智能化技术在矿山安全管理中的应用实践

鄢德波 ，刘子强，吴玓文 ，陈功

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012； 2.国家金属采矿工程技术研究中心， 湖南 长沙 410012； 3.湖南省智能矿山工程技术研究中心， 湖南 长沙 410012； 4.湖南柿竹园有色金属有限责任公司， 湖南 郴州市 423037))

矿山智能化在信息技术的基础上飞速发展，逐步形成了以信息化、虚拟化、网络化、集成化、智能化为一体的综合系统，其基本特征是矿山时空信息数字化，矿山设备及作业自动化、智能化，职能部门管理和决策的数字化、智能化[1-4]。《有色金属行业智能矿山建设指南（试行）》建议的智能矿山技术架构如图1所示[5]。

图1 有色金属智能矿山参考架构

矿山的安全管理工作点多面广，加上矿山井下环境复杂，生产条件相对恶劣，通信设施不够完善，日常安全管理工作难度大，传统的管理方式存在效 率低、难以实施跟踪等缺陷，难以满足智能矿山建设的需求。信息技术的快速发展给矿山的安全管理工作带来了新的方法和手段，通过智能化技术能够为矿山的安全管理提供有力的支持。本文以某矿山安全管理信息化系统建设为例，探讨智能化技术在矿山安全管理中的应用及效果。

1 矿山企业安全管理存在的问题

国家对矿山安全生产日益重视，颁布了一系列的相关法律和执行标准，要求矿山切实加强安全生产的防范措施，准确、快捷、及时地履行矿山安全监管职能，保证抢险救灾、安全救护的高效运作。

目前矿山企业在安全管理中普遍存在如下问题：

（1）安全管理工作点多面广，矿山企业的生产单位涉及地表和井下，地表分布范围广，井下生产中段多风险隐患；

（2）安全管理手段单一，传统的矿山安全管理仍以人工巡视记录为主，信息通知还停留在手写打印、人工传达的阶段；

（3）安全管理效率低下，缺乏监管工具，矿山安全管理流程以纸质台账流转为主，信息通知不能及时上传下达。

2 智能化安全管理关键技术

2.1 远程监控技术

利用安装在提升机、通风机、空压机、排水泵、胶带运输机等装备上的电流变送器、电压变送器、温度传感器、振动传感器等监测传感器，以及电控阀、PLC控制柜等控制元器件，通过基础通信网络将矿山装备的运转参数传输至矿山集控室，同时将控制指令下发至装备端，达到矿山装备系统的自动化运行和远程监测监控。

2.2 工业以太网

工业以太网是一种依托国际标准，专门针对工业生产而建设的开放式网络系统。工业以太网与普通以太网相比，其显著特点是介质访问控制层及逻辑链路控制层设计得更加合理，从而保障网络的高利用率、高实时性和高抗干扰能力，与此同时它还具备工程造价低的特点，这些优点完全切合矿山企业生产监测和系统控制的数据传输要求[6]。

2.3 无线通信系统

目前矿山移动通信系统有很多种，应用最为广泛的是WiFi无线通信系统。鉴于井下作业面分布范围广、受爆破影响大、有线通信覆盖范围受限的困境，WiFi无线通信系统以其覆盖范围广、组网便利、维护简单、造价低等优点，为矿山井下的实时通信联络提供了可靠的信息传输保障。

2.4 矿山管理信息系统

矿山管理信息系统是结合采矿行业的特殊需求而研发的一套软件平台。基于对传统矿山行业生产管理业务流的梳理和简化，通过信息化手段采集生产相关的人员、装备、材料、环境和能耗等数据，通过数据清洗、数据挖掘和数据分析，为企业领导提供决策支撑，为一线生产管理人员提供便利，可极大提高生产管理效率，实现管理流程的透明化。

