矿灯智能管理系统的研究与应用.doc

矿灯智能管理系统技术
在新柏煤矿的研究与运用
成 果 报 告

（项目验收资料）

新柏煤矿
十月二日

科技项目简介

项目名称
矿灯智能管理系统技术在新柏煤矿的研究与运用
立
项
背
景
矿灯是煤矿工人必备的井下照明工具，矿灯的安全性能及使用管理与煤炭安全生产息息相关。近年来，因矿灯使用管理不善而引发的煤矿重特大事故时有发生。目前安全性能高、体积小、重量轻的新型锂电池矿灯已逐渐淘汰了安全性能差的老式矿灯，但是矿灯的信息化管理还很薄弱，为了适应煤矿现代化建设的需要、改善锂电池矿灯充电性能，实现矿灯（矿工）的信息化管理，我矿研究运用了锂电池矿灯智能化充电架及矿灯（矿工）信息化管理系统,该系统可实现矿灯的信息化管理，还可完毕矿工的考勤管理、档案管理等功能。通过局域网还可在办公室内查询、记录、打印有关信息。
项目创新
（1）应用矿灯智能化管理系统后，提高了矿灯和入井人员的管理，在一定限度上保证了矿井安全管理。
（2）硬件采集系统由单片机和采集板组成，每个灯位都有一个采集板，采集板数据汇总到单片机，由单片机进行数据的转换及与PC机的通信，每个灯架都有一块单片机，各灯架之间用RS-485总线进行串接，灯架号由单片机上的拨码开关进行设定，灯架号可设立为1～16之间，各灯架号不能相同。
（3）灯架与PC机之间的接口为标准RS-485接口，数据格式符合RS-485规范，在系统中，PC机是主机，灯架上的单片机为从机，PC机积极向矿灯架申请数据，灯架上单片机接受到命令后，对所在灯架进行数据采集，校验。
解决问题
(1)探索出一套配备先进的矿灯智能管理系统，实现矿灯自动化管理，该系统可实现矿灯的信息化管理，完毕矿工的考勤管理、档案管理等功能，通过局域网还可在调度室和各办公室内查询、记录、打印有关信息。
（2）矿灯智能管理系统实现了实时记录矿灯架上挂灯和取灯的数据，使用户可以随时监测矿工上、下井情况，并可查询矿工工作时间，对矿工进行考勤。
经济和社会效益
矿灯房运用矿灯智能化管理系统后，提高矿灯管理能力，减少事故率，减少故障解决时间，提高矿井效益，可以最大限度地减少因矿灯管理系统故障而导致的事故，提高矿灯使用的安全性和可靠性，节约设备维修费用，延长设备使用寿命。同时，根据现在的技术水平，配备先进智能化管理系统，完毕矿灯的智能管理和矿工考勤等管理。实现矿灯智能化管理，每年可将维护配件费用每年可减少8万元。此外该系统的投用，可以大大优化矿等管理系统，其间接效益可观。

目 录

一、项目验收申请报告（项目验收材料之一）
二、项目建议书（项目验收材料之二）
三、项目成果报告（项目验收材料之三）
四、项目经济效益分析（项目验收材料之四）
五、项目完毕人员名单（项目验收材料之五）

项目验收申请报告

（项目验收材料之一）

新柏煤矿
十月二日

项目验收申请报告
集团公司：
《矿灯智能管理系统技术在新柏煤矿的研究与运用》是由新柏煤矿自行拟定的重点科技进步项目，是由新柏煤矿和山西光宇电源有限公司共同组织有关技术人员承担完毕。
本项目，通过项目组全体人员的共同努力，主管部门的协助和大力支持，现完毕了该项目的所有内容，达成了预期的目的。
为了更好的总结经验及成果，扩大推广应用范围，将该技术广泛地应用，发明更好的经济效益，保证矿井安全生产，特此申请对本项目进行验收。

