能分体式瓦斯巡检系统。 1 系统设 计 思路 传统 瓦斯巡检系统 主要 由便携式瓦斯检测仪、 井下地点标志卡 、 地面瓦斯巡检主机组成 ， 其工作过 程如 下 1 地 面 瓦斯巡 检 管理 人员 在 瓦斯 巡 检 员下 井 之前 告知 其 下井 需要 进行 瓦斯 巡检 的地 点 。 2 瓦斯巡 检员携带便携式瓦斯检测仪下井 ， 并且按照预定巡检路线及巡 检到达 时间去往相应 地 点 。 3 瓦斯 巡 检 员 到 达 目的地 点 后 ， 首 先 刷 该 地 点的标志卡， 以在便携 式瓦斯检测仪记录到达该 地 点 的时间。然后通过便携式瓦斯检测仪记 录当前地 点瓦斯 、 一氧化碳数据 ， 并且在随身携带的笔记本上 记录其他需要手动测量 的瓦斯巡检数据 。 4 瓦斯巡检员完成井下巡检 工作 回到地 面， 地面瓦斯巡检 管理人员将便携式 瓦斯检测仪通 过 US B连接至地面瓦斯巡检 主机 ， 主机将导人 的数据 形成瓦斯巡检员行走路线情况及相应数据情况。 5 瓦斯巡检管理人员将瓦斯巡检计划与实际 的瓦斯巡检路线及数据结果进行 比对 ， 并且将便携 式瓦斯检测仪记录数据与人工数据进行合并 ， 最后 形 成瓦 斯巡 检报 告 。 从上述工作过程可以发现， 传统瓦斯巡检系统 存 在 以下 问题 1 所有数据必须 回到地面才可 以进行收集汇 总 ， 且 需要 人工 参 与数 据整理 和 分析 工作 ， 导致 数据 时效性差 ； 完全 由人工处理数据 ， 导致数据准确性不 够及数据分析结果发布滞后 ； 针对瓦斯巡检过程中 产 生 的异 常数 据 ， 无 法 及 时预警 给相 关 的人员 ， 只有 回到地面才能反馈 到系统 中， 导致对瓦斯及相关事 故 的预防能力降低[ 2 ] 。 2 传统的瓦斯巡检系统无法真实反映瓦斯巡 检员的瓦斯检测操作过程 ， 瓦斯巡检员有条件偷懒 及作弊 ， 如让其他员工代刷地点标志卡 ； 现场需要人 工测 量 光学 瓦斯 检 测 仪 的数 据 ， 没 有 通 过 实 际 测 量 ， 凭借经验直接填写等等。 3 传统的瓦斯巡检系统中采用的便携式瓦斯 检测仪屏幕小 、 按钮少 ， 井下实 际操 作时人性化不 够 ； 存储数据项固定 ， 涉及其他数据需求时， 还需要 在 携带 的瓦 斯巡 检 本 上 记 录 ， 系统 扩 展 性 及 灵 活性 很 低 。 4 按照 煤矿安全规程 及 国家 2 0 1 5年开始 的新型监控系统升级改造需求 ， 瓦斯巡检数据必须 与监控系统数据进行 比对才会体现价值 ， 且这个 比 对越及时 ， 越可 以把事故风 险扼杀在萌芽状态 ， 显 然 ， 传统瓦斯巡检系统是无法做到的。 为 了解 决 上 述 问题 ， 瓦斯 巡 检 系统 至 少 还需 要 具备井下现场不同巡检点数据可动态设定 、 现场 即 时数据上传、 现场防伪取证 、 现场就地数据分析及比 对 的功能 。 本 文设计 的煤矿 智能 分体 式瓦 斯巡 检 系统 由本 质安全型巡检记录仪、 本质安全型便携式多参数瓦 斯检测仪、 身份卡、 地点卡、 井下本质安全型无线传 输 基站 、 地 面瓦 斯 巡 检 服 务器 等 组 成 。 系统 通 过 巡 检记录仪 自动采集便携式瓦斯检测仪 的数据 ， 及时 指引瓦斯巡检员 的行走路线及动态反映巡检过的工 作 内容 ， 支持根据预先设定数据项 目录入人工测量 的数据 。巡检记录仪支持对每个瓦斯巡检点进行拍 照取证 且 实时 对采 集 的数 据 进行 就 地 比对 ， 及 时通 过井下无线网络将相关数据上传至地面瓦斯巡检服 务器 ， 服务器可在井下 瓦斯巡检过程 中根据数据发 出预警 ， 地面管理人员也可 以通过 P C端 网页 即时 查看 瓦斯 巡 检 执 行 的 动 态 情 况 。 系 统 工 作 示 意 如 图 1所示 。 地面 井下 身份 卡 登 录 H 丁 巡检 记录仪 漏检、空班 脱 岗报 告 井下巡检点检测 l ● 磊 鬲 丁 1 ． 通 过巡检 记录仪 刷井下巡检点地点 卡。确认巡检地点 2 ． 通过便携式瓦斯 检测仪采集数据 3 ． 便携式瓦斯检测 仪数据通过蓝牙传 输到巡检记录仪 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 _ 。 _ _ 。 - ● - 一 多种方式呈现 I 瓦斯检测结果 l 图 1 煤矿智能分体式瓦斯巡检 系统工作示意 目 一 8 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 2系统主 要模块 煤矿智能分体式瓦斯巡检系统在计划 、 执行、 取 证 、 数据分析 、 异常处理 、 结果对 比、 瓦斯巡检报表 、 通知提醒等每个瓦斯巡检工作环节都建立了相应的 功能模 块 引， 如 图 2所示 。 图 2煤 矿智 能分 体 式 瓦斯 巡 检 系统 功 能 模 块 2 ． 1 瓦斯巡检 计 划 系统通过预置区域、 路线 、 人员的方式对数据进 行存储分析 ， 计算出精确的瓦斯巡检地点 、 时间及人 员 ， 并推导出未来一段时间内的巡检安排 ， 简化 了瓦 斯巡检管理人员 的瓦斯巡检安排。 2 ． 