【正文】 .......................................... 15 4 安全決策方法在救生艙設(shè)備設(shè)計(jì)中的研究 .................. 16 安全決策的概念 ...................................... 16 評(píng)分法 ............................................. 16 04 評(píng)分法 .......................................... 17 決策樹法 ........................................... 18 救生艙的案例分析 .................................... 19 本章小結(jié) ........................................... 21 5 結(jié) 論 ................................................ 22 致 謝 ................................................ 23 參考文獻(xiàn) ............................................... 24 安徽新華學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒 論 論文背景 煤炭在近代工業(yè)發(fā)展歷程中成為造福人類的“黑色金子”，有“工業(yè)糧食 ”的美譽(yù)。我國是一個(gè)多煤缺油少天然氣的國家，煤炭是中國最主要、最安全和最可靠的能源。這就決定了煤炭工業(yè)必然在我國國民經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的作用。20212021 年，煤炭行業(yè)在所有行業(yè)增長景氣指數(shù)排名中名列第一，是收入增長最為迅速的行業(yè)。己經(jīng)成為我國重要的能源支柱產(chǎn)業(yè)之一 [1]。 但是，當(dāng)前我國煤礦行業(yè)信息化水平仍然較低，信息技術(shù)應(yīng)用不平衡，由于煤礦長期粗放經(jīng)營和國家在煤礦信息技術(shù)應(yīng)用上投入不足，適用于煤礦井下的信息技術(shù)、電子信息產(chǎn)品和信息系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化水平非常落后，煤礦井下安全生產(chǎn)的技術(shù)支撐保障較為脆弱 ，這在一定程度上制約著煤礦安全生產(chǎn)工作。從系統(tǒng)集成來看，有關(guān)生產(chǎn)、管理的自動(dòng)化與信息化水平相對較低 [2]；從產(chǎn)業(yè)角度看，目前煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)軟硬件研發(fā)和服務(wù)保障系統(tǒng)相對滯后，研發(fā)力量薄弱，適合煤礦行業(yè)特點(diǎn)和需求的軟硬件與電子專用設(shè)備、儀器目前仍比較缺乏，還難以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需求和技術(shù)升級(jí)的需要 [3]。與此同時(shí)，應(yīng)用在煤礦當(dāng)中的安全設(shè)備，其研究成本高，應(yīng)用局限性也相對比較大等因素。在一定程度上制約了我國煤礦行業(yè)的發(fā)展。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 安全裝備研究現(xiàn)狀 國外 煤礦的安全 問題一直受到重視，但是對于安全設(shè)備的開發(fā)最近幾年才受到人們的重視，在目前煤礦的安全裝備主要有監(jiān)測設(shè)備和救生設(shè)備，前者有瓦斯監(jiān)測設(shè)備和頂板設(shè)備等，后者有救生艙和避難硐室等。 安徽新華學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 在 國外對安全 設(shè)備的研究是繼 20 世紀(jì) 50 年代采煤技術(shù)的出現(xiàn)才開始的。然而在目前煤礦的監(jiān)測系統(tǒng)多數(shù)采用有限信號(hào)傳輸方式，使監(jiān)測系統(tǒng)的移動(dòng)性變差，從而監(jiān)測系統(tǒng)在井下許多區(qū)域的監(jiān)測受到限制。