新柏煤矿
十月二日

项 目 建 议 书
（项目验收材料之二）

新柏煤矿
十月二日

项 目 建 议 书

项 目 名 称：矿灯智能管理系统技术在新柏煤矿
的研究与运用

承 担 单 位： 新柏煤矿

项 目 负责人： 蒙正勇

联 系 电 话：

建议书编制单位： 新柏煤矿机电动力科

具体内容：
一、研究项目的目的及意义：
目的：
(1)探索出一套配备先进的矿灯智能管理系统，实现矿灯自动化管理，该系统可实现矿灯的信息化管理，完毕矿工的考勤管理、档案管理等功能，通过局域网还可在调度室和各办公室内查询、记录、打印有关信息。
（2）矿灯智能管理系统实现了实时记录矿灯架上挂灯和取灯的数据，使用户可以随时监测矿工上、下井情况，并可查询矿工工作时间，对矿工进行考勤。
意义：
（1）应用矿灯智能化管理系统后，提高了矿灯和入井人员的管理，在一定限度上保证了矿井安全管理。
（2）硬件采集系统由单片机和采集板组成，每个灯位都有一个采集板，采集板数据汇总到单片机，由单片机进行数据的转换及与PC机的通信，每个灯架都有一块单片机，各灯架之间用RS-485总线进行串接，灯架号由单片机上的拨码开关进行设定，灯架号可设立为1～16之间，各灯架号不能相同。
（3）灯架与PC机之间的接口为标准RS-485接口，数据格式符合RS-485规范，在系统中，PC机是主机，灯架上的单片机为从机，PC机积极向矿灯架申请数据，灯架上单片机接受到命令后，对所在灯架进行数据采集，校验。
二、市场需求分析及国内外发展趋势：
矿灯是煤矿工人的重要装备之一，其使用性能直接影响到矿工的安全，对其进行优化配置可以提高矿灯管理系统的效率、安全性和可靠性，智能化管理、减少运营和维护费用，是目前国内外优先采用的做法。我公司对其进行优化配置，可以提高矿井的装备水平，使矿灯管理系统更加合理，安全可靠。
三、项目重要研究内容，关键技术，技术线路方案：
重要研究内容：
（1）、矿灯智能化管理技术在矿井矿灯管理系统中的可行性。
（2）、矿灯智能化管理技术在矿井矿灯管理系统中的可靠性。
（3）、实现矿灯智能化控制，将设备运营数据传输至地面调度中心监控。
（4）实现管理的智能化，系统能连续监控各功能是否正常、记录错误和特殊系统事件，例如：人员工作超时，人员考勤、设备故障等。
关键技术：
（1）、矿灯智能化管理系统安装调试的所有作业过程。
（2）、运用矿灯智能化管理控制系统操作的方法和操作工艺。
（3）、可靠齐全的监测控制系统在矿灯房设集中控制站，采集各种信号，按照工艺流程控制各矿灯，显示各种工作状态。
技术线路方案：
（1）、研究拟定矿灯智能化管理系统的方案及该装置选型。
（2）、设备到货、安装、调试。
（3）、研究矿灯智能化管理系统的工作原理及操作工艺。
（4）、操作及维护人员的技术培训。
（5）、总结项目，提出完整的成果资料。
四、项目技术指标与技术水平：
软件系统涉及采集服务器和管理系统两部分。
1、采集服务器是灯架上的单片机与管理系统之间的桥梁，也是本系统关键技术所在，为保证数据的对的性和连续性，规定采集程序应独立运营，即使管理系统关闭，采集服务器也不能停止。
2、采集服务器具有解析单片机打包的数据，并进行数据检错与纠错功能，可辨认底层由于干扰产生的错误数据并自动排除，然后将对的数据存入数据库，供管理系统使用。
（1）管理软件
管理软件用于了解矿工的工作情况，重要功能有：
a、基础数据设立
涉及职务、用工性质、工种、部门等基本数据的编辑。重要实现基础数据的增、删、改，这些数据可根据各单位的情况进行划分，可动态录入。录入的数据存入数据库，用于人员基本信息的标准输入。
b、人员管理
重要实现职工的各类信息的录入，涉及姓名、性别、工作单位，工作性质、身份证、照片等，用于职工的管理和工作情况的查询与考勤记录中。
c、照片导入
在职工基本信息录入时，假如暂时没有职工照片，可先不录入，等职工照片收集到后，可将照片录入一次性录入。
d、灯架管理
由于不同单位定制的矿灯架规格稍有不同，灯架管理部分用于根据实际灯架情况设立灯架的参数，涉及灯架的层数、每层的矿灯数量。为在某个灯架暂时不用时，不影响其它灯架的工作情况，还可设立灯架工作情况，用于控制采集程序是否采集该灯架的数据。
e、灯架状态监控
用图形的方式实时的显示矿灯情况，只要安装了该系统的机器，随时可监测到每个灯位的矿灯是否在架，从而可知职工是否下井，界面上用不同颜色的灯来反映矿灯状态，使查看非常直观。
f、基本信息查询
用于查询职工的基本信息和当前的井上或井下人员，该查询属于综合查询，查询条件可任意组合，查询的数据信息可显示，也可生成报表打印。
g、灯架信息查询
用于查询矿灯的取走与交回时间和相关信息，以便了解矿工上下井情况，查询时可选择条件，这样既可进行部分查询，也可进行所有查询。
h、考勤记录
考勤信息界面用于查询矿工上井与下井情况和记录矿工的工作时间，并可记录当天超时工作人员，以便进行科学的管理。
3．系统重要特点
（1）．灯架之间采用标准的RS-485接口进行串接，安装方便。
（2）．软件安装方便，只需用SETUP文献就可安装整个系统并自动进行数据库连接配置。
（3）．软件界面操作直观、整个界面风格一致，操作方便。
（4）．软件采用C/S模式，版本为2.0，以后将推出B/S模式软件，版本号为3.0。
五、预期重要成果形式及技术水平:
本系统投入后，可使矿灯管理系统更加安全可靠，提高管理能力，减少事故率，减少故障解决时间，提高矿井效益，可以最大限度地减少因矿灯故障而导致的事故，提高矿灯管理系统的可靠性，节约设备维修费用。同时，根据现在的技术水平，配备先进的智能化管理系统，完毕矿灯的智能管理和矿工考勤等管理，实现矿灯智能化管理，运用领域达成国内行业领先水平。
六、经费预算和用途:
经费投入预算
经费支出预算
科 目
预算数（万元）
科 目
金额（万元）
来源预算合计
30
支出预算合计
30
省级科技三项费

