1技术发展简介第一代为“闭锁式”无人值守信号系统，系统每中段设置闭锁箱，闭锁箱安装在每个中段停车罐笼的钢罐道上，井口设置一名信号工。开车时，待人员全部进入罐笼后，罐内人员需手动旋转安装在管道上闭锁箱的“闭锁旋钮”，触发允许开车命令；停车时，待提升机完全停稳后，罐内人员同样需要手动旋转“闭锁旋钮”触发闭锁信号，防止罐笼误动作，待全部人员离开罐笼后，恢复“闭锁旋钮”，允许开车。此方案可部分满足信号系统无人值守，井口仅需一名信号工[1]。方案缺点：操作烦琐，需要旋转“闭锁旋钮”才能开车或闭锁停车，需要较强的管理水平，智能化程度不足，闭锁箱安装容易受到外部环境限制。第二代为“遥控式”无人值守信号系统，在闭锁式无人值守系统的基础上，利用无线遥控器，实现信号控制，配合中段去向等语音指示，实现中段的选择、慢上、慢下、换层、开车、停车等控制命令。此方案可以较为方便地实现信号无人值守，操作简单，井口仅需一名信号工，随罐人员控制遥控器，选择去向中段即可，井口信号工根据信号指示或语音指示完成相应操作[2]。方案缺点：无线遥控器可靠使用距离100 m，只能在停车中段使用，智能化程度不够，罐笼内外无法交互[3-5]。第三代“电梯式”无人值守信号系统架构如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.012.F001图1第三代“电梯式”无人值守信号系统架构（1）地面控制台。地面控制台内配置有视频监控模块，用于采集罐笼内视频数据，接收罐内发出的音视频信息，为无线充电发射端提供电源。（2）罐内照明功能。罐笼内部安装LED照明灯，增加乘罐人员的舒适度；电源由无线充电系统提供，无须频繁更换电池。LED灯体采用优质铝材，硬度高，导热性能强；采用LED光源，发光效果更加稳定，无炫光不刺眼，寿命长久耐用；全方位防水，内置多重防水胶圈；加厚钢化玻璃，防爆设计，抗压性强；安装方便。（3）语音通话功能。语音通话功能用于乘罐人员与井口之间语音通话，故障时可以随时了解罐内的情况，有助于制定合理化救援方案，提高罐内人员安全保障。语音通话系统采用光纤加无线通信技术，通话质量清晰，操作简单，同时实现井口井底同时通话。满足车房、井口、罐笼三点通话。（4）音响播报功能。人员乘坐罐笼时播放音乐或者宣传安全知识，增加乘罐人员的安全度，增强工人安全意识。音响外壳采用不锈钢材质，防水、耐腐蚀，播报清晰，抗干扰能力强，通过外部遥控器可以控制音响播放内容。（5）视频监控功能。视频监视功能用于监视罐笼内人员的实时状况，采用广角摄像头，实现无死角视频监控，采用夜视摄像头，在没有照明的情况下也可以看到罐笼内的状态。增加音频功能，可以实时听到罐笼内的声音，具有视频音频存储功能，便于查看历史视频与音频。使用本安型高清摄像头采集视频信号，摄像头具有防结雾功能。配备大容量硬盘录像机，保证30 d以上的数据存储和备份。（6）无线充电功能。在罐笼侧面安装无线充电接收器，在罐笼顶部安装锂蓄电池，电池组安装在不锈钢防水箱内，蓄电池安装位置不妨碍原罐笼的逃生通道出口。无线充电功能是整套系统运行的电源保证，由发射端、接收端、电池充电管理模组、电池组和位置传感器等组成，支持最大功率200 W，具有充电速度快，安全稳定等特点。2升级改造案例2.1系统组成部分及功能（1）地面控制台。地面控制台内装有电源、PLC和通信模块，保证无线充电发射端供电以及从主控和信号操车系统中采集数据，能够完成向罐笼内部设备发送和接收信号的功能。（2）罐笼内部控制台。罐笼内部控制台采用304不锈钢，内装大尺寸触摸屏和多功能金属按键，用于显示提升系统运行状态以及控制卷帘门升降，同时将罐笼内人员数量及视频信息通过无线网络传送至地面控制部分，通过对通钢集团吉林白山铁矿信号系统的改造，使用效果非常好。