一种矿用智能型数据记录仪设计

刘 芬

中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039

一种矿用智能型数据记录仪设计

刘 芬

中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039

为提高煤矿信息化建设水平，文章设计了一种辅助煤矿安全生产的智能型本安数据记录仪。该记录仪能够采集及传输数据、语音、图像信号，特别适用于煤矿井下现场三违信息记录，环境参数记录，井下作业人员身份信息检测，井下巡更记录，井下设备资产管理及无线语音通讯的场合，能够做到信息无线传输地面监控中心及离线存储，可以为煤矿安全生产管理提供有效的数据分析，这对减少及避免煤矿安全事故的发生具有重大意义。

智能型；记录仪；识别卡；WiFi

0 引言

传统的煤矿安全隐患防范工作主要依靠经验，大多数采用手写的方式来进行现场记录，上井后填表，汇总后再落实的管理模式，安全防范措施不能及时上报，隐患的处理也不能做到有错即查，有错即改，隐患不能第一时间排查解决。再加上缺乏有效监督管理，导致出现巡检员不去巡检现场而进行编造记录的现象，这就给异常情况的及时发现和处理带来了安全隐患[1-2]。

本文设计的智能型本安数据记录仪具有适用于煤矿井下应用的本质安全电池及防水防尘外壳处理、三违人员违规现场取证信息记录上传及查询功能、井下环境参数信息记录上传及查询功能、下井作业人员识别卡工作状态检测功能、下井作业人员巡更轨迹信息记录上传及查询功能、井下设备资产管理功能、蓝牙通信功能、WiFi语音通话功能、图片采集及无线传输等功能。实现了对煤矿井下巡更违规作业、现场环境记录等信息及时传输到地面监控中心，使得监控中心可以及时、准确地对数据进行分析和处理，可以有效地避免安全隐患的发生。

1 整体设计思路

本文设计的智能型记录仪有井下三违信息记录、环境参数记录、身份信息记录、井下巡更轨迹查询、设备资产管理等主要功能，同时，具有WiFi语音及传输、蓝牙通信、图片采集等辅助功能，其整体设计功能框图如下图1所示。

本文所设计的馈电状态传感器，其传感头部分采用后者的方式制作而成，即传感器的两个电极内部经一个测量电容连接。

2 主要功能组成

2.1 三违信息记录

煤矿“三违”是造成安全事故不可忽视的根源之一，单人岗位及流动作业人员历来是煤矿安全管理的薄弱环节，规定了跟班负责人对单人岗位和流动作业人员管理，每班进行巡查，并对其安全程度进行评价记录，通过这项措施，可以使煤矿零星事故得到较好控制。只有这样从行为控制角度，落到实处，实时纠正，统计分析，才能从根本上把煤矿的安全风险降到最低程度，实现安全长效发展[3]。

本文设计的记录仪一改国内以往用笔和纸来进行现场记录，上井后填表，汇总后再落实的传统管理模式，减少安全信息不能及时上报，隐患不能第一时间排查闭合等重大难题。该记录仪可以对三违人员违规现场取证信息记录及时上传，并将记录的结果进行统计分析。主要从违章指挥，违章操作，违反劳动纪律三个方面对煤矿井下作业人员违规行为详细描述记录，分类统计违章部门、人员姓名，对现场情况进行拍照取证、存储并通过WiFi无线传输的方式上传地面监控中心，如果井下未覆盖WiFi网络，记录仪可以将记录数据保存，在地面可通过WiFi网络上传监控中心。通过把煤矿“三违”行为隐患纳入安全隐患排查治理的工作范围，研究分析记录仪上传“三违”信息发生原因，采取相应措施进行治理，能够有效消除煤矿“三违”现象，对安全隐患进行预警，真正做到实时监测安全，实时处理安全信息的原则，从而提高煤矿安全信息的管理水平。“三违”信息记录操作界面如下图2所示。

2.2 环境参数记录

煤矿井下环境的复杂多样性导致其突发事故具有一定的随机性和不确定性。尤其是在瓦斯检查方面，还存在漏洞，瓦检员的空班漏检就是一个很重要的原因。因此，专职瓦检员的巡检仍然是发现瓦斯事故隐患的最可行、最可靠的措施和手段。

本文设计的记录仪在值班人员巡检过程中形成电子数据检查报告，可以对周围环境中例如瓦斯、一氧化碳、硫化氢、氧气等气体传感器参数浓度分类进行在线记录并存储，对于异常数据可以对现场进行拍照记录并通过无线网络及时上传地面监控中心调度处理，对于没有网络的环境可以进行离线存储，上传地面监控中心的数据会备份到数据库中，通过对这些数据进行科学的分析归纳，总结其中存在的规律，能为预测事故和危机的发生提供强有力的数据支持。环境参数记录操作界面如下图3所示。

2.3 身份信息记录

人是井下作业的主体，为提升生命安全保障，必须加强煤矿井下作业人员安全管理，提升矿工的安全意识，切实增强安全生产自觉性，监督每一位井下作业人员必须携带识别卡才能正常入井进行作业，为安全生产工作打下坚实的基础[4]。

