张震、李杨勇、王文哲、胡作华
山东唐口煤业有限公司 山东省济宁市 272000
一、立项背景
煤矿安全规程规定，绞车司机必须每班配置两人，一人操作、一人监护。智能化改造前，绞车司机根据信号工所发出的信号，通过操做台来控制变频调速装置，驱动绞车的上提和下放。在提升运输过程中，绞车司机必须时刻坐在操作台前，接收到信号后马上开车。设备的噪声干扰非常大，严重影响了绞车司机的身心健康，绞车司机的劳动强度较大，井下绞车采用人工操作方式（采用三班制，每班两名司机），操作单一、人工效率低，岗位司机需配置8名。为达到了操作方式多样化，具有手动、半自动、全自动多种操作方式，进一步实现了提升系统的数字化、信息化，降低了运输提升成本，最大限度的提高了绞车的提升能力，提高了提升效率，实现了减员增效的目的，特提出“智能化绞车的研究与应用”项目。
二、项目实施过程
1、项目的原理
通过对730采区提升绞车增加信号操作台、PLC控制箱，温度传感器、振动传感器、人员闯入传感器和语音提示信号等设备，采用控制系统优化和上位机远程监控等技术手段，达到了绞车的自动运行。
2、项目的创新点
（1）改变了二人一岗的传统模式，实现了减员增效
通过对730采区提升绞车增加信号操作台、PLC控制箱，温度传感器、振动传感器、人员闯入传感器和语音提示信号等设备，采用控制系统优化和上位机远程监控等技术手段，达到了绞车的自动运行，改变了二人一岗的传统模式，实现了减员增效、降低生产成本的目的。
煤矿安全规程规定，绞车司机必须每班配置两人，一人操作、一人监护。智能化改造前，绞车司机根据信号工所发出的信号，通过操做台来控制变频调速装置，驱动绞车的上提和下放。在生产运输过程中，绞车司机必须时刻坐在操作台前，接收到信号后马上开车。设备的噪声干扰非常大，严重影响了绞车司机工的身心健康，绞车司机的劳动强度较大，井下绞车采用人工操作方式（采用三班制，每班两名司机），操作单一、人工效率低，岗位司机需配置8名。
（2）实现提升机自动化运行
在自动模式下，矿车行进到阻车器前20米，传感器监测到矿车位置，控制箱发出打开阻车器命令，同时绞车电控装置控制绞车慢速行驶。若发出打开阻车器指令3秒后，未监测到阻车器开到位信号，立即停车。若阻车器正常打开，矿车慢速通过阻车器，另一传感器监测到矿车位置确认已通过阻车器，关闭阻车器，矿车缓慢提速到设定速度。沿线挡车栏由跑车防护装置依据绞车位置进行自动控制。
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图1：提升机运行监控画面
（3）实现了对设备保护的智能数字监控
改变了设备原先的运行状态靠人为主观判断的历史，主煤流运输装备智能化运行系统建成后，通过集控平台可对现场的各种保护、传感器、设备的运行参数等进行实施监控，通过数字式的方式对整个系统进行监控，达到了安全生产的目的。
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（4）将绞车和架空乘人装置统一整合至集控平台
实现绞车与架空乘人装置运行互锁，绞车控制系统与架空乘人装置控制系统具有互锁功能，即绞车运行架空乘人装置禁止运行，架空乘人装置运行绞车禁止运行，二者均在停机后给对方允许开车信号，只有在两个系统均在停机情况下方可启动单一系统。
提升机、架空乘人装置运行状态和监控信息上传，地面监控提升机、架空乘人装置运行状态及报警信息。
（5）系统运行安全可靠性及易操作性
系统涉及到的网络安全及权限安全等问题，配备了完善的安全保密措施（如防火墙、防病毒等），保证系统安全稳定地运行；权限安全制定了统一的身份认证体系，以保证越权操作导致的不安全性。 另外，针对煤矿工作人员的技术特点，提供了先进且易于维护的人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等快速工具。
3、实施过程
（1）将采用统一的平台软件，将提升机信号、温度、振动、人员闯入等传感器信号汇聚到地面集中控制平台。通过地面监控中心服务器对子系统的数据采集，在工程师站上完成各子智能化系统的组态，使子系统数据达到有效集成，实现综合监测和控制。在井下各车场设置一台可编程信号箱，控制器选用西门子315系列PLC，同时分别配置千兆光电口交换机一台，从而与矿已有的井下环网及地面控制室交换机组网。
（2）在各车场设置矿用提升信号装置，在各车场操作台设置偏口选择，选择偏口后各车场预警，绞车自动运行，根据设置程序直接到达指定车场。
（3）在上、下车场安装人员闯入传感器，采用语音声光报警，以便于开车前在所监测范围内通知行人。各通道口装设高响度声光报警器，以提示人员在行车过程中不准进入行车巷道。
（4）车房安装振动传感器测量电机、减速机、滚筒的振动信息，振动传感器主要是利用机械振动产生的加速度使传感器内部的晶体受力变形，改变晶体的极化状态，在晶体内部建立磁场，产生电压，计算出产生电压与加速度之间的线性关系，当超出基准值以后，能够在监控画面提示故障报警。
三、经济效益分析
1.投入：730轨道提升机智能化改造投入48万元，根据财务部门提供固定资产明细及性质，该系统折旧期为10年，折算后每年投入4.8万元。
2.节约：234.96万元，具体为：
煤矿安全规程规定，绞车司机必须每班配置两人，一人操作、一人监护。智能化改造前，绞车司机根据信号工所发出的信号，通过操做台来控制变频调速装置，驱动绞车的上提和下放。在生产运输过程中，绞车司机必须时刻坐在操作台前，接收到信号后马上开车。设备的噪声干扰非常大，严重影响了绞车司机工的身心健康，绞车司机的劳动强度较大，井下绞车采用人工操作方式（采用三班制，每班两名司机），操作单一、人工效率低，岗位司机需配置8名。
项目实施后，实现绞车的自动开车，无需专职司机，每年可减少8名岗位司机，每名司机年费用为9.9万元（人劳部提供），降低了工人的劳动强度，实现了减员增效的目的，每年可节约人工费9.9×8=79.2万元。
3.综合效益为：本项目年创效79.2万元-4.8万元=74.4万元。
四、推广应用前景
本项目的实施实现了提升机、信号系统、跑车防护装置和架空乘人装置在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员通过相应的权限对所有设备实时监测和进行控制，实现全矿井主煤流的数据采集、生产调度、决策指挥的数字化，智能化。
系统运行后，设备稳定，传输可靠，系统安全，达到监、管一体化及减员增效的目的，下一步计划将1030轨道提升机再融入到该系统中，实现井下提升运输系统的统一整合。