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煤矿安全分析范文1
【关键词】煤矿；供电系统；计算分析
1.煤矿供电系统特性分析
1.1分段单母线接线方式 采用分段单母线接线方式的煤矿电网，其进线电源侧电压等级为35～110kV，主变电站具有两回及以上电源线路或装有两台及以上变压器。以某分段单母线结线方式的煤矿电网为例，其主接线图如图1所示。分段单母线接线的优点有：接线简单清晰、设备较少、操作方便、占地少、便于扩建和采用成套配电装置，当一段母线发生故障，可保证正常母线不间断供电，不致使重要负荷停电；缺点有：当一段母线或母线隔离开关发生永久性故障或检修时，则连接在该段母线上的回路在检修期间停电。
1.2双母线结线方式 采用双母线接线方式的煤矿，其进线电源侧电压等级为35～110kV，110kV线路为6回及以上时，或35～63kV线路为8回及以上时，或6～10kV线路为12回及以上。双母线接线方式的优点有：供电可靠性高、运行灵活；缺点有：使用设备多、投资大、接线复杂、操作安全性较差。
1.3含有自备电厂的煤矿电网结线方式 含有自备电厂的煤矿，其进线电源侧电压等级为35～110kV。煤矿有自备电厂的主要优点是可以保证矿用负荷的用电充裕性，能够在上级电网故障断电时确保矿井供电的连续可靠性。缺点是自备电厂多为6～12MW的小型发电机组，机组本身运行不稳定，故障频率较高，一旦出现机炉故障，在冲击系统电网的同时，会波及矿区电网，引起电网的扰动或振荡，威胁煤矿安全生产。
2.供电系统的常见问题分析
2.1煤矿电网网架结构存在薄弱环节 目前大部分煤矿的电网均来自上级的电源进线，虽设为两条或多条，但是普遍存在只能使用一条进线的情况，无自备电厂的煤矿一旦发生接入电源的母线侧短路故障，保护跳闸后将会导致全矿失电，危害到矿井的安全生产。
2.2继电保护配合实现困难 矿井供电系统是单辐射式供电结构，井下各采区变电所距离地面变电所电源较远，线路经由井下中央变电所连至采区经过的开关级数多，上下级定值配合上需要较长的时限，而上级变电站或区域电网对电源保护的时限和定值已经限定，且给定值很小无法更改，煤矿变电所开关整定时只能缩小定值，缩短保护时限，造成上下级保护无法配合，因此一旦井下出现三相短路，必然是所有速断保护同时动作，继电保护没有选择性，导致越级跳闸扩大停电故障范围。
越级跳闸在很多煤矿都是频发事故，井下线路发生短路时，保护开关越级到井下中央变电所，甚至有的越级到地面变电所，造成事故范围扩大，造成煤矿电网越级跳闸的主要原因有几点：短线路造成各级开关速断保护定值无法区分，短路电流过大造成各级开关速断保护定值无法区分，失压保护延时难以整定导致成片跳闸。
2.3井下采区工作面电压偏低 随着煤矿生产能力的逐步提高，各大中型煤矿不断对供电系统进行改造扩建，许多煤矿建设较早，建设初期没有大容量扩建的整体规划，扩容改造后，网络结构变得复杂，存在不少安全隐患，例如电缆超载，井下线路电压偏低。新型的矿井井下综采工作面的电气设备具有大功率、大容量的特点，由于下井电缆较长造成线路压降大，工作面的电压低，时常造成工作面设备不能正常启动，并且工作面大容量设备启动时对电网造成的冲击比较大。
2.4单相接地电容电流过大 煤矿供电系统中单相接地短路是发生最频繁的故障，电容电流过大，则对煤矿电网的危害很大，主要体现在：易造成二次故障，致使故障扩大，且产生单相电弧接地过电压。易使接地网电压升高，产生交流杂散电流，接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸。
如果矿井供电系统没有进行单相接地电流测试和采取限制措施，随着电网容量增大，供电距离不断增加，一旦系统发生单相接地，就会引起严重的事故。
3.煤矿供电系统静态安全分析内容
3.1潮流计算与分析 潮流计算是根据给定电网的网络结构和各部分元件的运行参数，计算电力系统各部分稳态运行的状态参数。通过潮流计算对规划中的电力系统进行检验可以分析出现有的规划方案能否满足各种运行方式的要求，对运行中的电力系统，通过潮流计算可以分析网络结构的改变对系统安全运行带来的影响，预测负荷变化对系统的冲击，从全网母线的电压是否在允许的范围以内，线路、变压器等元件是否会出现过负荷现象，以及若出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。
3.2短路计算与分析 短路计算是求出某种故障时流过短路点的短路电流，母线电压以及其分布的计算。短路的形式有单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和三相短路几种，其中单相接地短路在矿井电网中压常发生，而三相短路发生的几率最小，却危害最大，因此通常以三相短路电流作为电网短路电流的校验参考值，将短路危害降低到最小程度。
