"云边端"协同智能抗违章保护落地晋能控股集团王家岭煤业稳定运行逾一年

本网讯 "研发推广'云边端'协同新一代智能安控系统。"9月4日,中国工程院院士王国法在2026年太原能源低碳发展论坛上明确提出这一建议。这一技术路线,在晋能控股集团山西王家岭煤业有限公司已有稳定运行的落地样本:由山西全安新技术开发有限公司研制生产的智能抗违章保护多平台监控系统,自2025年7月投运以来已稳定运行逾一年,并于今年6月通过矿方正式验收(验收单编号:№20260602),各项功能表现良好。

一次违章带电作业,就可能酿成一场瓦斯爆炸

煤矿井下为何要对"开盖"严防死守?据统计,约一半的瓦斯爆炸事故与违章带电作业直接相关。井下电气设备接线腔(盒)盖板长期采用普通螺栓连接,一把扳手即可打开,擅自开盖、违章带电作业屡禁难绝,由此引发的设备失爆和人身安全事故难以计数。《煤矿安全规程》及国标GB/T 3836.1—2021均对开盖联锁、断电闭锁提出明确要求。如何从技术手段上管住"人的不安全行为",一直是行业难题。

视频监控是常用手段,国家矿山安全监察局也曾明确要求"无视频不作业"。但井下通信资源本就有限,安全监控等系统按规定还须占用专用信道,留给视频业务的带宽十分紧张,高清视频大规模传输容易造成网络拥堵,影响传输的实时性和可靠性。王家岭煤业应用的这套系统给出了另一条思路——"把数据变逻辑":将人体动作、电气参数等复杂变量转化为逻辑变量进行传送和控制,从源头绕开视频通道瓶颈,实现"少占道、快反应"。

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同样叫"云边端",技术路线大不同

需要说明的是,当前煤矿智能化领域流行的"云边端"架构,多以高清视频回传、AI图像识别为核心:井下摄像头采集视频,边缘服务器或云端进行模型推理,发现违章后再下发处置指令。这条路线对算力、带宽和模型训练的依赖较重,且受井下光照、粉尘、遮挡影响,识别准确率存在不确定性,从"看到"到"处置"也存在时延。

王家岭煤业应用的抗违章技术则走的是另一条路线,两者对比鲜明:

概言之,视频AI型云边端解决的是"看得见、管得住",抗违章型云边端追求的是"违不成、出不了事"——把安全防线从"事后追溯"前移到"事前闭锁",以确定性控制替代概率性识别。

超前感知:螺栓未动,警报先响

这套系统最根本的特征,是国务院特贴专家、山西全安首席科学家郭春平发明的抗违章技术所独有的"超前感知"能力:在接线腔盖板紧固螺栓尚未松动、设备远远没有失爆之前,系统便能捕捉到违章苗头,发出声光报警。

螺栓未动,系统何以预知?原理在于:违章开盖是一个连续动作过程,作业人员必先接近设备、触碰盖板或螺栓、施加操作动作,这些"违章前置动作"会被智能开盖传感器实时感知并转化为逻辑信号。换言之,系统感知的不是"盖子开了没有"的结果,而是"有人正在试图开盖"的开端。正因如此,系统才能抢在危害发生之前,发出"严禁带电作业、停电、测瓦斯浓度、验电、放电"的声光警示,并同步启动闭锁控制。这种"超前于事故、超前于失爆"的感知能力,正是抗违章技术与传统事后监测手段的本质区别。

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云、边、端三层协同,各守其位

在王家岭矿井下中央变电所总高开、分高开、馈电开关、干变及照明综保等关键设备上,系统构建起三层防护:

"端"层,智能开盖传感器和有电闭锁抗违章传感器如同"感知触角",在违章红线前精准识别危险动作信号;

"边"层,井下抗违章保护监控分站就地整合逻辑信号、执行闭锁控制——作业人员切断上级电源后开盖,系统即对上级开关闭锁,即使误按送电按钮也送不出电;未停电状态下,无论专职还是非专职人员均无法开盖操作;