人员培训费
1
国 家 拨 款

仪器、设备费
24
集团公司拨款

材料费
2
银行贷款

管 理 费
1
单位自筹

实验安装费
0.5
其 它

技术服务费
0.5

调 研 费
1
七、项目实行进度计划，阶段目的与完毕时间:
第一阶段：研究拟定矿灯智能化管理技术在矿灯管理系统中的可行性
完毕时间：2023年2月10日
第二阶段：设备到货安装并调试
完毕时间：2023年4月8日
第三阶段：研究拟定矿灯智能化管理技术在矿灯管理系统中工作原理及操作工艺。
完毕时间：2023年7月10日
第四阶段：操作及维护人员的技术培训
完毕时间：2023年8月5日
第五阶段：总结项目，提出完整的成果资料，
完毕时间：2023年9月20日
八、项目直接技术经济及社会效益分析：
矿灯房运用矿灯智能化管理系统后，提高矿灯管理能力，减少事故率，减少故障解决时间，提高矿井效益，可以最大限度地减少因矿灯管理系统故障而导致的事故，提高矿灯使用的安全性和可靠性，节约设备维修费用，延长设备使用寿命。同时，根据现在的技术水平，配备先进智能化管理系统，完毕矿灯的智能管理和矿工考勤等管理。实现矿灯智能化管理，每年可将维护配件费用每年可减少8万元。此外该系统的投用，可以大大优化矿等管理系统，其间接效益可观。
九、推广及应用前景：
完毕矿灯的智能管理系统后提高了矿井装备水平，可认为兄弟矿井提供借鉴经验和参考依据。