3.3煤矿电网N－1计算 根据电网稳定导则的相关内容，N－l原则是在电网正常运行方式下考察任意一电力元件发生故障或断开后，电网能否满足其电压和频率能够在允许范围内，以及其它元件不过负荷的同时保持稳定运行且正常供电，N－1校验通常在统计全年最大负荷的条件下进行。实践表明，在电网N－1校验的基础上可以预测电网的供电质量，还可以对供电经济性进行优化，提高系统正常运行时及检修状态下的抗干扰能力。煤矿电网双回路供电线路多为一用一备，满足N－1校验的条件，线路N－1安全分析计算时考虑将双回供电线的任意一回断开，检验另一回线路是否过载。
3.4煤矿电网孤网运行可行性分析 目前，大中型煤矿大都拥有自备电厂或煤矸石发电厂，装机容量可达到20MW左右，完全可以承受煤矿保安负荷的运转，当煤矿电网孤网时，自备电厂发电机便低频保护动作，以确保发电机的安全。通过仿真试验验证煤矿电网在脱离了上级电网孤网运行时是否能够带动保安负荷稳定运行，给煤矿电网工作人员提供重要参考，解决了上级电网断电时的安全隐患问题。
参考文献
煤矿安全分析范文2
【关键词】煤矿；安全管理；生产目标；八关
为了满足社会各行业的实际需求，煤矿企业加大了日均产煤量，实际的生产能力在不断地提高。在此形势影响下，煤矿安全管理能否达到预期的效果，直接关系着企业的经济效益与生产现场工作人员的人身安全。因此，相关的管理人员需要结合煤矿的实际情况采取必要的安全措施，及时地消除生产过程中可能存在的安全隐患，加快现代化煤矿的建设步伐，增强煤矿企业的综合市场竞争力。文中从不同方面阐述了煤矿安全管理的有效措施，客观地体现了采取这些措施对于实现煤矿安全生产目标的重要性。做好煤矿安全管理的相关工作，具有重要的现实意义。
1明确发展目标，凝心聚力
在合理科学的发展理念指导下，煤矿企业需要坚持科学办矿的相关原则，明确企业的发展目标，确保每一阶段的生产计划能够顺利地开展。当煤矿企业长期的安全工作目标与阶段性的发展目标明确后，企业应该结合自身的实际概况，将生产过程中所涉及的不同单位按照一定的方式凝聚在一起，增强煤矿生产中建设单位、监理单位、施工单位的实际作业效果，为企业综合市场竞争力的增强提供可靠地保障。当这些单位在煤矿安全生产中明确具体的发展目标与自身的安全责任、监管任务时，可以逐渐地加强相关管理部门对整个生产现场的把控，确保工程施工计划的顺利完成。同时，在煤矿生产活动开展中，建设单位需要充分地发挥指导、服务的相关作用，为后期施工计划的顺利开展提供可靠地保障，创造出安全的作业环境，确保施工单位实际工作效率可以始终保持在更高的层面上，施工人员的工作积极性能够被充分地调动起来。煤矿的施工单位在实际的作业开展应该优化自身的组织方案，提高施工计划执行的工作效率，营造出“组织严密、自主保安”的良好施工范围。监理单位应该充分地发挥出自身的监督作用，推动项目建设的不断推进，保证煤矿的安全生产。这些单位以凝心聚力的方式高效地工作时，煤矿的安全管理水平将会逐渐地提高。
2理念引领，方法创新坚持安全
第一，依靠先进的理念，可靠的创新方法，可以为煤矿安全生产管理水平的提高提供一定地保障。严格遵守国家和政府相关规范条例的具体要求，逐渐完善自身的安全管理体系，促使煤矿生产现场秩序能够得到有效地维持，煤矿的安全管理工作能够顺利地落实。在先进的安全管理理念引导下，煤矿生产中存在的具体问题将会得到快速地解决。同时，利用可靠的创新方法，可以完善煤矿安全风险预控管理体系，有利于实现煤矿安全体系化，完善煤矿安全的管理机制。
3明确岗位职责范围，带压履职
面对当前的安全生产形势，煤矿企业的所有管理者应该强化自身的安全责任意识，实现企业长期安全生产的发展目标。明确岗位职责范围，不仅需要落实煤矿企业安全生产的主体责任，也需要将安全生产责任落实到不同的职能部门，利用分级管理、层层推进的方式提高安全管理工作效率。同时，完善绩效考核制度，设置相关的安全管理组织机构，确保他们能够在相关制度的约束下更好地履行自己的职责，降低煤矿安全生产中风险发生的几率。
4深入生产现场，做好基础性预防工作
煤矿生产现场相关工作的开展，将对生产计划的实施、生产现场的安全性等工作的顺利开展有着一定的指导作用，保证了作业人员的人身安全，可以为煤矿企业创造更多的经济效益。因此，相关的管理者应该深入到煤矿生产现场，制定出切实可行的安全管理计划，处理好生产现场存在的细节问题，做好各种基础性工作，实现“保安全、促生产、高效益”的发展目标。
5合理使用科学技术，把好质量关
科学技术的合理使用，可以构建出符合煤矿实际发展需要的信息化安全管理系统，并对系统结构进行必要地优化，有利于提高煤矿矿井水害防治的工作效率。在各种科学技术的共同作业下，煤矿生产中技术人员可以利用专业设备的优势，弄清生产区域矿井水文地址条件，可以增强水害防治效果。同时，管理人员需要对进入煤矿生产现场的各种设备进行必要地检查，保证这些专业设备的质量可靠性，确保这些设备在治水工作体系发挥出更大的优势。除此之外，合理地运用科学技术，提高瓦斯防治工作质量，将安全技术措施落到实处，完善通风系统的服务功能，有利于增强煤矿安全的管理水平。
6做好应急演练工作，增强安全避险效果