"云"层,监控数据经矿井环网实时传输至地面调度中心,全天候监测盖板开合状态,区分违章与遵章开盖,自动记录开合时间和断电执行结果;连接外网时,还可通过手机APP实现电气操作风险预警,让安全管理从井下延伸到"指尖"。

与此同时,低压馈电开关及照明综保上加装的矿用开关两防锁和螺旋喇叭嘴防松锁,实现了防止擅自送电、防止擅自开盖操作及电缆引入装置防松;配套25种锁芯锁钥与1种万能钥匙,使井下电气设备管理有序、责任可究。

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"想违章违不成,即使违章也造不成事故"

系统以"有电闭锁"与"无电开盖闭锁"双重闭环构筑刚性防线:电源带电时,接线腔盖板强制闭锁,任何非专用工具均无法开启;断电状态下开盖,系统自动闭锁上级电源,杜绝误送电。一年多的稳定运行证明,这套系统从根本上杜绝了违章带电作业行为,推动煤矿安全管理从"被动等待故障"转向"主动预判风险"。

值得一提的是,该系统以规则判断和逻辑控制实现可靠管控,不依赖复杂的AI模型训练,运行维护简便;其云边端架构同时为后续引入智能分析、风险预测等人工智能应用预留了升级空间,可伴随矿井智能化建设持续演进。

系统稳定运行逾一年来,有效提升了王家岭煤业井下电气设备的本质安全水平,为山西煤矿智能化建设和安全生产提供了可复制、可推广的实践经验。

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郭春平简介

郭春平,是享受国务院特殊津贴的安全专家,拥有电气正高级工程师职称,同时获得北京大学国家发展研究院高级工商管理硕士学位。他在多个重要社会职务上积极发挥作用,担任第十一、十二届全国工商联执委,第十一、十二届山西省政协委员,还任职全国工商联科技装备商会副会长、山西省总商会荣誉会长等多个重要职位,是山西省委联系的高级专家、山西省智库专家以及山西省新兴产业领军人物,同时也是中国发明协会会员、山西全安新技术开发有限公司董事长。

在科技创新领域,郭春平成果丰硕。他发明并带领团队研发了"违章行为识别AI技术系统""抗违章传感器"等66项专利技术产品,其中15种产品获得"矿用产品安全标志"及"防爆合格证"认证。其提炼的抗违章技术要求被国际标准IEC 60079-0、国标GB 3836.1以及《煤矿安全规程》采纳,并作为第一起草人首创12部《矿用开关两防锁》行业(安标)标准。作为唯一(或第一)发明人,他已获81项专利权,其中6项在30多个国家(或地区)获得专利权且均为PCT专利,在煤矿电气领域取得了突破性的国际专利成就。此外,他还拥有49项商标权及著作权。

郭春平不仅专注于发明创造,还在理论研究上颇有建树。其独著的《抗违章技术理论与应用》(基于中、美等30国专利及国际标准)被牛津及国家图书馆等48家图书馆收藏,创立了抗违章理论体系,提出的"想违章违不成,即使违章也造不成事故"等理念和理论被收入百度百科;在国家级刊物发表多篇专业论文。他创办的发明创造型高新技术企业,承担并完成国家重点研发计划等数十个科技项目,首创并应用"骏马拉小车"理论,将山西全安公司打造成"抗违章保护技术"世界单项冠军,转化智能抗违章保护技术成果,为安全生产做出了重大贡献,经原山西煤监局认定,至少减少20余人死亡。

在国企工作期间,郭春平同样成绩斐然。29岁时,他在柳湾煤矿被破格任命为二号井机电主任,首创并应用《运势控制法》《综采设备FM六步循环法》,成功实现汾西矿务局历史上首次综合机械化采煤和掘进,并创下综采队年产百万吨纪录;后任柳湾煤矿科技科长,应用《企业全面科技管理》理论,组织完成130余项技术改进项目。

凭借卓越的贡献,郭春平荣获山西省专利一等奖等10项省部级科技奖励,被授予省劳动模范称号,三次荣获"山西省中国特色社会主义建设者"称号。

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