下井总人数超员预警系统研究
时间：2020-11-30 10:03:37 来源：达达文档网 本文已影响 人 
朱礼建 庄付永 王维维
摘 要：诸多煤矿事故原因显示，下井总人数超员即探矿人数不合理是导致煤矿事故频发的主要因素之一。鉴于各种不可抗力难以人为控制，到如今，安全管理方法即BBS为安全专家所推荐，越来越多地应用到煤矿下井安全管理之中。本文针对煤矿安全管理中人员安全的管控，根据已有的国内外相关理论研究和实践经验，结合煤矿实际生产管理条件和相关的安全控制规定，研究并探讨了这一系统实际运行的可能性。利用现有的KJ936人员位置监测系统，在井口增加LED显示设备，能够实时显示井下各区域的人数及井下总人数，当井下总人数达到限制人员总数时，能够对即将下井的人员进行语音提示并报警，以到达管理人员对下井总人数的实时监控，同时新编制一套LED显示软件，同够根据矿方的要求，通过勾选的方式，达到显示矿方需要显示的信息。
关键词：安全管理方法 超员预警系统 煤矿安全管控
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（a）-0154-02
1 研究背景及意义
根据近几年的调查统计情况显示，平均每年度因煤矿事故而伤亡的比例和人数有下降的趋势，但是根据国际计算标准，以每百万吨为单位计算，煤矿事故死亡率高于发达国家。并且由于煤矿业的职业特殊性，这一行业的事故发生率和事故伤亡率远远高于其他行业。由此可见，减少煤矿事故的伤亡率，尤其保障下井煤矿工人的安全是急于研究探讨并解决的问题。
科学技术日新月异，煤矿产业整体设备的安全可靠性能也得到了大大提升，运作条件也有所改良，整体环境得到了大大的优化。在法律法規层面，相关政策规定逐渐健全，但是在实际的应用过程中由于各种不可抗因素和人为因素的限制，安全管理还没有得到很好的落实与管控。经过许多专业学者的研究发现人为因素如管理失误、主管侥幸心理等所导致的煤矿安全事故占比近90%。所以能否对煤矿产业的人为安全隐患进行有效控制是决定事故发生率能否降低的关键因素。
现如今，有关煤矿产业安全监管的相关理论研究逐渐丰富，但是，在实践应用过程中，未能建立起下井总人数超员预警系统，相关理论只是纸上谈兵，没有形成适用于产业应用的科学系统。究其原因则是缺乏科学性和系统性，没能利用信息系统进行整体规划，要实现有效的井下安全监管体系就要将理论研究的方法和实践应用技术相结合，并结合信息技术和安全管理技术，融合发展，规划出一套系统的井下员工超员预警监管系统。
煤矿职工超员预警系统从KJ936人员位置监测系统出发，结合目前计算机网络技术，对煤矿职工的超员行为进行管控和预警。这一系统的优势在于能够为井下员工超员进行管理和预警，反映安全状况，规范井下行为，提高煤矿企业的安全生产绩效。所以，煤矿职工超员预警系统对我国煤矿企业具有重要的现实意义和工程应用价値，主要表现为：实现煤矿企业安全管理的信息化建设，能够及时发现不规范行为，对行为进行规范和监管;集成科学有效的人为事故防范体系，能够根据提供的预警结果充分采取多角度的防范措施和解决办法;推动工程领域行为技术的应用，为井下安全监管提供丰富的实践基础，推动理论研究进一步丰富;有利于煤矿生产的可持续发展，减少安全隐患，降低事故发生率，从而减少伤亡率，提升煤矿行业整体安全性。
2 国内外研究现状
2.1 国外研究现状
世界上许多国家（主要集中于发达国家），有关煤矿安全事故发生率保持在较低水平，总体保持良好的趋势。许多研究者开始向导致事故发生率的深层次原因进军，比如难以控制的人为原因，致力于寻找更加完备的预警系统。针对人为因素而构建的预警系统已经成为诸多方法中较为理想的方法，这一预警机制可以实时反映人员的行为，能够进行有效的安排调整，及时进行规范，防止危险行为的发生，从而提高企业整体的安全生产绩效。
2.2 国内研究现状