在“预案科学、避灾合理、设施可靠、防护完备”的原则要求下，需要从系统性、针对性、操作性等方面进行重点地考虑，制定出可靠的防灾计划，完善应急预案，切实加强应急演练工作质量，增强矿井突发事件紧急处理的综合能力。同时，需要在相关的理念引导与技术支持下提高调度指挥系统的工作效率，增强生产现场事故发生后的安全避险效果。生产现场协调、执行过程中实际问题的有效处理，降低了矿机内安全事故发生的几率。
7强化创新意识，加强培训质量
为了使煤矿的生产目标在规定的时间内能够顺利地实现，企业可以长期处于稳定、高效的发展模式中，需要强化煤矿企业安全管理方面的创新意识，借鉴国外的先进管理机制，利用信息化技术构建出生产现场的监控系统，为生产计划的有效开展奠定坚实的基础。强化管理者创新意识的同时完善创新体制，可以增强煤矿生产现场的预警能力，加快企业产业升级的步伐。同时，利用创新培训载体的作用，提高培训层次，加强培训质量，提高所有工作人员的综合素质，增加他们的专业技能，将会为煤矿安全生产战略目标的实现提供可靠地保障。
8规范管理人员行为，实现自主保安的基本要求
作为煤矿安全生产的重要保障，规范管理人员行为，有利于实现煤矿安全文化建设的目标，促使煤矿的生产计划能够顺利地开展。管理人员在实际的工作岗位上结合煤矿的实际发展要求规范具体的工作行为，及时地处理煤矿生产过程中存在的问题，加强实际工作中的自我约束。同时，利用多元化培训方式严格地要求煤矿管理人员，实现自主保安的基本要求。
9结束语
严格把好煤矿安全管理过程中的“八关”，可以提高生产现场的作业效率，降低煤矿生产过程中安全事故发生的几率，为现代化煤矿实现更多的战略目标带来了重要的保障作用。在具体的管理过程中，煤矿的相关管理者需要强化自身的安全责任意识，规范生产现场的管理行为，确保各种安全管理机制在实际的应用中能够达到生产计划的实际要求。深入作业现场，加强现场监督，可以及时地消除煤矿生产中可能存在的安全隐患。加强煤矿安全管理工作，采取有效的措施增强煤矿生产过程中实际问题的处理效果，有利于加快煤矿企业的发展速度。
【参考文献】
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［4］耿宏兵.某企业大型煤化工项目物资采购管理模式与策略应用分析[D].宁夏大学,2014(05).
煤矿安全分析范文3
一是强化安全分级管理。深入贯彻《关于印发〈落实安全生产主体责任实施细则〉的通知》，健全完善安全生产责任制，逐级分解落实安全生产主体责任，形成“横到边、纵到底”的网格化安全生产监管和责任体系，实现安全生产监管责任到部门、班组和个人。年初，要层层签定安全责任书，人人写出承诺书，实现安全压力逐级传递。实行季度安全检查量化评分考核，一级抓一级，层层抓落实、抓兑现，做到安全生产责任落实不留死角。二是强化安全组织保障。加强安全生产组织领导，明确各级安全生产责任，制定安全组织保障措施，把握形势，明确重点，基本做到敏锐的超前分析、持续的隐患排查、严格的源头控制、严密的过程把关、准确的安全确认、动态的安全监管、超前的追究问责，实现安全工作超前到位、动态掌控。三是强化领导干部安全绩效考核。实行安全“黄椅子”警示制度，每月对安全考评低于70分的单位的主要负责人，予以“黄椅子”警示。实行领导干部“查三违”指标制度，明确各级干部查“三违”指标，每周一通报，每月一考核。建立健全干部安全绩效档案，严格落实安全述职和绩效考核制度，每季对领导干部安全履职情况进行评比考核，末位通报。建立领导干部约谈制度，对安全绩效考核不合格的领导干部进行诫勉谈话。严格落实安全一票否决制，将安全考核与领导干部提拔任用、评先树优紧密挂钩。提升各级干部安全履责能力。
二、强化“双基”建设，着力提升安全保障力
一是深入推进安全质量标准化建设。从安全规章制度入手，对照安全质量标准化标准，本着缺什么、补什么原则，及时补充、修订、完善安全规章制度、操作规程，使安全规章制度做到全覆盖、不留死角，增强了全规章制度的指导性、规范性和实用性。积极开展安全质量标准化达标竞赛，一月一检查，一季一考核，培养典型，以点带面，推动矿井安全质量标准化建设。全面开展清洁文明工厂创建活动，治理现场漏点，解决“四槽区”脏乱差等一大批制约安全生产的“卡脖子”问题，改善现场安全生产环境，提升装置稳定运行能力。二是强化班组安全管理。坚持抓基层、打基础、练队伍，始终将安全工作的重心下放到车间、班组和岗位。层层签订安全生产责任书，把安全目标分解到车间、班组和个人，明确每个人的安全职责，形成个人保班组、班组保车间、车间保矿井的安全生产格局。制定实施《班组建设管理办法》，着力建设团队建设好、基础管理好、业务素质好、安全质量好、任务完成好“五好”班组。设立班组长活动日。实行班组长津贴制度，每月按班组建制对班长分别予以300-400元补助。组织开展“金牌班组”竞赛，一月一考核、一季一评比，对获得金牌、银牌、铜牌的班组分别予以2000元、1000元、800元奖励，显著提升班组执行力和安全防控力。
三、强化超前预控，着力提升风险预控力
煤矿安全分析范文4
关键词：煤矿安全管理；行为安全理论；运用
引言