（3）数据发送、接收器。采用TP-LINK高增益工业无线传输无线网桥，专业室外壳体设计可以适应各种恶劣环境，采用ASA室外工程塑料壳体和专业元器件，IP55防尘、防水，温度在-30~70 ℃之间均能正产工作，内置高增益13 dBi双极化天线，提供高性能无线5 GHz频段，无线传输距离达1 km。2.2电控系统配套件的配置及功能（1）监控系统。电控系统预留与主控系统、信号系统的以太网接口，增加800万像素摄像机16台、千兆光纤交换机4台、硬盘录像机1台、55寸大屏视频显示1台，主要用于现场设备运行过程中的全程可视化记录和数据存储，实现对重要设备的全方位的视频监控。（2）电控设备的材料。全套设备关键部件均采用不锈钢外壳，防水耐腐蚀，尤其是罐内安装的信号控制显示器、语音对讲模块和音响播报系统，采用不锈钢壳体框架整体安装于罐笼内部侧面，进线处采用防水接头进线，防止罐顶流水延电缆进入罐内设备。（3）罐笼内的配置及实现功能。罐笼内设置井筒全程无线通信网络、电池、无线充电装置、罐内控制面板，保证从井底到井口的全程无线通信，罐笼内置控制台可操作罐体的运动方式，实现罐笼内对停车中段的安全门和摇台的远程控制以及信号提升人员的无人值守。罐笼内安装语音对讲、视频监控、声音拾取、运行矿车及人员位置定位等设备及传感器，可以实现和提升机房的语音对讲以及罐笼内实时的视频、声音、矿车位置的监测。通过无线通信网络，将所有的监视信号传输到井口操作室，实现罐笼内设备和人员的全流程监测。罐笼内部配置照明，可以提高乘罐人员的舒适度和安全感。罐笼智能管理系统是通过罐笼智能无线通信技术对现有罐笼设备进行技术升级改造，实现音频、视频无线传输、语音对讲、罐笼照明、视频监控、无线自动充电等功能。通过以太网无线通信的方式，可使外部控制监管系统了解罐内状况，是主控系统和信号自动控制系统很好的补充，通信质量可靠。流程设计如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.03.012.F002图2流程设计2.3罐笼智能化升级改造及实施目标（1）自动化控制。通过对原有电控系统的改造，完善了现有提升设备的控制系统，增加全新的“电梯式”无人值守信号系统，通过信号和主控系统的协调控制后可实现全自动无人值守运行。副井实现提升机房无人值守、信号操车遥控操作的功能。无人值守提升机房无须配备司机，无须每个中段配备信号工，只需要井口或罐内配备一名跟罐工即可，减员增效、避免人为操作隐患、提高矿井安全程度。（2）智能化管理。实现提升机设备自动化控制和计算机集中监控及管理，保证设备运转稳定，提高设备台效，减轻工人的劳动强度，减少现场岗位工数量，改善工人的工作环境。为了实现提升系统的自动化和智能化，建立完善可靠的井下和井上网络系统，使副井系统在无人值守的情况下自动运行，保证设备的安全性、稳定性和连续性。系统实现了计算机集中监控，代替现场岗位人工操作，对设备进行集中在线操作和监控，并配合视频监控系统，便于整个提升系统的协调调度和指导生产。优化岗位工人数量配置和岗位职责，降低人工成本，减轻工人劳动强度。提高了系统信息化和智能化，能够提供设备运行异常的早期预警指示及设备故障原因的查询服务，能够及时定位发生故障的设备位置或故障产生的基本原因，提供直接、可靠的故障判断依据及基本的数据库服务。3结语通过对新疆有色集团和鑫矿业、内蒙古玉龙矿业、安徽开发矿业、通钢集团吉林白山铁矿等单位的现场罐笼智能化升级改造，经系统调试完成后投入使用，实现罐笼内照明、音响播放，信息监控、信号操作等功能，改善了员工上下班的环境，缓解紧张情绪，同时可随时与控制中心进行信息沟通，使控制中心随时了解罐笼情况，提高了工作效率，改善了环境，增强了员工安全意识。