以瓦斯為例，監(jiān)測系統(tǒng)很難對采空區(qū)、綜采工作面等瓦斯氣體大量聚集的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，針對監(jiān)測系統(tǒng)的難以移動(dòng)這問題，國外一些專業(yè)人士提出 ZigBee 技術(shù)， ZigBee 技術(shù)是一種近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、高可靠性的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)σ恍┒叹嚯x、特殊工作條件下的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測和對工作人員的實(shí)時(shí)跟蹤。在 監(jiān)測系統(tǒng)融入了 ZigBee 技術(shù)，使監(jiān)測系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用價(jià)值更加明顯。 國外煤礦中運(yùn)用的安全設(shè)備（救生艙），其一般分為硬體式和軟體式。其具備基本功能包括氣密性、隔熱性、供氧、空氣調(diào)節(jié)、動(dòng)力系統(tǒng)、 CO2 處理、氣體監(jiān)測、通訊指標(biāo)、附屬設(shè)施，但具體指標(biāo)不同。在隔熱性能方面一般涂抹一層隔熱材料；在供氧方面一般是通過壓縮空氣和氧氣這倆種方式，同時(shí)還配置一個(gè)氧燭（應(yīng)急氧源）； 在電力提供方面一般多采取礦山電源和蓄電池供電，并且蓄電池多采用鉛酸蓄電池；對救生艙中的廢棄排放多采用化學(xué)方法進(jìn)行處理等。 救生艙在國外經(jīng)歷倆個(gè)階段，倆個(gè)階段最明顯的區(qū)別是：一、結(jié)構(gòu)改進(jìn)，承重能力增強(qiáng)；二、制冷系統(tǒng)。在制冷系統(tǒng)中，澳大利亞某公司研制了干冰為介質(zhì)的制冷系統(tǒng)。將干冰放在救生艙的獨(dú)立隔艙中，利用干冰吸熱蒸發(fā)的原理，來達(dá)到降溫的效果。而有的是改變救生艙的設(shè)計(jì)尺寸，來實(shí)現(xiàn)降溫的。還有的將救生艙設(shè)計(jì)成底面與井下地板直接接觸，加快艙內(nèi)的散熱。 國內(nèi) 我國國內(nèi)的安全監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用較晚，主 要是通過向外引進(jìn)的方式發(fā)展起來的。我國近幾年來向國外引進(jìn)了數(shù)十套監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)，如美國的 SCADA 系統(tǒng)、英國的 MINOS 系統(tǒng)、德國的 TF200 系統(tǒng)、加拿大的森透里昂系統(tǒng)等。我國在安全監(jiān)測系統(tǒng)方面技術(shù)較為落后，在中國的大型煤礦救生設(shè)備，就可移動(dòng)式救生艙而言，現(xiàn)階段配備較低。在可移動(dòng)式救生艙的研究中，主要對其功能進(jìn)行定位，以及對艙內(nèi)的設(shè)施進(jìn)行研究。艙內(nèi)設(shè)施研究主要是對艙內(nèi)的供氧系統(tǒng)、排泄物的收集和處理、空調(diào)系統(tǒng)以及對有害氣體的除去等進(jìn)行研究。然而在空調(diào)系統(tǒng)這部分安徽新華學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 中國內(nèi)主要運(yùn)用二氧化碳制冷除濕系統(tǒng)以及冰蓄冷空調(diào)系 統(tǒng)這倆類。如中澳合資邁安科安全設(shè)備制造公司生產(chǎn)的救生艙采用液態(tài)二氧化碳噴射制冷，并利用釋放的正壓氣體驅(qū)動(dòng)艙內(nèi)的風(fēng)扇從而來進(jìn)行降溫的。 國內(nèi)煤礦中運(yùn)用到的安全設(shè)備（救生艙），一般是用鋼制材料制造而成，不僅成本高，而且在礦井中使用也會(huì)受到空間的限制。國內(nèi)救生艙的氧氣提供一般采用壓風(fēng)供氧，在壓風(fēng)系統(tǒng)損壞的情況下才采用壓縮氧氣瓶供氧；在電力供給方面采用礦用隔爆兼本安電源，在外部電源可用的情況下，可用外部電源供電， 并對礦用隔爆電源進(jìn)行充電，只有外部電源損壞，才會(huì)用隔爆電源進(jìn)行供電。與國外相比，國內(nèi)缺乏大型研發(fā)安全設(shè) 備的企業(yè)，只能依靠各個(gè)部門的共同合作來完成；并且 國外救生艙產(chǎn)品多數(shù)應(yīng)用于金屬礦山，煤礦用產(chǎn)品較少或不夠成熟，且國外煤礦多為房柱式開采， 與我國煤礦長臂式開采存在巨大差異。