在我国各个行业的发展当中，煤炭都可以说是一种基础性能源，储藏量比较多并且价格也相对低廉，在行业生产、交通运输等的方面都发挥出了积极作用，煤矿企业是进行煤炭开采的基本单位，但是对于煤矿企业来说，安全问题一直都面临着严峻的局势。煤矿安全管理工作的开展是很重要的，而行为安全理论在安全管理当中的应用也会相应发挥出积极作用，一旦出现煤矿安全问题的话，那么将会直接给工作人员的生命安全产生威胁，并且对煤矿企业也会造成很大的经济损失，行为安全理论的应用有助于促进煤矿企业制定出更加完善的行为安全管理体制，对于各种工作的开展会产生指导性和制约性作用，既能够实现高效生产，同时也能够推动整个行业的可持续发展。
1什么是行为安全理论
行为安全理论是在对各种行为做出深入剖析的基础上，再相应的结合行为学、心理学、安全管理相关要求而形成的一种理论，应用于这种模式来进行煤矿安全管理的话，能够对相关工作人员的行为做出一定剖析，在员工工作期间，可以对他们的工作行为进行监测，在监测的过程当中可以发现他们各种不合理的行为，并且及时对那些危害到安全的行为做出纠正，培养出工作人员安全生产习惯，让他们自觉对自己的行为加以规范，由此也可以相应形成一个更加优化的工作环境，对于煤矿企业安全管理体系可以在一定程度上加以完善。就当前的发展状况来看，行为安全理论在煤矿企业安全管理工作当中的应用愈发深入，其应用优势和能够发挥的作用也逐渐得到了开发，借助管理实践，能够有效减少工作人员的不安全行为，继而得以确保人的行为能够具备更多的观测性。
2煤矿安全管理中行为安全理论应用的问题
2.1工作人员的参与积极性不高
行为安全理论在安全管理工作中进行应用的时候，最主要是作用对象就是工作人员，在对工作人员工作行为观察监督的基础上，及时纠正，减少不安全问题的产生。进行煤矿安全管理工作的时候，采取的方式是随时抽检，很多工作人员自身的积极性不高，没有主动参与到安全管理队伍当中。而管理人员没有采取措施来调动工作人员积极性，由此便使得当前安全管理中存在的一些问题难以得到改变。当前在我国很多煤矿企业当中，相关的管理人员往往是借助于各种安全管理条例来对工作人员自身的行为进行约束，在整个安全管理过程当中，工作人员是处于一个相对被动的位置，一旦工作过程当中违反了安全管理要求，只要没有造成严重后果就不会被处罚，由此便直接导致了安全管理目标难以实现。
2.2安全管理体制构建不足
煤矿企业在进行安全管理工作的时候，需要借助于一定的安全管理体制来对工作进行指导和规范，当前比较完善的是奖惩机制，并且在安全管理工作当中也发挥出了一定作用，但其他机制建设却不够完善，在进行日常管理工作的时候，工作人员和管理人员的身份之间会相应存在一定冲突，进而会直接导致安全管理工作难以落到实处。
2.3考核和监督体系有所欠缺
如今在进行安全管理工作的时候，考核和监督体系的欠缺也是一个阻碍安全管理工作开展的重要因素，如今很多煤矿企业对于数据统计结果比较重视，往往是采取抽查的方式来进行安全管理工作，但是对于整个煤矿生产的流程，却没有进行有效监督，这样一来便直接导致实际发展和管理理论之间出现不相符的状况，之所以会这样，与考核和监督体现的欠缺有直接关系。由于没有完善的监督体制，所以便直接导致了煤矿企业只重结果而轻流程，而这种观念是难以保证煤矿企业安全生产的，由此导致了一些安全隐患问题出现，造成了一些安全方面的问题。
3煤矿安全管理中行为安全理论应用的实践
3.1积极构建行为安全管理保障体制
在进行煤矿企业安全管理的时候，最好是采取统一化管理的方式，这样一来便能够有效保证管控期间的可持续发展，对于安全管理过程当中所涉及到的细节性问题也要相应做出探究，由此便可以形成具备可靠性和安全性的管理保障机制。在进行机制构建的时候，最重要的是建立起监督机制，对于煤矿开采过程当中的一些危险行为能够进行有效控制，杜绝违反规范要求的行为产生。当前安全管理制度是愈发完善的，未来需要重视监察条例构建，对表现好的工作人员进行激励，同时也对工作人员的不合理行为进行纠正。
3.2关于行为安全管理的前期准备
前期准备工作的开展将会为后续安全管理工作的开展奠定基础，在开始工作之前，可以先建立工作小组，为行为安全管理工作的开展进行专项服务，小组工作人员要包含煤矿开采全过程的主要工作人员，然后根据他们的工作特点来进行角色分配，对于行为安全管理的具体程序、工作开展原则和日常管理等方面的工作规范加以制定，对于行为安全工作开展的具体状况，也要及时做好数据记录、整理和分析，通过数据来反应当前安全管理工作的开展现状，对于反应出来的问题，也要进行小组讨论，提出相对应解决方法并落实到管理监督工作中。做好行为安全管理的安全监督工作，通过对工作人员行为的监督，来有效降低危险行为的出现，确立安全行为，确保监测数据的真实性，使数据记录和实际发展状况相一致。
3.3做好安全行为观察工作