项 目 成 果 报 告
（项目验收材料之三）

新柏煤矿
十月二日

一、概述：
矿灯是煤矿工人必备的井下照明工具，矿灯的安全性能及使用管理与煤炭安全生产息息相关。近年来，因矿灯使用管理不善而引发的煤矿重特大事故时有发生。目前安全性能高、体积小、重量轻的新型锂电池矿灯已逐渐淘汰了安全性能差的老式矿灯，但是矿灯的信息化管理还很薄弱，为了适应煤矿现代化建设的需要、改善锂电池矿灯充电性能，实现矿灯（矿工）的信息化管理，本公司研制了锂电池矿灯智能化充电架及矿灯（矿工）信息化管理系统。该系统可实现矿灯的信息化管理，还可完毕矿工的考勤管理、档案管理等功能。通过局域网还可在办公室内查询、记录、打印有关信息。
在使用矿灯管理系统前，要先在“基本信息设立”中设立“工种”、“部门”、“用工性质”、“学历”，再在“智能矿灯架设立”中设立“矿灯生产公司记录”及“矿灯初始信息记录”，最后在“员工管理”中添加“员工基本情况设立”，并给其分派矿灯。以下我们具体介绍各部分的设立、信息记录、报表及数据库管理等。
二、系统重要功能
1、登陆
双击桌面或开始程序菜单的“矿灯智能管理系统”，矿灯智能管理系统启动，画面如下图：
矿灯智能管理系统主界面如下图所示：

输入用户名及密码后，点击登陆，假如用户名密码对的，就可以显示主窗口界面，假如用户名密码有误，则给出提醒。

2、基本信息设立
基本信息设立重要涉及“工种”、“部门”、“用工性质”、“学历”的添加、修改及删除，各部分的设立相同，现在“工种”为例进行说明，其它像“部门”、“用工性质”及学历不再分别讲述。基本信息设立界面如下：

添加：在名称及说明文本框中分别输入工种的名称及具体信息说明备注，点击“添加”按钮即可成功添加工种，同时在表格中出现你刚添加的记录。
修改：一方面你需要选择要修改的记录，用鼠标左键在表格中点击你要修改的记录，该记录将被选择。右边名称和说明的文本框中出现该记录相应的信息，在名称和说明文本框中修改后，点击“修改”按钮后，修改成功，同进在表格中本来的记录被修改后的记录替代。
删除：一方面选择要删除记录（选择记录的方法与修改中选择记录的方法相同），点击“删除”按钮即可，同时在表格中将不会再出刚刚删除的记录。
3、智能矿灯架设立：
智能矿灯架设立涉及矿灯生产公司记录、矿灯初始信息记录两部分。矿灯生产公司记录的设立与基本信息设立的方法相同，此处不再具体说明，界面如下图：

矿灯初始信息记录Tab页的重要功能是矿灯架及矿灯的管理，在添加或删除矿灯架时系统会自动根据矿灯架上灯的数量添加或删除矿灯。界面如下图所示：

界面的上部分为矿灯架管理，重要涉及添加修改及删除功能，具体操作与基本信息设立各功能的添加修改删除相同。不同之处在于，添加或删除矿灯架时自动添加或删除矿灯。
界面可以对矿灯进行管理，功能是修改矿灯基本信息，生产公司、充电次数、使用日期。选择一个矿灯修改相应的信息后点击“修改”按钮，会弹出一个对话框询问“是否改换矿灯”，假如是更换矿灯选择“是”按钮，假如不是则选择“否”。注意，假如是更新矿灯，一定要选择“是”。
4、员工基本情况设立：
点击“员工管理”->“员工基本情况设立”，出现下图所示界面：

