百年清华

○邹哲强（1979级自动化系）

煤炭工业是我国重要的基础工业领域。在煤矿生产中，安全是第一位的，所以煤矿自动化领域把解决煤矿安全问题作为首要任务。煤矿监控系统的出现，使煤矿井下环境参数的监测从人工方式改为自动方式，并实现了瓦斯超限时自动断电功能，极大地提高了煤矿生产的安全性。现在煤矿监控系统已经成为煤矿生产必配的安全装备。

在我国煤矿监控系统自主开发的过程中，也留下了清华校友们的汗水。特别是其中几位前辈学长，完全可以称为我国自主开发煤矿监控系统的元勋级人物。这几位校友长期在艰苦的煤炭行业辛勤工作，为煤矿自动化事业贡献出了清华人的聪明才智。

陈林研究员，1965年毕业于清华大学电机工程系工业企业电气化自动化专业，著名煤矿监控专家，享受国务院政府特殊津贴。

尹协一研究员，1983年毕业于清华大学自动化系自动控制专业（工学硕士），我国第一套煤矿监控系统——KJ1煤矿监控系统的课题组长。

王春兴高级工程师，1965年毕业于清华大学工程物理系反应堆材料专业，我国第一套煤矿监控系统——KJ1煤矿监控系统的软件负责人。

邹哲强研究员，1984年毕业于清华大学自动化系工业自动化专业，现任煤炭科学研究总院常州自动化研究院副院长，享受政府特殊津贴。

左起：邹哲强、尹协一、陈林、王春兴

一、           我国煤矿监控系统的起步

1965年煤炭部自动化研究所在唐山成立，陈林学长是它的第一批员工。该所1979年迁址江苏常州，改名为煤炭科学研究院常州自动化研究所。我国煤矿监控系统的起步，就是从这里开始的。

煤矿监控系统的应用，在国外始于70年代中期，最具代表性的系统是英国的MINOS系统。最初它被应用于胶带运输机线的集中控制，进一步发展到井下的环境监测。我国的煤矿监控系统也是在1973年开始立项研究，当时由陈林学长负责总体设计，采用TQ16小型机作为监控主机，该监控系统在山西阳泉三矿投入实际使用。这是中国煤矿首次实现的计算机监控系统。但限于当时的工艺技术水平，该系统在通过煤炭部鉴定后并没有得到推广应用。上世纪80年代初，煤炭部决定引进国外的煤矿监控系统。1982～1984年，陈林学长作为监控技术专家参加了煤炭部的引进设备工作组，负责收集分析国外技术资料并向煤炭部领导汇报，与国外厂商进行技术谈判、考察并写出技术总结报告，参加引进系统的贸易谈判。这是我国改革开放后的首次煤矿监控系统引进工作，分别从英国、德国、美国引进了三种共五套煤矿监控系统。这次引进国外煤矿监控系统的工作，不仅仅是用国外先进设备装备了我国部分重点矿井，更重要的是开阔了我们的眼界，有力地推动了我国煤矿监控技术的发展。

在开始引进国外先进装备的同时，煤炭部启动了自主开发煤矿监控系统的项目。1983年， KJ1煤矿监控系统被列为国家“六五”科技攻关项目。该项目由煤炭科学研究院常州自动化研究所牵头，煤炭科学研究院抚顺研究所、重庆研究所参加设计开发，12个协作厂，一个煤矿联合攻关。尹协一学长当时刚从清华大学自动化系自动控制专业研究生毕业，参加了KJ1项目的全过程。他掌握当时最先进的微处理器技术和现代控制理论，又有丰富的煤矿工作经验（他西安交大毕业后在新疆当过十年矿工），到所后先担任KJ1系统信息传输组组长，负责KJ1监控系统的数据传输制式和数据采集分站的研制，一年半后就从煤炭部著名监控专家潘尚达副所长手中接过了总系统课题组长的帅印。该项目历时三年终获成功。这是我国自主开发的第一套煤矿监控系统，该系统的研制成功结束了我国煤矿监控系统依赖进口的局面，开创了我国煤矿监控技术自主蓬勃发展的新局面。KJ1系统1988年获得国家科技进步三等奖。KJ1系统开发完成后，尹协一学长又承担了国家“七五”科技攻关项目“矿井均压灭火自动监测和调节”的研究，开发出了KJ7矿井监控系统。KJ7矿井监控系统1992年获煤炭部科技进步二等奖。

KJ1系统软件组组长王春兴学长是一位有着曲折经历的人物。他1965年从清华大学工程物理系反应堆材料专业毕业后在冶金工业部北京有色金属研究总院工作，后到冶金工业部北京有色金属研究总院第一分院（宝鸡有色金属研究所）工作，主要从事原子能反应堆中燃料包覆材料的研究，在合金材料研究中颇有成就，参与编写了冶金工业出版社《稀有金属材料加工手册》。由于妻子文革中不小心损坏了一个毛主席像章，被迫害致死。为了改变环境，离开使他伤心的原工作单位，他数次回常州找工作，最后凭借良好的外文功底作为科技情报翻译人员于1978年艰难调进了常州无线电研究所。但该所领导在看了他的档案后觉得让他干科技情报翻译有些大材小用，建议他改行干当时刚开始兴起的计算机软件设计。王春兴学长凭借优秀的学习能力，从零起步，开始学习计算机软件。1979年常州无线电研究所并入刚迁到常州的煤炭科学研究院常州自动化研究所。