因此直接引進(jìn)國外現(xiàn)有救生艙產(chǎn)品并不能很好的適應(yīng)我國煤礦生產(chǎn)條件。所以，我國的救生艙研發(fā)工作必須針對本國煤礦的復(fù)雜生產(chǎn)條件。而且 國外的安全氛圍濃厚，經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)大，相關(guān)人才較多。 設(shè)計(jì)方法研究 隨著社會(huì)的發(fā)展，新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的不斷涌出，研發(fā)的方式也將隨著它們的不斷涌出而逐漸得到發(fā)展。 集成產(chǎn)品研發(fā)（ Integrated Product Development, 簡稱 IPD）是一種產(chǎn)品研發(fā)的理念、方法與模式，由美國 PRTM 公司在《產(chǎn)品及生命周期優(yōu)化法》（簡 稱 PACE—Product And Cycletime Excellence）一書中首次提出。 根據(jù) 邁克爾 .E.麥克格拉斯提出了產(chǎn)品周期優(yōu)化 PACE(Product And Cycle Excellence)的研發(fā)模式 中的思想而產(chǎn)生的一種研發(fā)方式 [4]。 精益研發(fā)是實(shí)現(xiàn)了第一次系統(tǒng)地以質(zhì)量數(shù)據(jù)總線（ QBUS）來整合各種產(chǎn)品質(zhì)量信息（如幾何信息、物理信息、系統(tǒng)可靠性等 ）的一種研發(fā)方式。是一種以精益為目標(biāo)的研發(fā)方法，它集成了技術(shù)創(chuàng)新、協(xié)同仿真以及立體質(zhì)量設(shè)計(jì)三大核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量跨越式的提升。安世亞太作為這一理念的倡導(dǎo)者。 敏捷研發(fā)方法產(chǎn)生于 20 世紀(jì)的 30 年代以前，就產(chǎn)品研發(fā)方面，與傳統(tǒng)的瀑安徽新華學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 布式開發(fā)模式相比，敏捷研發(fā)方法則被認(rèn)為是一種新生的、現(xiàn)代的開發(fā)模式。此方法曾被引入到開發(fā)的項(xiàng)目中去。主要是采用迭代及增量開發(fā)方法 ,主要是運(yùn)用在非軟件項(xiàng)目。如在 20 世紀(jì) 60 年代美國航天局的“水星”計(jì)劃中就引入了此種研發(fā)方法。 本課題研究的內(nèi)容及技術(shù)路線 研究內(nèi)容 本文的研究主要內(nèi)容是關(guān)于在我國煤礦中的安全裝備設(shè)計(jì)的研究，重點(diǎn)研究可移動(dòng)式救生艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及在煤礦中的使用性能狀況。利用安全決策中的評(píng)分法和決策樹法這倆種方法，對可移動(dòng)式救生艙進(jìn)行定量分析和定性分析。從而選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化的方案。 本課題技術(shù)路線 救生艙的組成、功能以及技術(shù)原理 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 可移動(dòng)式救生艙 對設(shè)計(jì)救生艙的方案研究 安全決策方法研究 分析救生艙的研發(fā)方式 評(píng)分法 決策樹法 圖 技術(shù)路線圖 安徽新華學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 2 救生艙工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 救生艙 救生艙的概念 救生艙 指具有一定容積和一定密閉性，且還具有良好的牢固性、隔熱性、防水性、保溫性、 動(dòng)力性 、耐壓性等，通常為鋼、合金等 堅(jiān)固材料制成艙體結(jié)構(gòu)。 救生艙的分類 根據(jù)救生艙的用途不同，大致可分為太空救生艙、 潛艇 救生艙、航海救生艙、航空救生艙、礦用救生艙等。救生艙艙體內(nèi)又可根據(jù)需要，設(shè)置休息艙、儲(chǔ)水艙、氧氣艙、動(dòng)力艙、能源艙、空調(diào)艙、食品艙等。我國用的較多 的救生艙主要是應(yīng)