2 瓦 斯 巡 检 执 行 瓦斯 巡 检 执行 是 整 个 系统 最 关键 的业务 点 ， 结 合巡检记录仪及便携式瓦斯检测仪 ， 采用不同于传 统瓦斯巡检系统的执行流程 ， 解决了传统瓦斯巡检 系统无法从根本上杜绝作弊行为的问题 。瓦斯巡检 执 行流 程如 图 3 所 示 。 瓦斯巡检员领取 l 巡检记录仪 f ■ 巡检 点刷地 点卡定位 便携式瓦斯检测仪 自 动检测数值， 并通过蓝牙传输 到瓦斯巡检记录仪 巡检记录仪 上传数据 二]二二 出井口刷身份卡 交还巡检记录仪 斯超 两 ＼／ I N 便携式瓦斯 检测仪声光报警 巡检记录仪展示 瓦斯超 限处理 指 导方法 图 3现 场 瓦斯 巡 检 执 行 流 程 2 ． 3 异 常取 证 瓦斯巡检员通过便携式瓦斯检测仪对工作 面、 局部通风机 、 巷道情况 、 瓦斯巡检数据采集点进行拍 照记录， 反映井下瓦斯异常情况 ， 为瓦斯异常分析处 理提 供有效 依据 _ 4 ] 。 2 ． 4数 据 分 析 系统对瓦斯巡检数据进行统计分析 ， 提取异常 信息并发出报警 ， 为用户生成各项巡检数据 、 人员 出 勤、 瓦斯巡检统计结果 ， 减少人工分析 的工作量 ， 提 高数 据 的精 确度 。 2 ． 5异 常处理 当瓦斯超限时 ， 便携式瓦斯检测仪立 即发出报 警 ， 系统第一时间将报警信息分别传给用户 P C客 户端 、 用户手机 瓦斯巡检通 ， 让用户及时了解报警 信息， 采取处理措施 。 2 ． 6 结果 对 比 系统对瓦斯巡检各项结果记录进行横 向、 纵向 对 比 ， 生 成分 析 曲线 ， 提 供 给用户分 析处 理 。 2 ． 7瓦斯 巡检报 表 系统针对瓦斯巡检数据、 人员出勤等数据生成 瓦斯巡检班／ 日报表及人员出勤报表 ， 并根据应用部 门需求 定 制相应 报表 。 2 。 8通知提 醒 系统除了将巡检结果信息展示 到 P C端之外 ， 还定制瓦斯巡检 A n d r o i d手机客户端 ， 以便及 时将 瓦斯巡检结果通过各种终端通知到用户。 3系统 主要特 性 1 分体式设计为用户提供 多种组合 ， 有效搭 配 。巡检记录仪与便携式瓦斯检测仪分体设计 ， 方 便用户测定巷道角落、 顶部、 点等不同位置的气体数 据 。用户可根据不 同应用需求搭配相应的便携式瓦 斯检测仪 ， 减少器材费用 。 2 巡检记 录仪为安卓智能系统， 通过巡检记 录仪对采集的数据进行就地汇总及分析 ， 直观展示 给用户 ， 提高工作效率l_ 5 ] 。 3 利 用 巡 检 记 录 仪 的 拍 照功 能 完 成 防伪 取 证 。瓦斯巡 检客 户端 可针对 每一 巡检 点及检 查情 况 进行拍 照 取证 ， 实现 瓦斯巡 检监督 ， 同时为异 常分 析 提供有效证 明。 4 通过无线网络实现了数据的快速上传 。便 携式瓦斯检测仪通过无线网络将瓦斯巡检数据及时 上传给服务器 ， 无需等待瓦斯巡检员上井传输。 5 实现瓦斯巡检安排一键化。系统预置瓦斯 巡检安排 ， 用户无需 每 日对各个巡检 区域依次进行 人员排班 ， 只需一键确认就可 自动进行排班。 6 多维度数据统计分析。系统分别对瓦斯巡 检数据 、 人员出勤数据、 瓦斯巡检点数据进行 横 向 同类数 据 、 纵 向 历史 数据 统计 分析 。 第 4 2卷 第 8期 2 0 1 6年 8月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ． 8 Au g ． 2 0 1 6 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 8 0 0 0 9 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 8 ． 0 0 3 孙维 ， 刁冬梅． 基于 一 OTD R技术 的带式输送机托辊故障检测口] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 8 9 - 1 2 ． 基于I f ’ 一 O T D R技术的带式输送机托辊故障检测 孙 维 。 ， 刁冬梅 。 1 ． 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆4 0 0 0 3 7 ；2 ． 中煤科工集 团重庆研究院有限公司 ， 重 庆4 0 0 0 3 9 ； 3 ． 重庆 大学 光 电技 术及 系 统教育 部 重点 实验 室 ，重庆4 0 0 0 4 4 摘要 针对现有 带式输送机托辊故 障检测方法准确率及效率低等 问题 ， 提 出一种基于 一 0 TD R技术的 带 式输 送机托 辊 故 障检 测方 法 。该方 法利 用相 干脉 冲光 的后 向瑞 利散 射 对托 辊 的振 动信 号 进行 检 测 ， 从 而 实现对异常托辊的识别和定位。实验及测试结果表明， 该方法能够实现带式输送机托辊故障检测， 故障定位 误 差不 大 于 5 m。 关 键词 带式输 送机 ； 托 辊 故 障检 测 ；相位敏 感光 时域反 射计 中图分 类号 TD 6 3 4 ． 1 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 6 0 8 0 3 0 9 5 8 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 8 0 3 ． 