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摘要：煤礦的機(jī)電安全管理決定了煤礦生產(chǎn)的效率與安全。當(dāng)前，煤礦機(jī)電的安全管理呈現(xiàn)落后趨勢(shì)，在生產(chǎn)中暴露出不少缺點(diǎn)。為了保證煤礦機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提出建立以SQL數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的機(jī)電安全管理系統(tǒng)，借助Qt、安全評(píng)估模型技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的安全管理。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電安全；安全評(píng)估模型；設(shè)備管理

隨著煤礦開采行業(yè)的發(fā)展，開采作業(yè)逐漸從簡(jiǎn)單機(jī)械化向機(jī)械智能化邁進(jìn)。機(jī)電設(shè)備已成為生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)必不可少的組成部分，因此機(jī)電設(shè)備的安全關(guān)乎煤礦開采的安全，保障機(jī)電設(shè)備安全能夠?yàn)樽鳂I(yè)人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，同時(shí)也能夠減少因機(jī)電故障導(dǎo)致的煤礦安全事故，這是煤礦安全生產(chǎn)的必然要求。當(dāng)前，煤礦仍然存在不少問題，對(duì)生產(chǎn)效率和安全均造成了一定的影響[1]。因此，通過對(duì)煤礦機(jī)電安全管理現(xiàn)狀的分析，設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)際的機(jī)電安全管理系統(tǒng)顯得十分必要。

1煤礦機(jī)電安全管理現(xiàn)狀分析

1.1煤礦機(jī)電安全管理體系不完善

從當(dāng)前煤礦生產(chǎn)來看，煤礦企業(yè)在安全管理體系中針對(duì)機(jī)電設(shè)備的部分存在較大問題，主要體現(xiàn)為對(duì)機(jī)電設(shè)備安全不重視，對(duì)機(jī)電設(shè)備的巡檢制度執(zhí)行不到位，巡檢的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息更新不及時(shí)等。在一定程度上，機(jī)電設(shè)備的安全管理缺乏專人專管，不能制訂完善的安全管理體系，這就導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備的安全監(jiān)管無法落地，在日常的管理工作中不能將機(jī)電設(shè)備成體系管理起來，最終導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備故障頻發(fā)，甚至出現(xiàn)煤礦生產(chǎn)安全事故。

1.2缺乏機(jī)電安全管理監(jiān)督機(jī)制

機(jī)電安全管理工作是一項(xiàng)集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集、設(shè)備管理、設(shè)備安全評(píng)估于一體的綜合性工作，往往要求管理人員具備技術(shù)基礎(chǔ)和安全管理理論知識(shí)，還要求他們具備機(jī)電管理的綜合素養(yǎng)，而煤礦企業(yè)設(shè)備安全管理人員往往不能達(dá)到這一要求。注重機(jī)電設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)，但缺乏科學(xué)的指導(dǎo)手段，是管理人員對(duì)機(jī)電設(shè)備安全管理的現(xiàn)狀。當(dāng)安全管理監(jiān)督缺失時(shí)，設(shè)備維護(hù)逐漸從安全角度變成保障生產(chǎn)的基本要求，這樣會(huì)引發(fā)一些機(jī)電設(shè)備安全隱患，最終影響煤礦生產(chǎn)。

1.3機(jī)電設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)管理不科學(xué)

機(jī)電設(shè)備除了正常的周期維保外，在日常運(yùn)行過程中總是出現(xiàn)預(yù)期外的損耗，機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)不到位則會(huì)導(dǎo)致部分故障提前發(fā)生，若臨時(shí)出現(xiàn)故障導(dǎo)致生產(chǎn)事故或生產(chǎn)停止，會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和工人人身安全造成影響[2]。為了避免此類事故的發(fā)生，煤礦企業(yè)往往實(shí)施周期較短的維護(hù)保養(yǎng)和人工排查，這雖然在一定程度上減少了機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生，但重復(fù)的工作導(dǎo)致了人力和物力的浪費(fèi)，不能提高生產(chǎn)效率，因此也亟需對(duì)維護(hù)保養(yǎng)的周期頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2煤礦機(jī)電安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)當(dāng)前煤礦機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)信息缺失，管理維護(hù)周期信息不全，設(shè)備技術(shù)資料不能實(shí)現(xiàn)共享等問題，本系統(tǒng)將煤礦的機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行了電子化，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)等信息化技術(shù)將設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、維護(hù)信息、技術(shù)資料等進(jìn)行系統(tǒng)集成上網(wǎng)。維護(hù)人員通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、查詢便能快速實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)感知，并根據(jù)實(shí)際管理要求采取相應(yīng)的安全管理措施。根據(jù)煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求，機(jī)電安全管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以采用Qt（基于C++編程語言的界面程序開發(fā)框架）作為界面設(shè)計(jì)技術(shù)框架，它能與SQL（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)良好交互，管理人員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)及其他信息進(jìn)行操作，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的安全管理。

