“云-边-端”协同智能抗违章保护系统在吕梁西坡矿首试成功

“云-边-端”协同智能抗违章保护系统在吕梁西坡矿首试成功

双向闭环控制实现“端”与“云”深度协同,开启煤矿供电安全智能化防护新时代

《抗违章研究》讯,由山西全安新技术开发有限公司自主研发的“云-边-端”协同智能抗违章保护系统,在吕梁西坡煤矿顺利完成首次工业性现场试验。试验期间系统运行稳定,各项技术指标均达到设计要求。该系统首创基于“云-边-端”三层架构的双向闭环控制模式,突破传统监控系统依赖分站的局限,成功填补了国内外抗违章技术领域的一项空白,标志着我国煤矿井下供电系统安全防护正从单点技防向系统化、网络化、智能化方向迈出关键一步。

“井下双回路供电开关智能抗违章保护技术系统(防反送电)”稳定运行

两大核心特征构建协同防护体系

本次在西坡煤矿部署的系统,以地面抗违章云平台为智慧中枢,以工业环网与4G无线网络为传输纽带,以井下智能传感系统为感知执行终端,形成了“云-边-端”高效协同的双向闭环控制架构,具备两大核心技术特征:

特征一:智能抗违章传感系统实现“有电闭锁”与“开盖闭锁”双重闭环。 作为“端”侧设备,智能传感器实时采集供电设备运行状态信号,并依托边缘计算能力进行本地预处理,通过工业环网将关键数据上传至地面云平台。云平台基于内置算法深度分析后,下发控制指令至传感器终端,实现对开关的精准闭锁控制——带电状态下无法打开接线腔盖板,开盖后上级电源自动闭锁杜绝误送电,同时向地面调度台发送实时报警信息。这套“端采集、边计算、云决策、端执行”的完整闭环链路,从技术层面彻底消除了违章带电作业的操作空间。

特征二:智能远方漏电试验系统实现选择性漏电保护“失灵”智能诊断。 远方漏电试验装置通过边缘计算精确测定选择性漏电保护系统的动作时间,并借助4G网络与工业环网将检测数据实时回传云平台。云平台运用自主研发的“KWZ”智能分析算法,对纵向选择性(越级跳闸)及横向选择性(误动作)进行综合研判,精准识别漏电保护系统是否存在“失灵”风险。一旦判断保护失效,系统立即向调度台报警,或直接向井下相应开关下发断电闭锁指令,实现从“被动等待故障”到“主动预判风险”的本质转变。

全球首套抗违章虹膜锁系统试验成功

六大核心功能筑牢井下安全防线

在双向闭环控制模式下,系统实现了六项关键功能,全面覆盖漏电保护检测、选择性智能判断及物理闭锁防护等核心环节:

1. 远方漏电跳闸试验:系统可在地面及井下线路末端分别执行远方漏电跳闸试验,全面校验漏电保护装置的动作可靠性,无需人员下井现场操作,既大幅提升检测效率,又显著降低作业风险。试验数据经边缘计算后实时上传云平台,形成完整的测试闭环。

2. 纵向选择性智能判断:系统自动识别漏电保护的纵向选择性是否存在越级跳闸隐患,确保故障发生时仅切断故障支路,避免非故障区域大面积停电,有力保障矿井供电网络的连续性与稳定性。

3. 横向选择性智能判断:系统智能甄别漏电保护的横向选择性是否发生误动作,防止非故障回路被错误切除。纵向与横向选择性协同研判,构建起立体化的漏电保护智能诊断网络。

4. 漏电保护动作时间精确测试:系统可高精度测定漏电保护装置的动作时间,为保护定值整定及系统优化提供精准的数据支撑,助力供电系统运维管理更加科学化、精细化。

5. 移变高压接线腔远程有电闭锁(行业首创):当移变高压侧接线腔处于带电状态时,无论专职人员还是非专职人员,均无法打开接线腔盖板,从物理层面彻底杜绝带电开盖作业的可能。该技术在国内煤矿行业尚属首次成功应用。

6. 移变接线腔开盖自动闭锁上级电源:当移变接线腔进行开盖检修作业时,系统自动闭锁上级高开开关,防止上级电源误送出电。

5G/4G/wifi6智能远方漏电试验装置

双向闭环:云边端协同的技术内核

上述两大特征与六大功能共同构成了系统最核心的技术架构——双向闭环控制模式。第一闭环以智能抗违章传感器为执行终端,实现对违章操作的物理级阻断(对应功能五、六);第二闭环以智能远方漏电试验装置为感知终端,实现对漏电保护系统健康状态的持续在线监测(对应功能一至四)。两条闭环链路均以地面抗违章云平台为决策中枢,以工业环网和4G网络为数据传输通道,形成“感知—传输—计算—决策—执行—反馈”的完整技术链条。

这一双向闭环控制模式,正是“云—边—端”协同架构的典型落地实践:“端”负责现场感知与精准执行,“边”承担数据预处理与快速响应,“云”专注全局智能分析与策略决策。三者各司其职、协同联动,将传统抗违章技术从孤立单点防护升级为系统化、网络化、智能化的整体防护体系。

深厚技术底蕴与研发实力

该系统由我公司董事长、国务院特殊津贴专家郭春平领衔研发。郭春平深耕安全抗违章技术领域逾四十年,首创智能抗违章开盖传感器,累计获得66项专利技术产品,其探索制定的抗违章技术要求已被国际标准IEC60079-0、国家标准GB3836.1及《煤矿安全规程》采纳。2023年,郭春平撰写的专著《抗违章技术理论与应用》由应急管理出版社出版,中国工程院院士王国法亲自作序推荐。

山西全安新技术开发有限公司是一家专注于煤矿安全抗违章技术产品研发与制造的专精特新企业。公司已完成科技研发项目21项,研制抗违章系列产品66个,获得国内外各类知识产权百余件,成果已应用于国内外煤矿的45万台井下防爆设备,被煤矿安检人员亲切地誉为“铁门神”。本次“云-边-端”协同智能抗违章保护系统的首试成功,标志着公司从单一产品供应商向系统化解决方案提供商战略转型迈出了坚实一步。

5G/4G/wifi6智能抗违章保护技术系统

从“单点防护”迈向“系统智防”的跨越

传统煤矿供电系统安全管理主要依赖规章制度和人员培训,抗违章技术手段多为单点设备,难以形成系统性、网络化的整体防护能力。据统计,约一半的瓦斯爆炸事故与违章带电作业直接相关。“云-边-端”协同智能抗违章保护系统的核心理念是“让作业人员想违章也违不成,即使违章也造不成事故”,通过“端”的精准感知、“边”的高效传输、“云”的智能决策,真正实现了从“单点技防”到“系统智防”的本质跨越。

本次西坡煤矿首试成功,不仅验证了该系统在井下复杂环境下的可靠性与先进性,更为煤炭行业风险隐患排查治理提供了可复制、可推广的技术样板。山西全安将继续深化技术研发与应用推广,持续为提升煤炭行业本质安全水平贡献全安智慧与创新方案。

《抗违章技术理论与应用》(郭春平著 王国法院士序)

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IEC60079 -0、国标GB3836.1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 。