0 9 5 8 ． 0 0 3 ． h t m1 Ro l l e r f a u l t d e t e c t i o n o f be l t c o n v e y or ba s e d o n q - OTDR t e c hn o l o gy S U N W e i ，DI A O Do ng m e i 。 1 ． S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f Ga s Di s a s t e r Mo n i t o r i n g a n d Eme r g e n c y Te c h n o l o g y，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 3 7 ，C h i n a ；2． CC TEG Ch o n g q i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 3 9 ，C h i n a ； 3． Ke y La b or a t o r y o f Opt oe 1 e c t r o ni c Te c hno l o gy a nd Sy s t e ms，M i ni s t r y o f Ed uc a t i o n， Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 4 4，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r l o w c or r e c t n e s s a nd e f f i c i e nc y of e xi s t i ng r o l l e r f a u l t de t e c t i o n me t ho ds o f be l t c o n ve yo r ， a r o l l e r f a u l t d e t e c t i o n me t h o d o f b e l t c o n v e y o r b a s e d o n q 0 - OTDR t e c h n o l o g y wa s p r o p o s e d．Th e me t h o d u s e s b a c k wa r d Ra y l e i g h s c a t t e r i n g o f c o h e r e n t p u l s e l i g h t t o d e t e c t v i b r a t i o n s i g n a l s o f r o l l e r ，S O a s t o 收稿 日期 2 0 1 6 0 4 0 6 ； 修 回 日期 2 0 1 6 - 0 6 2 2 ； 责任编辑 李明。 基金项 目 工业与信息化部 2 0 1 4年 国家物联 网发展专项资金资助项 目 工信科科 函 2 0 1 4 ] 3 5 1号 。 作者简介 孙维 1 9 8 0 一 ， 男 ， 陕西澄城人 ， 工程师 ， 主要从事煤矿安全监控和物联 网技术研究工作 ， E ma il s d wO 0 1 1 6 3 ． c o m。 7 实现 “ 一 通三 防” 记 录 的 自动化 管 理 。系 统 对采集 的瓦斯 、 温度 、 一氧化碳 、 硫化氢等数据 自动 进行记录、 整合、 处理 ， 形成符合矿上安全工作要求 的通 风瓦 斯 台账报 表 。 4 结语 针对传统瓦斯巡检 系统存在的问题 ， 设计 了煤 矿智能分体式瓦斯巡检系统。该系统将巡检记录仪 的数据处理 、 拍照取证 、 数据传输 的优势 ， 便携式多 参数瓦斯检测仪 自动数据采集功能及井下无线传输 网络有机地结合在一起 ， 已在多个 煤矿井下得到应 用 ， 堵住 了煤矿瓦斯巡检工作中的漏洞 ， 提高了煤矿 瓦 斯巡 检工 作 的效率 。 参 考文献 I- 1 ] E 2 3 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 孙继平． 电气 火源 引起 的特 别重大 瓦斯爆 炸事故 案例 分析I- J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 2 ， 3 8 2 1 - 5 ． 魏引 尚， 常 心坦 ． 瓦斯在通风巷道 中流动分布情 况研究 [ J ] ． 西安科技大学学报 ， 2 0 0 5 ， 2 5 3 2 7 1 2 7 3 ． R AP P AP OR T T S ． 无线通信 原理 与应用[ M] ．蔡 涛 ， 李旭 ， 杜振民 ， 等译 ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． MT ／ T 1 1 1 5 2 O 1 1多基 站矿井 移动 通信 系统通 用技 术条件I s ] ． 田超． 以 An d r o i d平 台为基础 的企 业移动 应用 开发框 架开发 [ J ] ． 信 息技 术与信息化 ， 2 0 1 5 ， 4 3 3 3 8 3 9 ．