行为安全理论在安全管理工作当中的应用，就是要通过对工作人员的行为观察来相应提高安全管理效果，因此说做好安全行为观察工作也是极为必要的。首先需要明确那些不安全行为因素，煤矿工作环境是比较复杂的，所以就会为实际施工的开展带来一定的安全隐患，所以要在开采工作开始之前，对各种不安全因素进行统计，然后制定出科学的安全准则，通过客观公正的分析来完善观察流程。其次需要将相关的指导工作加以落实，通过安全管理会议的开展，及时明确当前行业安全管理工作开展现状，吸收经验教训，加强对基层工作人员的管理，提升他们的安全意识。再次需要借助于互联网和大数据技术优势，来建立起安全管理信息化系统，对于安全管理过程当中涉及到的各种信息，需要如实录入，然后借助于大数据技术来进行分析管理，帮助安全管理人员全面直观地掌握全矿作业安全状况，进而为安全措施的制定提供科学依据。最后还需要对安全管理保障体系加以完善，结合着行为安全管理观察到的数据资料，来对当前煤矿企业的安全管理工作做出分析，企业内的各个部门之间需要加强联系，对安全管理条例中的内容要彻底贯彻执行，强化政策执行力度和行为监管力度，继而得以提高煤矿作业安全系数及煤矿开采的安全生产效率。
煤矿安全分析范文5
关键词：监控分站；数据采集；实时系统；总线传输
引言
传统的煤矿安全生产监控系统一般是传感器-分站-地面中心站三级结构，系统采集采用的是FSK或RS485通信协议。这种通信模式存在着很多不足，比如分站的处理过程慢，监测点少，采集的数值容易受干扰等。由于煤矿井下生产环境复杂，传感器监测的测点多，传感器监测的种类也多，使得系统通信情况复杂，采用某种或多种约定好的传输协议。这就使得煤矿井下监控系统的现场操作复杂，排查故障问题难。本文采用了基于RS458总线和CAN总线兼容的数据采集所设计的分站，提高了煤矿安全生产监控系统的可靠性、实时性和稳定性。
1分站主控板总体设计
分站主控板主要由主板和采集板组成，其中主板是以LPC1788作为主控芯片，采集板是以LPC1754作为采集芯片，采集板以RS485总线或者CAN总线的方式进行数据采集。分站能够兼容模拟量传感器和开关量传感器的数据采集，同时采集板是采用多条总线的方式，一条总线上能够链接多个传感器。分站系统程序采用单线程多任务的方法实现，具有线程优先处理能力，对特殊任务时采用的是优先处理，不仅确保了系统的实时性，而且还提高了分站系统功能的灵活性。（1）主控板微处理器单元分站主控板是整个监控系统的核心，分站中的大部分功能都在主控板中实现，所以主控板微处理器运算功能的强弱直接影响到整个分站的功能设计。本系统主控制芯片选用的是基于Cortex-M3内核的LPC1788微处理器，Cortex-M3内核在相同的时钟速率下比ARM7的性能高。LPC1788芯片高达165个I/O口，内部集成512KB的FLASH、96KB的SRAM、4KB的EEPROM、2路CAN接口、5路UART串口、4个32位通用定时器、1路12位AD转换和1路10位DA转换，其功能强大，低功耗，主控芯片LPC1788完全能够满足本系统的要求。（2）分站主控板硬件设计分站主控板从硬件上可分为9个模块，分别是电源电路模块、显示电路模块、采集电路模块、红外遥控电路模块、控制电路模块、主从通讯电路模块、数据存储电路模块、以太网通讯电路模块和引线板电路模块，其分站硬件原理框图如图1所示。下面将简单地介绍主从通讯电路模块、数据存储电路模块和遥控电路模块的设计。①主从通讯电路模块主从通讯电路是根据LPC1788微处理器的通信端口，分别设计了1路主通讯和2路从通讯，都是以RS485通信方式，自定义通信协议。其中主通讯用于中心站与分站的信息交互，从通讯用于分站与电源信息箱、多参数传感器和脉冲量传输等的信息交互。主从通讯电路RS485通信的收发器采用的是SN65LBC184，采用的光电隔离器件是TLP181；②数据存储电路模块数据存储电路模块是根据数据的重要性和实时性来设计的，数据存储电路设计包括2个部分：根据数据存储的重要性设计的电路，该电路采用了2块FM25V02-G铁电存储芯片，存储中心站下发的重要信息和分站本身的重要信息；根据分站数据的实时性设计的SD存储电路，实时地记录分站或传感器发生变化的信息，能够及时地查询分析分站运行期间出现故障情况；③遥控电路模块遥控电路模块是根据用户需求进行硬件设计，中心站与分站进行信息交互时，考虑到中心站对分站进行重要数据的初始化和用户使用时方便操作而设计的电路。采用了HS0038红外接收探头和HS9149A红外遥控接收器，设计的电路既能够满足对分站基本信息的设置，也能够方便用户操作使用。
2分站采集板总体设计
