带式输送机防人因伤害安全防护系统及其工作方法

蔡勇 吴光真 刘明虎 胡栋春

摘 要：带式输送机广泛应用于工业生产各个领域，在多重因素的影响下其人因伤害事故难以避免，时有发生。带式输送机防人因伤害安全防护系统（PEMS）在不影响带式输送机生产效率的情况下，重视对人的保护。在以人为本的精神指导下，利用自动化技术解决了当下带式传送机的设计困境。文章从设计背景、改进方案、设计架构、工作方法和性能特点等几个方面系统地阐述了带式输送机PEMS的核心问题。旨在进一步提升带式输送机防人因伤害安全防护自动化程度，填补国内此领域的空白。

关键词：带式输送机；防人因伤害安全防护系统（PEMS）；工作方法；改进方案；特点性能

中图分类号：TD634 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0132-02

Abstract： Belt conveyor is widely used in various fields of industrial production. Under the influence of multiple factors， it is difficult to avoid injury accidents. The belt conveyor PEMS attaches importance to the protection of people under the condition of not affecting the production efficiency of the belt conveyor. Under the guidance of people-oriented spirit， the use of automation technology is made to solve the current belt conveyor design dilemma. This paper systematically expounds the core problems of the belt conveyor PEMS from several aspects， such as design background， improvement scheme， design framework， working method and performance characteristics， etc. The purpose of this paper is to further improve the degree of automation of belt conveyor protection against human injury and to fill the gap in this field in China.

Keywords： belt conveyor； PEMS； working method； improvement scheme； characteristic performance

1 带式输送机PEMS设计背景

带式输送机是现代工业企业生产中的重要设备，广泛应用于需要远距离输送物料的电力、矿山、港口等行业。因其转动运行特点，在生产中存在较大的人身伤害安全隐患，由于带式输送机一般输送距离较长，传统的安全保护由人工巡视实现，而现场巡视无法做到实时监控，再加上巡视人员不足带来的巡视不到位、生产人员的安全意识不足等原因，经常发生人员违章闯入带式输送机的安全警戒线内，甚至有人员试图跨越输送带，极易发生人身伤害安全事故。根据《中国安全科学学报》统计，机械伤害事故中受到传动（转动）部件引起卷入、挤压造成人员伤害的比例占全部机械伤害的47.7%。带式输送机主要依靠护栏进行安全防护，缺乏警示和监控，因此，为了及时有效地防止由于运行、维护、清理等人员的操作不当等原因误入带式输送机转动区域，意外引起的人身伤亡事故发生，在带式输送机转动区域安装PEMS系统，能够有效预防和避免操作人员误入带式输送机的安全区域造成人身伤害安全风险。

2 带式输送机安全防护装置改进的解决方案

带式输送机两侧安装防人因伤害安全防护系统（PEMS），有效预防和避免人因伤害安全风险。该系统包括控制中心、前端探测系统、红外监控系统、现场报警系统与闭锁控制装置，前端探测装置包括安装于护栏外侧的光束遮断式感应器，红外监控装置为红外视频监控，现场报警装置包括声音报警与灯光报警，闭锁控制装置控制带式输送机的电机启动与关停。控制中心包括电连接的控制系统PLC、光纤连接的现场红外监控视频系统、PEMS智能交互系统。控制系统PLC控制现场报警装置的开关和前端探测装置的开关，进行前端探测装置信号的采集及处理。前端探测装置的光束遮断式感应器，包括分别位于传送带两端的发光器与受光器。

3 带式输送机PEMS拓扑图（图1）

4 带式输送机PEMS工作方法

传送带的前端探测装置启动，判断本段传送带的工作状态并将信号上传到控制中心。

若本段传送带处于运行状态，则控制中心控制现场报警装置的灯光报警进行状态提示。

若本段传送带处于停机状态，当有人员闯入本段传送带安全区域时，光束遮断式感应器的光线被遮断，其继电器回路接通，向控制中心发出信号。

控制中心控制闭锁控制装置向前一段传送带的电机发出停机信号，并且向本段传送带的电机发出不启动信号；同时控制中心控制现场报警装置同时启动声音报警与灯光报警。

上述各个工作步骤中，红外监控装置均将本段传送带的现场画面实时传送到控制中心。

5 带式输送机PEMS特点和性能

操作使用简便：监测中心软件界面友好。系统维护容易：系统具有较强的容错纠错功能，并且有系統自动恢复机制，系统还提供了远程管理功能。设备防护：数据检测终端机箱封闭良好，具有防雷、防雨、防尘的功能。外形设计有效地避免了高电场环境下尖端集电、放电的影响。现场安装方便：数据检测终端采用模块化设计。上部为传感器、太阳能板，下部为主机控制箱，便于现场拆装。

电源：数据检测终端采用就地取电或UPS供电，可以确保设备的正常工作。数据控制中心：专门为安全防人因监测而配置的服务器，具有功能强大、技术成熟、可靠性好、网络及数据运行稳定等特点。全功能诊断，环境自适应，装置稳定，能够适应复杂的现场环境。数字模糊人工智能识别，采用人工智能模糊判断，误报率降至最低。运行闭锁系统的运用，自动识别误闯人员，启动报警和停止运行，有效率保障人员的安全。有线，总线兼容，现场全息实时报告，6大系统的综合调度，有效的保障系统稳定。智能功率发射，自主开发的芯片能够自动的感知周围环境的变化，根据环境状况来自动调整对射的发射功率，大大延长了发射管的使用寿命，也降低电能。

上下光学镜片同时调整结构，使调整更快，更准确。使用偏蚀式球面高精度光学聚焦镜。有效探测范围：100米；工作环境温度范围：-30～60℃；工作电压 AC220；整機功耗：1kW；监测参数：装置过程模拟量和数字量。

6 带式输送机PEMS应用范围

本系统应用于长距离输送设备防人因伤害的安全防护领域，尤其是涉及一种带式输送机防人因伤害的PEMS安全保护系统。

火力发电厂输煤胶带机防人因伤害防护监控。

港口运输机械物料运送防人因伤害防护监控。

矿山行业选矿机械运行防人因伤害防护监控。

煤化工燃煤输送、水煤浆输送防人因伤害防护监控。

7 带式输送机PEMS运行案例结论

该设备于2016年5月在黄冈大别山发电责任有限公司斗轮机皮带升级改造试运行以来， 该设备运行可靠、安装使用方便，免维护。由于该设备可长期在线监测并自动记录和传送实时数据，不受外界及人员限制。

对于长距离带式输送设备，PEMS安全防人因装置是一种科学、简单、准确、实时的预防手段。带式输送机设备跨度长，运行检修人员无法判断设备状态，误闯机率大大增加的情况下，PEMS系统在该设备的稳定应用，大大降低的机械事故的发生，有效保护了带式输送机附近作业人员的生命和财产安全，应用前景广阔。

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