3 应用案例

某矿山建设应用了一套安全管理信息系统，该系统将安全管理工作流程化、规范化，所有安全工作的流程和细节环环相扣，并实时监督控制。安全管理工作的各个环节和各类细节，在系统里可以看、查、管；可以比对、分析，也可以记录和督促。可减少人为的疏漏，有效掌握安全工作的主动权。利用智能手机作为安全管理人员的重要辅助工具，运用在人员管理、现场作业管理、危化品管理、安全设备巡查等各个方面，采集的数据实时上传和下发，实现了安全管理的自动化、系统化、智能化。

3.1 系统架构

安全管理信息系统的基础架构采用基于BWAD（浏览器+Web应用服务器+数据库）的三层体系架构，完美兼容目前主流的Windows、Linux等操作系统[7]。

BWAD架构的特点十分显著：

（1）系统结构简单，采用B/S架构，取消了传统的客户端，极大降低了系统的维护量；

（2）硬件配置灵活，三层结构可以根据各自的运算需求选配合理的硬件，在确保系统性能可靠的同时又降低了系统的建设运行成本；

（3）程序开发便利，在系统的开发过程中，三层B/S结构相对独立，每一层都可以采用最符合各自需求的编程语言，而且可以同时进行开发工作；

（4）安全管理严密，三层结构针对使用者的识别机制是分别构建的，系统应用和相关数据的存取权限同样能够分别授予，这样可以最大程度上确保信息安全。

3.2 系统功能

（1）安全隐患排查治理闭环工作流系统。在PC端和手持终端上，按工作流和职能分工，实现信息上报和下发。安全检查、排查隐患进入系统永久保存，可以统计和分析、评比和排序，或专项整治。在系统内，安全相关的信息通过手机短信、邮件、OA等多种方式发布至相关部门和人员，检查结果和整改的信息也会通过平台进行反馈。系统可根据设定要求，在规定时限内进行提醒和督促。

（2）外包队伍及员工监管。建立外包队伍的详细档案，对其资质、诚信及相关的重大事项进行记录。建立外包队伍的员工个人资料，对其资格证、上岗证进行管理，实行员工电子发证制度。建立外包员工的准入制度，并通过手持机进行随机核查、比对，杜绝员工在资格证、上岗证的弄虚作假和冒名顶替。

（3）违章行为监管及规章制度发布平台。监管违章作业，通过手持机随机进行现场无外界干扰的处罚，建立处罚管理平台，加强作业行为规范管理。建立规章制度的统一发布平台，在平台上实现发布、更新和通知。

（4）培训知识库。建立矿山的各类安全知识库，实现按条目和关键字检索，并定期更新升级。建立培训系统，对外包队伍和企业员工进行系统的培训，逐步提高外包队伍和企业工作人员的职业技能和安全意识。

（5）安全教育培训系统及特种岗位人员管理。组织成立在线教育培训班，选择培训课程和培训人员，系统自动提示参培人员在规定期限内 自主完成线上培训学习。对矿山企业的特种作业人员进行资格证档案管理，并有针对性地组织特岗培训，对其资证的期限、再培训等进行有效管理和记录，并设置自动提醒功能。智能手持设备对作业区域内员工安全卡进行扫描，对员工信息进行调阅、档案和相片比对，强化一致性，杜绝外包队伍的弄虚作假，加强对特种作业岗位的规范管理。

（6）危化品追踪管理。为危化品配备专用电子标签，建立电子档案，通过手持移动设备进行全程追踪管理。

（7）重要设备巡查。对企业的重要设备建立电子档案，在工作过程中利用智能手机终端对重要设备进行巡更和状态检查。

4 总结

利用智能化技术构建矿山安全管理信息化系统是响应国家号召，助力矿山安全生产的重要举措。系统对矿山安全管理提供先进的技术工具，可实现隐患排查治理和重点设备巡检等安全管理流程的实时跟踪，对于提高矿山安全管理的科技化、数字化具有重要的现实意义。