1983年，国家“六五”科技攻关项目KJ1煤矿监控系统开始实施后，王春兴学长作为KJ1系统软件总负责人，参与系统总体设计，主持并参与软件开发工作，提出了许多独创性的建议。KJ1系统的软件采用了当时国际先进的RMX86实时操作系统，使用了实时处理、多重容错和故障自诊断技术。KJ1系统鉴定时，专家们一致认为软件功能超过原设计要求，其系统的实时功能、容错和自诊断功能受到专家好评。后来王春兴学长又接手成为KJ1系统的负责人，深入全国各大矿区的大小煤矿，主持系统推广和技术改进工作，成为煤矿监控领域的著名专家。1991年研发出KJ12A型煤矿安全生产监控系统，在PC机的DOS系统上实现了实时控制。KJ12A系统获1991年北京国际博览会金奖。王春兴学长能够在最短时间内转行成功，成为煤矿监控和软件设计的专家，表现出了清华学生优良的学习能力和顽强刻苦的钻研精神。

二、           技术升级

如果说KJ1系统的开发成功，实现了我国煤矿监控系统的零的突破，则KJ2系统的开发成功和《煤矿监控系统总体设计规范》的发布，实现了我国煤矿监控系统的一次重要技术升级。

1984年，陈林学长完成煤炭部监控系统引进工作后回到所内。当时计算机技术发展很快，新产品、新器件和新技术层出不穷，再加上陈林学长二年多来接触了许多国外的先进系统，所以陈林学长建议进行KJ2系统的研究。KJ2系统后来被列入国家“六五”科技攻关项目。KJ2系统主要在以下几方面体现出技术升级:1)使用当时的“个人计算机”配合CCP/M86并发操作系统代替昂贵的“工业计算机”作为系统主机，使煤矿监控系统实现了汉字显示和图形界面，而价格却大大降低；2）确立了传感器的频率信号制式，后来成为煤炭行业标准；3）采用了子系统结构，使系统的扩展能力大大提高；4）在分站设计中首先采用了单片机，使分站设备的复杂性大大降低。这些技术基本上成为后来各种煤矿监控系统的标准设计。KJ2煤矿监控系统1990年获江苏省科技进步二等奖。1987年陈林学长又主持开发了国家”七五”科技攻关项目“KJ22经济型煤矿监控系统的研究”。KJ22经济型煤矿监控系统1992年获煤炭部科技进步二等奖。

随着煤矿监控系统的不断推广应用，迫切需要制定统一的技术标准。1987年煤炭部委托常州自动化研究所，由陈林学长负责起草并于1990年正式发布了《煤矿监控系统总体设计规范》，该规范统一了煤矿监控系统的信号制式、系统结构、基本功能要求和性能考核项目，是我国煤矿监控系统发展进程中具有里程碑意义的技术文件。

三、扩展应用

煤矿监控系统除了用于井下环境监测，另一个应用场合就是煤矿生产过程控制。用于控制的煤矿监控系统的分站必须具有较强的可编程控制功能和扩展功能。当时煤矿的一个现实需要是对井下胶带输送机和机群的集中控制，所以1984年常州自动化研究所成立了以胶带机监控专家刘树夫为组长的皮带监控课题组。

我1984年从清华大学自动化系工业自动化专业毕业后进入该课题组，负责煤矿井下用的本质安全型控制机的研制。我是一个从校门到校门的清华毕业生，缺乏工作经验，更没有煤矿经验，但我不心虚不畏难，快速进入角色，跟随组长熟悉煤矿需求，补充学习电气防爆设计和胶带机控制知识。当时开发工具非常缺乏，微处理器仿真器非常昂贵，我就自制了一套开发扩展板，进行样机调试。我作为KJ5001(A)矿用本安型控制机的开发负责人，解决了大功率本安设计、抗干扰处理等技术问题，研制成功了KJ5001(A)矿用本安型控制机。这是我国煤矿井下应用的第一台基于微处理器的通用型防爆工业控制机。在此基础上，我们课题组进一步开发成功“KJ2002型胶带输送机微机电控装置”和“KJD2胶带机运输监控系统”。在后来“KJ2002型胶带输送机微机电控装置”的推广应用过程中，正是由于KJ5001(A) 控制机“可编程、可扩展”的特点，使得KJ2002电控装置的性能不断完善，在很少增加硬件设备的情况下，实现了胶带输送机的软起动控制、功率平衡控制、自动张紧控制、多点驱动时的功率分配控制等当时国内领先的胶带运输机控制技术，使KJ2002电控装置的性能达到国内领先的水平，并得到广泛应用，成为当时的市场主流产品。“KJ2002型胶带输送机微机电控装置”在1992年获得国家科技进步三等奖。“KJD2胶带机运输监控系统”1993年获煤炭工业部科技进步奖二等奖。KJ5001(A)矿用本安型控制机还被应用到给煤机控制、自动风门控制、水泵控制等多种控制系统中，充分体现了其通用性。

现在我除承担一定的管理工作外，正承担国家“十一五”科技支撑项目“煤矿安全高可靠性监控系统关键技术研究”中课题四、五的研究任务。