添加：在下面员工信息栏中输入相应的姓名(如有两字的姓名，中间不要添加空格)、电话、学历、籍贯、代码，并选择相应的性别及生日，添加员工照片时，选择“添加照片”按钮，选择相应的员工照片。完毕后，点击 “添加”按钮即可成功添加员工，同时在表格中出现你刚添加的记录。
修改：一方面你需要查找到要修改的记录，在未分派矿灯有个“查询码”的标签，在后面的文本框中输入员工查询码（查询码为名字的第一个拼音，如张三：zs，李四：ls），表格中会自动出现相应的员工记录。用鼠标左键在表格中点击你要修改的记录，该记录将被选择。对员工信息做相应的修改后点击“修改”按钮，修改成功。同进在表格中本来的记录被修改后的记录替代。
删除：一方面选择要删除记录（选择记录的方法与修改中选择记录的方法相同），点击“删除”按钮即可，同时在表格中将不会再出刚刚删除的记录。
矿灯分派：一方面需要选择员工查询码，选择员工查询码后，若员工未分派矿灯，在“未分派矿灯”信息块中标签以红色显示。若已分派，在“未分派矿灯”信息块中标签以蓝色显示。
选择员工后，若已分派矿灯可以修改矿灯的分派，若未分派可以给员工分派矿灯，若员工要离职，可以删除矿灯的分派。
分派修改矿灯，选择相应的矿架号、矿灯号、工种、部门、用工性质，点击修改即可。假如该灯已分派，会弹出一个对话框提醒，假如你坚持要分派该矿灯给这个员工，点“是”按钮，假如不是，点“否”按钮。删除矿灯分派直接点击“删除”即可。
5、矿灯状态：
矿灯状态能形象的显示当前时间每一个状灯架每个充电位的状态，总共被分派了多少矿灯（即矿工的人数），有多少人下井； 某一矿灯架有被分派了多少矿类，有多少人下井。点击“矿灯管理”->“矿灯状态”，出现下图所示界面：
界面如下图所示：
当前矿工总数
当前架下井人数

上图底端“灯状态说明”指出什么颜色相应什么灯。
假如你想查看某一个灯架的情况，请选择上部的下接框。
查看灯的具体信息，用鼠标左键点击灯后，弹出如下对话框：

该图显示两部分，一部分为矿灯信息，另一部分为员工信息。能具体的了解到矿灯所在的位置、状态、该灯的充放电次数、生产公司；还能知道使用该灯的员工信息，下井上井的时间等。
6、矿灯使用记录：
点击“矿灯管理”->“矿灯使用记录”，出现下图所示界面：

在充电次数文本框中输入充放电次数，点击查询按钮，程序会自动记录出大于该次数的矿灯。比如充放电次数大于400次的矿灯需要更换，我们通过查询可以方便的了解到有多少充放电次数大于400次的矿灯，是由哪家公司生产的矿灯，为及时采购被给做准备。
7、员工状态信息查询：
点击“员工管理”->“员工状态信息查询”，员工列表的重要功能是了解员工的情况，并能按照“部门”、“工种”、“用工性质”等方式单独或组合进行查询。界面如下：

8、员工考勤查询：
点击“员工管理”->“员工考勤状查询”。员工考勤记录出员工在一段时间的出勤情况、出勤时数和出勤次数等，并能打印出报表及具体明细。界面如下：

操作：先选择时间段、单位（若不选单位表达所有），然后点击查询，即出现上图所示查询页面。点击报表，显示报表，可以通过报表打印、保存成文献。若要查看某人的下井明细，先在上面表格中选择该矿工的记录（选中的记录前面上一个小三角号，当前记录为蓝色），然后点击“具体信息”，出现该矿工在该时间段的下井明细，如下图所示，同样我们也可以选择打印或保存。
9、告警显示：
为了矿工的安全，在设立了标准工作时间后，当矿工工作超时时就积极报警，显示当前状况下哪些矿工处在危险状态。