2.1系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

機(jī)電設(shè)備安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一般涵蓋了設(shè)備的名稱、運(yùn)行狀態(tài)、供電狀態(tài)、溫度、濕度、壓力、磨損情況、轉(zhuǎn)速等信息。不同的模塊應(yīng)該記錄不同類型的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速、全面的查詢。a)設(shè)計(jì)系統(tǒng)登錄模塊。登錄信息涵蓋管理人員用戶名稱、密碼、管理權(quán)限及備注，不同用戶登錄系統(tǒng)只能查詢修改自己權(quán)限內(nèi)的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。b)設(shè)計(jì)不同設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)是對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、趨勢(shì)的記錄，涵蓋設(shè)備名稱、數(shù)量、運(yùn)行狀態(tài)、供電狀態(tài)、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等參數(shù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能讓管理人員實(shí)時(shí)查看掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，歷史數(shù)據(jù)能讓管理人員了解掘進(jìn)機(jī)的設(shè)備狀態(tài)。從溫度異常上升或掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)速降低等問題中，管理人員能準(zhǔn)確判斷故障來源，實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)的安全管理。c)設(shè)計(jì)設(shè)備巡檢維護(hù)信息模塊。對(duì)機(jī)電管理維護(hù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄，能精準(zhǔn)查詢?cè)O(shè)備每次的保養(yǎng)維護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全管理的監(jiān)督。d)設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備故障排查技術(shù)文檔模塊。將紙質(zhì)文檔錄入到這一模塊，并根據(jù)設(shè)備名稱、故障類型分類制作數(shù)據(jù)表，便于故障排查和處理的快速實(shí)現(xiàn)。

2.2界面設(shè)計(jì)要求

通常，設(shè)備管理人員不需要直接進(jìn)入SQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)可以通過界面查看，歷史數(shù)據(jù)曲線也能通過界面實(shí)現(xiàn)可視化。針對(duì)系統(tǒng)中的四大模塊設(shè)計(jì)，界面也需要四個(gè)：a)登錄界面，涵蓋用戶名和用戶密碼，實(shí)現(xiàn)管理人員登錄；b)設(shè)備監(jiān)測(cè)界面，包含設(shè)備的立體圖像及采集參數(shù)，這些數(shù)據(jù)來源于機(jī)電設(shè)備上的傳感器，可以實(shí)時(shí)顯示在界面上；c)設(shè)備巡檢維護(hù)界面，分為巡檢記錄和維護(hù)記錄兩大模塊，管理人員能隨時(shí)查看監(jiān)督；d)技術(shù)文檔界面，可以按照Qt自帶文檔框架編寫，實(shí)現(xiàn)基本的查詢操作。圖1為機(jī)電安全管理中機(jī)電設(shè)備的ER（實(shí)體-聯(lián)系）關(guān)系圖，它表明了數(shù)據(jù)、文檔、信息、設(shè)備之間的從屬關(guān)系，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循它。