（1）采集板微处理器单元分站的采集板选用的是LPC1754微处理器，CPU具有3级流水线和哈佛结构，LPC1754微处理器具有80个I/O口，内部集成128KB的FLASH、32KB的SRAM、1个USB接口、1路CAN接口和4路UART串口。能够满足采集板的功能需求。（2）采集板数据采集采集板数据采集是采用总线方式进行采集，以LPC1754微处理器作为采集板的核心芯片，并以多总线为主的方式设计，其中每块芯片对应着采集总线，每条总线能够接多个传感器，总线可分为RS485总线和CAN总线，2种总线的采集板可以互换使用，能提高分站采集数据的灵活性。①RS485总线RS485总线采集板以LPC1754作为微处理器，SN65LBC184作为RS485收发器，TLP181作为光电隔离器件，TPS3705-33D作为看门狗复位芯片，采用ISP和API对片内Flash存储器进行程序的下载。每条RS485总线都能够接多个RS485总线的传感器，通过自定义协议，采用主从方式，能够及时地采集到传感器的信息，并能够及时响应分站相应的控制操作；②CAN总线CAN总线采集板以LPC1754作为微处理器，CTM8251T作为CAN收发器，TLP181作为光电隔离器件，TPS3705-33D作为看门狗复位芯片，具有RCT实时时钟，采用ISP和API对片内Flash存储器进行程序的下载。每条CAN总线都能够接多个CAN总线的传感器，CAN总线协议能够设置网络中的优秀级来向总线发送数据，CAN总线传感器废除了地址编码，CAN总线的传感器是通过固定时间的约定注册方式接入CAN总线，CAN总线的传感器将保持在固定时间内给CAN总线上发送数据，其他CAN总线传感器和采集板CAN收发器都能够接收到数据，因此CAN总线能够使得传感器节点之间的数据通信实时性增强，并能够提高系统的可靠性和灵活性。
3系统软件设计
分站的软件设计主要有数据的通信、数据的逻辑处理、数据的采集、数据的存储、数据的显示、红外遥控和报警等。分站系统采用了多任务的μCOS-II实时操作系统完成，同时还加入了Fatfs文件系统。μCOS-II的实时操作系统是一个开放占优式内核的系统，是能够进行高优先级任务剥夺低优先级任务CPU使用权的系统，μCOS-II还是一个对共享资源进行保护机制的系统，因此μCOS-II实时系统能够满足本分站系统的要求。Fatfs文件系统不依赖于硬件架构，与磁盘I/O层完全分开的文件系统，是用于SD卡中文件的读写及其他的操作。从分站整体上看，分站软件系统的关键在于：分站任务的划分与软件运行；分站软件运行的实时性。（1）分站任务的划分与软件运行。分站所需要的功能包括上电闭锁，中心站对分站初始化及取数，液晶显示，数据采集，数据逻辑处理，数据存储，红外遥控和风电瓦斯闭锁等，整体软件的任务划分和软件的运行如图2所示。分站系统上电后，程序进入1min闭锁状态，该闭锁状态采用进度条完成，闭锁状态分站所有任务都在等待，所有的控制口都是低电平，不参与任何控制。上电闭锁后，开始运行所有任务，包括主从通信任务、采集数据任务、数据逻辑处理任务、红外遥控任务、液晶显示任务和数据存储等。任务开启后，液晶显示屏显示分站基本信息，显示时间为10s，10s后切换到各通道显示传感器值以及显示控制口等信息。系统软件还创建了消息队列，任务切换和中断可能通过消息队列进行多任务消息的发送，并合理利用信号量控制多任务共享资源的使用权，标志某事件的发生和任务间行为的同步。提高了系统软件运行的可靠性。（2）分站软件运行的实时性分站软件运行的实时性取决于数据采集速度、数据处理速度和数据存储速度。合理设计三者之间关系，就能够提高分站系统的实时性。数据采集板是采用总线方式快速采集数据后，并更新打包来获得数据，数据采集板软件设计为单微处理器单总线的方式。对于RS485总线，通信协议为自定义协议，采用主从方式采集传感器节点的数据，采集板处理单个传感器为20ms，自定义协议单个来回传感器数据传输需要130ms，以单条总线采集4个节点的传感器数据为例，只需要600ms就可完成整个采集过程，可以看出系统软件实时数据更新能力很快。对于CAN总线，采用多主方式获得传感器节点的数据，根据CAN总通讯的特性，传感器节点个数和CAN总线的通信速度影响着数据采集速度。考虑到分站的运行坏境复杂和系统运行的可靠性等因素，CAN总线选择5kb/s的传输速率。CAN总线传感器在固定的时间内向CAN总线上发送一次新的数据，传感器的节点个数为4个，固定时间为500ms。数据采集板能够在500ms内完成数据采集工作。数据逻辑处理是合理利用系统消息队列和信号量共享资源，并结合快速读取数据能力来进行逻辑运算，这种实时系统的共享资源方式，能够节省微处理器芯片逻辑运算的开销，同时解决了数据更新时不连续的情况，因此共享资源对系统的实时性具有很大的影响。数据逻辑处理还包括了瓦斯闭锁、风电瓦斯闭锁、数据的异常控制和报警、实时数据异常和数据状态变化的存储等。数据存储主要有2种数据的存储：①分站重要信息的存储，操作铁电的读写，初始化分站的信息在铁电中划出1000字节的位置存储。通信中断后的数据采用滚动的方式存储在铁电中，等待通信正常后数据分帧上传给中心站；②SD卡实时存储记录分站与传感器之间运行的情况，其中包括记录分站的运行情况、电源信息、传感器报警数据、传感器断线、控制口的状态变化，开关量的状态变化等，这些数据的记录更能说明分站系统可靠性和实时性强。
4结语
本文介绍了一种以总线方式作为数据采集模块，以嵌入式实时操作系统μCOS-II作为软件系统的监控分站来设计，与传统设计的分站相比，数据采集已经克服了处理过程慢、实时性差、监测点少、抗干扰能力差和数据传输存在误差等缺点。分站系统能够以μCOS-II实时操作系统为主，并结合Fatfs文件系统实现了分站数据实时记录，提高分站运行的可靠性和实时性。分站还能够灵活运用RS485总线和CAN总线，提高的分站系统的兼容能力，更能够满足更多用户的需求。