本文设计记录仪可以对井下对作业人员识别卡进行抽检，对识别卡工作状态进行检测，可以间接监督每一个井下作业人员携带识别卡是否欠压，是否坏卡，是否未携带识别卡违规作业等，避免识别卡在紧急情况下不能及时被呼救撤离导致安全事故的发生；对于违规作业的人员可以直接通过记录仪扫描识别卡的方式记录该矿工相关工作信息，并采集现场图片进行取证，避免证据不足产生纠纷及争辩；也可以通过对记录仪RFID无线收发功率进行调节，统计在一个特定区域内作业人数。身份信息记录操作界面如图4所示。

2.4 井下巡更记录

传统的井下设备巡检和记录，因为缺乏有效监督，难免出现“守而不巡，巡而不检，检而不记，记而不析，析而不处”的现象，这就给异常情况的及时发现和处理带来了安全隐患。如何解决对一线巡更检查人员管理监督，杜绝空班、漏检、误点现象发生，有效防止巡更检查人员侥幸心理和搞形式走过场瞎编记录的行为，这就需要靠信息化的手段辅助监督管理[5]。

本文设计记录仪能够将下井作业人员巡更轨迹信息记录上传，持机人进行身份ID识别后，可通过读卡器读取有源或无源标识卡信息，自动配合读卡时间形成巡更报表，巡更检查人员经过每一个需要记录环境参数的区域，记录仪都会通过无线通信方式记录该区域地址信息，当巡更检查人员巡更一遍所有区域，地面监控中心或记录仪即可查询该人员当班下井巡更经过区域；这样可以避免巡检员对巡检点的遗漏，督促巡检员更好的完成本职工作。在有网络的环境下，地面监控中心能够实时跟踪查询巡更人员巡更轨迹；没有网络的环境下，记录仪可以离线存储巡更人员巡更轨迹，在地面可以通过无线方式上传监控中心，对历史巡更轨迹进行验证，这就有效避免偷检漏检行为的发生。

2.5 设备资产管理

随着煤矿信息化采煤技术水平不断提高，机电设备在煤炭开采生产过程中的地位与作用越来越大，而煤矿企业都太过于关注煤炭产量，而忽视对煤矿机电设备的管理和维护，大多数煤矿企业把机电设备只是视为一种辅助生产的工具进行管理，同时，煤矿机电设备管理维护中存在着诸多问题，其根源在于缺乏科学的信息化管理手段，正是因为对煤矿机电设备管理和维护重视不足，导致了机电设备的管理和维护工作不能及时落实，待问题出现时重视，为时已晚，间接影响煤矿企业正常生产[6]。

本文设计的记录仪支持井下设备资产管理，可以通过基于WiFi无线传输平台实现设备跟踪查询、移交状态查询、申领状态查询、报废状态查询及巡检周期查询等功能。针对于每一个要管理的设配配备一个RFID标签以唯一标识此设备，此标签与设备绑定以用来确定此设备的身份参数。通过记录仪对RFID标签的管理间接实现了对设备的管理。这就为煤矿企业提供了灵活方便的多种管理模式，包括新设备跟踪、损坏设备跟踪、待检修设备跟踪和设备维修时间、原因、责任人等信息记录，使煤矿管理人员可以实时掌控井下设备流动运行情况，大大简化井下设备管理流程及节约设备维护处理的时间，提高煤矿生产效率。

3 结论

本文设计的智能型数据记录仪通过对煤矿井下三违信息、现场环境参数、作业人员身份信息、巡更轨迹等信息记录并及时传输到地面监控中心，使得监控中心可以及时、准确地对数据进行分析和处理，有效地避免了煤矿作业过程中安全防范措施不能及时上报，隐患不能及早排查处理的情况，通过局域网，各级领导也能够及时了解现场数据以及巡更人员巡更轨迹，防止巡更人员漏检，同时根据查询历史信息预测重点防范地点、区域，为及时准确的做出各种决策提供可靠的依据。

[1]孙维，汤朝明，郭海军.一种便携式矿用本安型信息记录装置：中国，CN203175619U[P].2013-9-4.

[2]郭玉印，郑胜利.瓦斯智能巡检系统在阳城煤矿的应用[J].煤矿现代化，2010，5：84-87.

[3]庞景波.安全隐患排查治理规范化操作的研究与实践[J].中国煤炭工业，2012，2：40-41.

[4]郭海军.矿井人员定位系统中标识卡唯一性检测装置设计[J].工矿自动化，2012，38（6）：4-6.

[5]何世强，刘岩.瓦斯巡检监管系统在方山新井安全管理中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2013，12：138-140.

[6]张光明.煤矿机电设备管理维护问题浅析[J].科技风，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

十二五重大专项课题：低浓度煤层气浓缩和安全输送技术及装备，项目编号：2011ZX05041-004

刘芬，硕士，工程师，毕业院校：重庆邮电大学，研究方向：科研项目管理