国内学者于1987年，在中国安全管理学术讨论会上将“安全行为学”正式定为一个研究领域。我国行为安全管理的应用研究在运输、石化及建筑行业起步较早，对于煤矿行业的行为安全管理研究，在经历多年的发展后也取得了相应的成果，主要包括：任玉辉等学者设计出的基于前因-行为-后果（ABC）分析理论的煤矿安全管理系统方法;贺凌城等人在太原某煤矿进行的BBS应用试验，结果证明BBS方法能够有效纠正人的不安全行为;尹香菊等对行为安全观测技术体系进行了深入、系统的研究，并将其用到某试点矿的9个工种进行观测试验，结果8个工种安全行为次数都有所増长;菜继祖等结合ABC分析理论，将BBS实施流程应用于王庄煤矿后，企业的“三违”率、人为隐患工伤率和设备维修率都呈下降趋势，安全行为改进程度提高10%以上。
以上论述可见，我国的煤矿安全问题管理虽然已经开始了信息化数据化的改变，但综合来看，大多都是滞后处理，而鲜有预警处理，虽然有关于下井安全的行为规范和历次安全记录，但是只是作为参考依据，并不能用于防患未然，换句话说，井下煤矿超员预警还没有得到广泛的应用，即使有也只是停留在理论技术层面，并未展开实践应用。因此，亟待加快煤矿职工超员预警体系的信息化建设步伐。
3 下井超员系统设计
据了解，随着开采深度加大，冲击地压灾害日益增多，各采掘工作面临着生产限员的压力，能最大程度的控制煤矿危险区域人数，显得越来越迫切。通过安设防冲栅栏门，并设立专门的防冲工作站，以固定发放手牌的个数统计进入防冲区域人员人数，由于人员进出频繁，防冲管理人员工作量大而且繁琐，经常出现手牌与限员人数不匹配，登记表与以上两项不统一的现象。于是，现根据下井人数不得超过800人的规定，自行开发了一套下井总人数超员预警系统。
下井总人数超员预警系统的工作原理是通过扫描对人员数量进行整体把握，并根据现场的具体情况对限定人数进行说明，把二者数量进行比较，如果下井人数超过了限制人数，就会发出警报声。同时，上传到井口等候室的人员控制报警装置就会发出蜂鸣声，把罐工及时通知超员人员升井，解除报警。
试验前期，通过人体感应的传感器，采用的热释放红外传感器，但是由于信号发散，对群人员流动，无法做到精确监测，最终选择红外对射传感器，由于编程过程中需要判断人员是进还是出，需要增加一套红外对射传感器，以便在程序中添加标志位。采用了两套红外对射开关，一组安装在门内，一组安装在门外。
当门外传感器触发，如果门内传感器不触发，系统不会自动加1（判断进），当门内传感器触发，如果门外传感器不触发，系统不会减1（判断出），当两个传感器均触发，如果两个传感器触发间隔为150ms内，系统就会进出加减动作，在实际应用中，两个传感器安装距离为300mm（间距不小于150mm，防止紅外对射开关互相干扰），栅栏门设置为一次进1人，系统检测周期为150ms，因为人体叠加、携带物料都有可能触发传感器。
通过人体感应红外对射传感器，将信号传输到单片机I/O口，单片机通过程序对信号进行处理判断，对外围电路进行驱动控制语音广播报警，实现对采掘防冲危险区域人数进行控制预警。实现了当下井总人数超出达到预定的限值时，能够实时的将相关数据反映到井口LED屏上，同时当再有人员需要下井通过唯一性闸机时，系统能够语音提示“请注意，下井人数已超员暂停检测”同时闸机联动关闭，使人员不得通过。
4 结语
下井总人数超员安全预警系统能有效保证煤矿工人的人身安全和煤矿企业的财产安全，是一种新型的以行业特殊安全信息为基础的安全信息管理平台，这一系统通过数据化的手段提供有效的井下安全信息，反映真实的安全状况，有效保证了井下煤矿作业的安全性，提高了安全防范措施的信息性和技术性，及时报警不安全行为，提高煤矿行业整体的安全性，对安全管理进一步完善具有重大意义。但这一安全预警系统属于新兴系统，还存在一些不足尚未解决，因此，后续的研究应着重从以下两个方面入手进行系统研究：
（1）考虑将该下井总人数超员预警系统与微信公众号相结合，更好地实现远程查询预警功能，为矿井监控当班入井人员工作提供便利。
（2）针对煤矿行为安全管理与预警移动终端的设计与开发，已归入下一阶段的研究任务。
参考文献
[1] 聂百胜，彭斌，范宏.矿山无线安全监测预警系统设计及关键技术[J].煤炭科学技术，2016（7）：53-58.
[2] 龚剑，欧阳治华.基于Web网络技术的矿山安全预警系统及应用[J].金属矿山，2010（7）：150-152，179.