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煤矿安全分析范文6
关键词:自组织;煤矿安全管理系统
中图分类号:F2
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)03-0032-02
煤矿安全管理系统是由人力资源要素、管理机制要素、安全文化等要素构成的、保障企业安全生产的系统,在结构及运行过程中呈现高度的复杂性,其具有自组织的特性。在这个系统中影响安全管理的各种要素需要协同发展,形成整体合力,以实现增强煤矿安全的共同目标。
1 自组织理论概述
自组织理论是20世纪60年代末期开始建立并发展起来的一种系统理论,它的研究对象主要是复杂自组织系统(生命系统、社会系统)的形成和发展机制问题,即在一定条件下,系统是如何自动地由无序走向有序,由低级有序走向高级有序。它包括普利高津的耗散结构理论、哈肯的协同学、托姆的突变论、艾根等人的超循环论等。
自组织,就是不存在外部的作用力或指令,系统内部不同要素或子系统按照某种特定的规则和条件形成一定的结构,协调地运行。这里“特定”一词是指,那种结构或功能并非外界强加给体系的,而且外界是以非特定的方式作用于体系的。 他组织与自组织是相对的,所谓他组织,是依靠外界的特定指令来推动组织向有序化演化,从而被动地从无序走向有序。自组织和他组织之间的共同特征是宏观有序化,根本差别在于他组织中的成员是被动接受的,而自组织中成员是主动接受的。
自组织的前提是系统具备耗散结构,而一个典型的耗散结构的形成则至少需要具备四个基本条件:(1)系统必须是开放的。这是系统由无序走向有序的前提条件。(2)远离平衡态。平衡状态是孤立系统经过无限长时间后稳定存在的一种最均匀无序的状态。只有开放系统远离平衡态,才有可能形成有序结构。(3)非线性相互作用。系统内部要素之间存在非线性相互作用,是系统实现有序产生新性质的原因。(4)系统存在涨落。涨落既是对处在平衡态系统的破坏,又是维持系统在稳定平衡态的动力。涨落是使系统由原来均匀定态解到耗散结构演化的最初驱动力。
2 煤矿安全管理系统自组织特性分析
自组织理论提供了一个更综合的视角来研究煤矿安全管理系统。煤矿安全管理系统其拥有成为自组织的四种必要条件。
2.1 煤矿安全管理系统是一个开放的系统
自组织理论告诉我们,系统能否进行自组织和自组织如何演化,系统“开放”是不可忽视的一个重要条件。所谓系统的开放性是指系统能够与外界进行交换的属性,系统通过与外界物质、能量、信息交流,维持自身系统结构及功能。任何系统,如果不与外界发生物质、能量和信息的交换,它的最终结果必然是无序、退化或死亡。因为,按照热力学理论,如果一个系统是封闭的,它遵循熵值增大原理,熵在热力学中指一个系统无组织的程度,或无序的度(ds),熵值增大即系统越来越无序直至解体、死亡。一个系统的存在和发展依赖负熵的增大,而负熵来自系统的开放性,只有开放才能引进负熵流以抵消熵流,才有可能通过自组织实现并保持有序的结构状态,实现系统的进化或发展。
煤矿安全管理系统是否与环境存在各种要素的输入输出关系是其开放性的重要特征之一。煤矿安全管理系统不是封闭、单独存在的,持续不断地与外部环境进行物质、能量和信息的交换,包括人才、知识、技术、资金、资源、设备以及信息等,因此从系统论观点出发,煤矿安全管理系统是一个开放的复杂系统。安全管理系统在输入物质、信息的同时,也为系统带来了新的资源。在满足外界输入达到一定阀值和输入平权化等条件时,安全管理系统可能打破原有平衡,推动系统走向远离平衡态,在随机涨落作用下形成新的更加有序的耗散结构,即系统向更高层次演进。
2.2 煤矿安全管理系统具有典型的非线性特征
非线性是指子系统之间不满足叠加原理(叠加原理原定义于物理学,这里可指在同一系统中,子系统的特性不会因其它子系统的存在而发生影响),在各子系统形成系统时会涌现出新的性质。正因为非线性作用,才不断有新质被创造出来,进化才持续下来。
煤矿安全管理系统并不是要素的简单堆积,而是各种要素相互作用的结果。煤矿安全管理系统中,要素之间、人与人之间以及人与机器之间存在着复杂的关系,非线性作用普遍存在,并由此维系着系统的生存和发展。煤矿安全管理系统之所以有整体行为,也正是因为安全管理系统内部要素之间存在着复杂的非线性相互作用。正是由于各种非线性的影响,它的整体功能要大于其各个组成要素功能机械相加的总和。
2.3 煤矿安全管理系统远离平衡态
根据系统的状态,可以将系统分为平衡系统、衡系统和远离平衡系统。这三种系统主要是按系统内是否存在差异以及差异的程度来区分的。体系的各个部分之间的差异越大,体系离开平衡态就越远。