3機(jī)電安全評(píng)估模型

在實(shí)現(xiàn)基本的機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和管理功能后，需要對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)估，并建立相應(yīng)的安全評(píng)估模型。由于監(jiān)測(cè)采集的數(shù)據(jù)是連續(xù)、定量的，因此采用分段評(píng)估模型對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行安全評(píng)估。首先，將機(jī)電設(shè)備的安全隱患按評(píng)估值分為3個(gè)等級(jí)，一級(jí)代表風(fēng)險(xiǎn)最大，以此類推。一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)是機(jī)電設(shè)備常見的過載、失壓、短路、漏電、斷裂等故障，此類故障存在較大的不確定性，因此需要管理人員關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行歷史參數(shù)，通過分析評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的時(shí)間區(qū)間，及時(shí)安排檢修維護(hù)；二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)是機(jī)電設(shè)備常見的斷電、磨損等故障，其風(fēng)險(xiǎn)略小于一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，但會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)延緩或停滯；三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)代表機(jī)電設(shè)備潛在的故障，例如掘進(jìn)機(jī)受煤層影響發(fā)生卡頓等問題，需要采取一些安全措施來降低風(fēng)險(xiǎn)。按照以上安全評(píng)估分級(jí)，建立機(jī)電安全評(píng)估模型。從圖2中可以看出，機(jī)電設(shè)備的歷史運(yùn)行參數(shù)可以從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取，它包含了一段時(shí)間內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行信息，可以根據(jù)機(jī)電設(shè)備的預(yù)定運(yùn)行、維護(hù)周期準(zhǔn)確判斷設(shè)備是否存在安全隱患；同時(shí)，歷史曲線可以作為機(jī)電設(shè)備歷史運(yùn)行狀態(tài)的判斷依據(jù)，若某一參數(shù)呈現(xiàn)的歷史曲線出現(xiàn)較大波動(dòng)，則能快速定位故障點(diǎn)和故障出現(xiàn)的時(shí)間，保障機(jī)電設(shè)備的安全。通過三級(jí)安全評(píng)估，管理人員能夠?qū)C(jī)電設(shè)備的安全性進(jìn)行劃分，若為一、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，則能通過定量評(píng)估找到設(shè)備的故障點(diǎn)，安排檢修和維護(hù)；若為三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，管理人員通過歷史經(jīng)驗(yàn)判斷機(jī)電設(shè)備是否會(huì)出現(xiàn)安全隱患。若風(fēng)險(xiǎn)較大，則提前安排檢修維護(hù)；若風(fēng)險(xiǎn)較小，則按計(jì)劃進(jìn)行檢修維護(hù)。這一安全評(píng)估模型能夠最大程度實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備的安全管理，避免出現(xiàn)遺漏，還能夠節(jié)省人力和物力，避免重復(fù)檢測(cè)維護(hù)造成的資源浪費(fèi)。

4機(jī)電安全管理系統(tǒng)的優(yōu)化

在具備機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理和安全評(píng)估模型后，還應(yīng)在機(jī)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)上對(duì)管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，建立運(yùn)行維護(hù)臺(tái)賬。當(dāng)出現(xiàn)甲類故障，機(jī)電設(shè)備停機(jī)時(shí)，應(yīng)參考甲類故障原因排查表，從供配電、設(shè)備電路、機(jī)械故障導(dǎo)致的停機(jī)、斷電、損壞故障等方面逐一查找，并從臺(tái)賬信息中的故障檢修樹形圖中找出解決辦法，用最短的時(shí)間恢復(fù)，保障生產(chǎn)；乙類故障則是環(huán)境、電、機(jī)械故障導(dǎo)致的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不良，同樣建立故障檢修樹形圖并解決；丙類故障指有安全隱患，但目前不影響生產(chǎn)，可以在周期維保中一并解決。

5結(jié)語

通過對(duì)煤礦機(jī)電實(shí)施信息化安全管理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電從故障排查到檢修的信息分類和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦機(jī)電進(jìn)行高效、精準(zhǔn)、可溯性的管理，改變了以往機(jī)電靠經(jīng)驗(yàn)檢修的困境，提升了煤礦生產(chǎn)效率，為安全生產(chǎn)提供了保障。在以往安全管理信息系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)上，提出了三級(jí)安全評(píng)估模型，并對(duì)不同類型的故障進(jìn)行分類，優(yōu)化了巡檢維護(hù)流程。但煤礦機(jī)電的安全管理仍需更精準(zhǔn)地劃分模型，今后將針對(duì)生產(chǎn)中的設(shè)備故障、低質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等要素進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，并通過相關(guān)計(jì)算實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的故障分類，提升煤礦生產(chǎn)安全性，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

參考文獻(xiàn)：

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作者:李磊 單位:晉煤集團(tuán)技術(shù)中心