三、系统特点
1．灯架之间采用标准的RS-485接口进行串接，安装方便。
2．软件安装方便，只需用SETUP文献就可安装整个系统并自动进行数据库连接配置。
3．软件界面操作直观、整个界面风格一致，操作方便。
4．软件采用C/S模式，版本为2.0，以后将推出B/S模式软件，版本号为3.0。
5.硬件采集系统由单片机和采集板组成，每个灯位都有一个采集板，采集板数据汇总到单片机，由单片机进行数据的转换及与PC机的通信，每个灯架都有一块单片机，各灯架之间用RS-485总线进行串接，灯架号由单片机上的拨码开关进行设定，灯架号可设立为1～16之间，各灯架号不能相同。
6.灯架与PC机之间的接口为标准RS-485接口，数据格式符合RS-485规范，在系统中，PC机是主机，灯架上的单片机为从机，PC机积极向矿灯架申请数据，灯架上单片机接受到命令后，对所在灯架进行数据采集，校验。
四、重要系统技术指标技术参数
1．系统运营时，灯架数在8个以内时，可在2分钟之内刷新屏幕。
2．考勤误差小于2分钟。
3．屏幕刷新误差和考勤误差受服务器速度影响，若要提高速度，最佳采用性能较高的独立服务器。
五、应用前景
矿灯房运用矿灯智能化管理系统后，提高矿灯管理能力，减少事故率，减少故障解决时间，提高矿井效益，可以最大限度地减少因矿灯管理系统故障而导致的事故，提高矿灯使用的安全性和可靠性，节约设备维修费用，延长设备使用寿命。同时，根据现在的技术水平，配备先进智能化管理系统，完毕矿灯的智能管理和矿工考勤等管理。实现矿灯智能化管理，每年可将维护配件费用每年可减少8万元。此外该系统的投用，可以大大优化矿等管理系统，其间接效益可观。完毕矿灯的智能管理系统后提高了矿井装备水平，可认为兄弟矿井提供借鉴经验和参考依据。

项 目 经 济 效 益 分 析
（项目验收材料之四）

新柏煤矿
十月二日

项 目 效 益 分 析
矿灯房运用矿灯智能化管理系统后，提高矿灯管理能力，减少事故率，减少故障解决时间，提高矿井效益，可以最大限度地减少因矿灯管理系统故障而导致的事故，提高矿灯使用的安全性和可靠性，节约设备维修费用，延长设备使用寿命。同时，根据现在的技术水平，配备先进智能化管理系统，完毕矿灯的智能管理和矿工考勤等管理。实现矿灯智
能化管理，每年可将维护配件费用每年可减少8万元。
此外该系统的投用，可以大大优化矿等管理系统，其间接效益可观。

项 目 完 成 人 员
（项目验收材料之五）

新柏煤矿
十月二日

1、重要研究人员：
姓 名
性别
年龄
职 务
职 称
专 业
分 工
蒙正勇
男
56
矿 长
高级工程师
机 电
项目负责
支永东
男
36
总工程师
工程师
采 矿
技术负责
李居鹏
男
36
副 矿 长
工程师
机 电
技术负责
张宏奎
男
42
机电副总工程师
高级工程师
机 械
技术参与
杨 君
男
39
机电动力科副科长
工程师
机 电
技术参与
张宏宏
男
30
科 员
助理工程师
机 电
技术参与
喻 刚
男
29
科 员
助理工程师
机 电
技术参与
马晓荷
女
30
科 员
助理工程师
计算机
技术参与
吕 斌
男
26
科 员
助理工程师
机 电
技术参与
张 浩
男
29
科 员
助理工程师
机 电
技术参与
董溪林
男
29
科 员
助理工程师
机 电
技术参与
缪 成
男
25
科 员
技术员
机 电
技术参与
刘 涛
男
25
科 员
技术员
机 电
技术参与