“以前系統(tǒng)故障頻發(fā)，每月得跑23趟現(xiàn)場(chǎng)排查，應(yīng)急響應(yīng)要等45分鐘；現(xiàn)在每月故障頂多4次，8分鐘就能搞定！”談及煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的變化，鎮(zhèn)城底礦創(chuàng)新工作室主任馬黎明指著優(yōu)化后的系統(tǒng)后臺(tái)，難掩欣慰。

這份讓一線(xiàn)安全管理人員如釋重負(fù)的改變，源于鎮(zhèn)城底礦“煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性?xún)?yōu)化”項(xiàng)目的落地。近日，在山西焦煤西山煤電“提質(zhì)增效”青年創(chuàng)新大賽總決賽上，該項(xiàng)目憑借精準(zhǔn)解決行業(yè)痛點(diǎn)的出色表現(xiàn)，榮獲三等獎(jiǎng)。

傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)藏隱患，行業(yè)難題待突破

走進(jìn)鎮(zhèn)城底礦的井下巷道，一條條線(xiàn)纜連接著分布在各處的傳感器。這些看似不起眼的設(shè)備，是預(yù)防瓦斯事故的“眼睛”——煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)采集瓦斯、一氧化碳等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并上傳至國(guó)家礦山安全監(jiān)察局，直接關(guān)系著井下作業(yè)安全。

然而，這套“安全防線(xiàn)”曾長(zhǎng)期受故障問(wèn)題困擾?！?公里的順槽要裝15到20個(gè)傳感器，線(xiàn)纜拉得長(zhǎng)，遠(yuǎn)端設(shè)備常因電壓不足而頻繁重啟，數(shù)據(jù)一斷我們就得下井挨個(gè)查，既耽誤時(shí)間又存在安全風(fēng)險(xiǎn)。”創(chuàng)新工作室成員劉立回憶。

團(tuán)隊(duì)深入分析后，揪出了四大核心問(wèn)題：一是國(guó)家規(guī)定本質(zhì)安全型電源最大輸出功率25W，現(xiàn)有18V、1.2A的電源功率僅21.6W，無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)距離帶載需求；二是普遍使用的0.52平方毫米電纜電阻過(guò)大，導(dǎo)致遠(yuǎn)端傳感器電壓僅剩6.5V，根本“撐不起”設(shè)備運(yùn)行；三是傳感器數(shù)量多，相互影響易斷聯(lián)；四是井下環(huán)境特殊，線(xiàn)纜長(zhǎng)度無(wú)法隨意調(diào)整。

“監(jiān)控系統(tǒng)不穩(wěn)定，就像給安全留了‘漏洞’?！瘪R黎明坦言，如何讓這套系統(tǒng)從“頻繁出問(wèn)題”變成“穩(wěn)穩(wěn)守安全”，成為鎮(zhèn)城底礦突破安全管理瓶頸的關(guān)鍵。

靶向破題，給監(jiān)控系統(tǒng)“強(qiáng)筋健骨”

面對(duì)這塊難啃的“硬骨頭”，鎮(zhèn)城底礦組建了以馬黎明為核心的青年技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，成員既有經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)骨干，也有新入職的大學(xué)生。他們跟著一線(xiàn)人員下井測(cè)數(shù)據(jù)、查設(shè)備，用“5個(gè)為什么”反復(fù)拆解問(wèn)題，最終拿出了一套針對(duì)性的優(yōu)化方案。

給傳感器“瘦身整合”，是團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)突破口。他們采用“多合一”參數(shù)傳感器，以同時(shí)檢測(cè)甲烷、一氧化碳、氧氣、二氧化碳的四合一傳感器為例，其工作電流僅71mA，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)多個(gè)傳感器組合的129mA，既減少了設(shè)備數(shù)量，又降低了能耗。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還為傳感器加裝了備用電池，搭配充放電管理電路和供電切換電路，優(yōu)先用外部電源，斷電時(shí)自動(dòng)切換電池供電，解決了“斷電斷數(shù)據(jù)”的問(wèn)題。

給電源和線(xiàn)纜“升級(jí)加碼”，則解決了“帶不動(dòng)”的難題。團(tuán)隊(duì)通過(guò)反復(fù)測(cè)試傳感器在9V～29V電壓下的啟動(dòng)電流（58mA～150mA），計(jì)算出當(dāng)電源輸出電壓20V、最大輸出電流900mA時(shí)，帶載能力最強(qiáng)；又將原本0.52平方毫米的電纜換成3.3平方毫米的銅線(xiàn)，讓遠(yuǎn)端傳感器電壓從6.5V提升至17.9V，滿(mǎn)足長(zhǎng)距離供電需求。

“現(xiàn)在打開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新、穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)，就算遇到突發(fā)情況，備用電池也能守住數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹€(xiàn)’?！眲?chuàng)新工作室成員王兵展示著優(yōu)化后的系統(tǒng)，原本的技術(shù)門(mén)檻降低了，一線(xiàn)人員操作起來(lái)更安心。

故障降83%、響應(yīng)快82%！技術(shù)優(yōu)化交出亮眼答卷

系統(tǒng)優(yōu)化后，鎮(zhèn)城底礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的變化顯而易見(jiàn)，安全與效益實(shí)現(xiàn)“雙提升”。

最直觀的是故障大幅減少?！耙郧懊吭乱幚?3次系統(tǒng)故障，現(xiàn)在降到4次，故障率直接降了83%！”創(chuàng)新工作室副主任趙若鵬算起了“安全賬”，應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間也從45分鐘縮短至8分鐘，效率提升82%。就算出現(xiàn)問(wèn)題，技術(shù)人員也能快速定位、及時(shí)解決，最大限度減少安全隱患。

成本也跟著“瘦身”。優(yōu)化后的方案讓單臺(tái)分站帶載能力從8臺(tái)傳感器提升至16臺(tái)，滿(mǎn)足了長(zhǎng)距離帶載需求，年維護(hù)成本降低20%；項(xiàng)目還申請(qǐng)了“一種帶本安電池的甲烷傳感器”國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，已獲受理。據(jù)測(cè)算，方案推廣后每年可帶來(lái)超60萬(wàn)元的效益，既省了錢(qián)，又提了效。

捧著青年創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)的獎(jiǎng)杯，他們并未止步?！艾F(xiàn)在全國(guó)很多煤礦都有類(lèi)似的監(jiān)控系統(tǒng)難題，我們的方案不僅能在兄弟礦井復(fù)制，還能適配不同地質(zhì)條件的煤礦，甚至能延伸到非煤礦山?！瘪R黎明表示，接下來(lái)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)完善技術(shù)，讓這套安全優(yōu)化方案惠及更多地下作業(yè)場(chǎng)景，為行業(yè)安全貢獻(xiàn)力量。