煤矿安全管理系统不是孤立的和处于宏观静止状态的系统,它与外界密切联系,整个系统时刻随时间变化;而且系统内部呈现出不同程度的非均匀和多样化的特点,其资源分布、子系统发展情况等方面都是非平衡的,是一种远离平衡系统。煤矿安全管理系统由于人及其活动的介入,使其呈现出的非线性特征更加明显。如在煤矿安全管理系统中,管理者和被管理者都是由不同个性和能力的人组成,他们之间总会有些差异,这种差异导致安全管理系统远离平衡态,形成远离平衡态的属性。这些差异偏离了其平均值,使其远离了平衡态,而且这些成员之间差异越大,偏离平衡态就越大。
2.4 煤矿安全管理系统具有涨落特性
涨落是系统某个变量或某种行为对平衡值的偏离。涨落导致有序。非平衡态系统具备形成有序结构的客观条件后,涨落对实现某种情况的序起着决定作用。没有涨落,系统就无从认知新的有序结构,就没有非线性相干作用的关联放大和序参量的形成也就不可能有系统的进化。
对煤矿安全管理系统的影响可分为内、外因素。外因素主要是指安全管理系统以外的因素,如国家政策变化、科学技术的发展等因素都会影响到安全管理;内因素是指影响安全管理系统的内部因素,如管理者的学历结构的变化、员工的素质、采取新的管理策略等。这些变化无疑都会影响到煤矿安全管理过程.从而使安全管理过程偏离正常运行轨道,出现涨落现象。在这些因素中,有的因素是有利于企业管理的效率提高,而有的则是背离企业管理目标的。为了适应新的环境,煤矿安全管理系统必定会进行一系列的创新活动,使内外部环境走向“交融”,于是,便形成新的有序结构。
3 自组织理论对煤矿安全管理工作的启示
3.1 保持煤矿安全管理系统对外对内开放性
安全管理系统必须不断开放,以促进体系内物质、能量、信息的充分流动,建立相对稳定的开放性系统乃是保证煤矿企业不断适应新的环境的必要条件。
安全管理管理系统只有对外保持开放性,才能吸引人才,引进先进技术、设备和管理经验,才有可能从外界吸收负熵流,抵消煤矿安全管理系统内部熵的增加而处于非平衡或远离平衡态,即形成煤矿安全管理系统有序发展的外部条件。保持对内开放,就是不断加强煤矿安全管理系统内部各子系统、各环节、各部门各要素之间的沟通和协调,理顺关系,减少内耗,充分利用安全管理系统己有的资源,增强内部活力。显然,对系统内部熵的增加的抑制和减缓,其功用相当于从外部引入负熵流。
3.2 强化煤矿管理系统内部非线性作用
安全管理系统的非线性相互作用表现在管理系统的竞争与协同上。煤矿安全管理要有效地利用协同和竞争,就要抛弃传统管理思想的影响,形成民主化管理氛围,让员工参与到管理中,改变安全管理系统机构重叠、层次过多、部门脱节和人浮于事等负向协同现象,合理地配置煤矿安全管理系统诸要素,使其管理层次和管理幅度适当。
同时需要克服煤矿安全管理系统内各要素职能作用互不相干、互相对抗、互相削弱的现象。煤矿安全管理系统行使着决策、执行、监督和反馈等职能,如果这些职能或职能部门的作用不到位,甚至有些职能或职能部门之间起负作用,就会影响煤矿安全管理系统职能的正常发挥,造成整个安全管理系统功能的缩小效应。因此,煤矿安全管理系统要健全和完善职能配置,并密切配合,相互呼应,实现功能协同。
3.3 煤矿安全管理系统应打破均衡状态
远离平衡态是企业系统高效运作的必要条件。安全管理系统中的各个要素都必须遵循远离平衡态原则才能建立高度有效的安全管理系统。
煤矿安全管理系统要摆脱僵化的平衡态模式进入非平衡或远离平衡态、设法增大系统内部势能差、达到动态平衡形成耗散结构,就要在安全管理系统中充分调动人的积极性、主动性和创造性,建立有效的激励约束机制,从而提高员工的积极性、自觉性和创造性,使员工能最大限度地发挥其能力,保持安全工作的有效性,从而保证安全工作水平的不断提高。此外,在管理结构上要改变机械式的管理模式,向柔性化的管理模式转变;管理方式上避免官僚作风,管理系统的权力要由集中的、等级式的权力结构逐步演变到分散的、网络式权力结构。只有安全管理系统中各要素均远离平衡态,安全管理系统才会从低级向高级、从无序向有序方向演化。
3.4 合理利用涨落
涨落对煤矿安全管理系统十分的重要,如一项新技术的引进、人才的流失等,都会对煤矿安全管理系统的有序发展产生重要影响,甚至成为其实现飞跃的力量。
管理者要充分利用涨落机制,形成积极的干扰机制,使安全管理上升到一个更高的有序状态。比如在煤矿安全管理过程中,新的管理方法的实施,可能使一些成员精神振奋,而使另一些人则可能产生抵触情绪。管理者要充分利用前一种情况―积极的干扰机制,引导员工在这种精神的影响下,努力实现安全管理目标(涨)。要对后一种情况进行分析,以便采取有效的策略消除这些不利影响(落),从而促使煤矿安全管理系统跃升到一种生机勃勃的有序状态,发生结构功能突变,努力促成安全管理系统耗散结构的形成。
4 结论
自组织理论为煤矿安全管理系统的研究提供了新的视角和方法论指导,对煤矿安全管理系统研究的重要启示是:煤矿安全管理系统是一个具有自组织能力的复杂系统,它是开放性的系统,各要素的相互作用是复杂的非线性作用,其远离平衡态,具有涨落的特性。基于自组织理论视角研究煤矿安全管理系统对于推进煤矿安全管理工作的开展有着重要的意义。
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