伏身鉆研攀高峰 科技之光耀煤海 ——記中國礦業(yè)大學(北京)信息工程研究所所長孫繼平
為促進青年科技人才的成長,獎勵有突出貢獻和成就的優(yōu)秀青年科技工作者,1990年中國煤炭學會三屆三次常務(wù)理事會審議確定,設(shè)立“中國煤炭學會青年科技獎”,每兩年評選一次,每次10人,并制定了實行條例。1996年煤炭部將該獎項更名為“煤炭青年科技獎”,由煤炭部人事司、科技教育司和中國煤炭學會共同主持,并制定了《煤炭科技獎組織工作辦法》。2001年,經(jīng)中國煤炭學會申報,獲國家獎勵工作辦公室批準,成為首批獲準登記的社會力量辦獎獎項,頒發(fā)了證書并召開了新聞發(fā)布會。
1990年至2016年,全國煤炭青年科技獎共進行了15屆評選表彰活動,先后評選出192名優(yōu)秀青年授予此獎。獲獎?wù)咴谥蟮墓ぷ髦懈訆^發(fā)進取,多數(shù)人已成為所在單位的專家或者領(lǐng)導(dǎo),有的更是獲得了院士的殊榮。而孫繼平就是其中的一位。
孫繼平早在1992年就獲得了第二屆全國煤炭青年科技獎,當時的他只有34歲,像初升的太陽一般正在冉冉升起,他潛心鉆研,勇于創(chuàng)新。孫繼平說:“煤炭青年科技獎對于一個青年科技工作者來說非常重要,此階段科研工作剛剛起步,困難和壓力并重,此時得到煤炭青年科技獎,無疑是對青年人研究工作的巨大肯定與鼓勵,同時也為青年人繼續(xù)研究提供了前行的動力。我是1992年獲得煤炭青年科技獎,這個獎是當時前輩專家們對我研究工作的肯定和鼓勵,更是一種鞭策,也讓我感受到科研的價值和意義,它激勵著我在今后的科研工作中靜心研究、鍥而不舍、不斷創(chuàng)新?!?/p>
隨后的25年來,他一直從事煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控與通信、安全生產(chǎn)信息化、煤礦電氣安全和事故應(yīng)急救援等方面的研究和創(chuàng)新。一步一個腳印,從博士、教授,到博士生導(dǎo)師、中國礦業(yè)大學(北京)信息工程研究所所長、原副校長。并同時兼任國家安全生產(chǎn)專家組煤礦機電組組長,中國煤炭學會自動化專業(yè)委員會主任,中國煤炭工業(yè)技術(shù)委員會信息化專家委員會主任,中國煤炭工業(yè)安全科學技術(shù)學會監(jiān)控與信息化專業(yè)委員會主任,國務(wù)院安委會專家委員會礦山專業(yè)委員會副主任,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局技術(shù)委員會委員,注冊安全工程師,國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局煤礦瓦斯與火災(zāi)防治技術(shù)科技研發(fā)平臺主任,中國安全生產(chǎn)協(xié)會礦山應(yīng)急救援技術(shù)研究中心主任等。帶著對孫繼平的無限好奇,《當代礦工》雜志的記者敲響了孫繼平教授辦公室的房門??
我們看到的孫繼平溫文儒雅、少言寡語,臉上掛著真誠的微笑,不溫不火。他溫和、誠懇的笑臉中透著為人師表的厚重和砥礪奮斗的堅韌?!懊禾啃袠I(yè)是一個特殊的行業(yè),瓦斯、水、火、頂板等災(zāi)害困擾著煤炭行業(yè)健康發(fā)展,我國有世界上最先進的煤礦,也有最落后的煤礦。目前煤炭行業(yè)發(fā)展正面臨去產(chǎn)能化、結(jié)構(gòu)調(diào)整的壓力,科技創(chuàng)新是推動行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的原動力。作為一名在高校從事教學與科研工作的科技工作者,我深知自己肩上的責任。因此我也希望新一屆的煤炭青年科技獎獲得者能夠在構(gòu)建創(chuàng)新型煤炭行業(yè)中奮發(fā)圖強、苦心鉆研,為推進煤炭工業(yè)安全高效綠色創(chuàng)新發(fā)展作出貢獻。”在采訪中,孫繼平道出了他對發(fā)展煤炭科技事業(yè)的信心和決心,明亮的雙眸中流露出內(nèi)心的平靜,他用真誠和務(wù)實的話語感動著身邊的每一個人。
一個銳意進取、開拓創(chuàng)新的科技工作者
孫繼平是我國煤礦安全生產(chǎn)和應(yīng)急救援領(lǐng)域的專家,多年來一直致力于煤礦安全監(jiān)控和應(yīng)急救援方面的研究和創(chuàng)新。他針對我國煤礦瓦斯爆炸等事故防治、快速高效應(yīng)急救援等重大技術(shù)難題,主持開展了系統(tǒng)攻關(guān)研究,發(fā)明了煤礦安全監(jiān)控、煤與瓦斯突出辨識、寬帶應(yīng)急通信、遇險人員定位和生命感知等方法和技術(shù),主持研發(fā)成功我國第1個時分/碼分多址煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、第1個煤礦寬帶應(yīng)急通信系統(tǒng)等,在全國煤炭行業(yè)推廣應(yīng)用,解決了瓦斯爆炸等事故隱患快速發(fā)現(xiàn)與控制、遇險人員寬帶應(yīng)急通信和搜尋等技術(shù)難題,為遏制煤礦重特大事故和應(yīng)急救援作出了重大貢獻。
他先后獲國家科技進步二等獎3項(排名1、1、2),部級科技進步特等獎1項和一等獎7項(均排名1),授權(quán)發(fā)明專利50項(均排名1);主持制定安全生產(chǎn)和煤炭行業(yè)標準26項(均排名1);被SCI和EI收錄第1作者論文92篇;第1作者或獨立完成著作12部。
煤礦安全監(jiān)控是防治瓦斯等重特大事故的必要手段。在1984年以前,我國沒有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品,只有瓦斯遙測儀,而這種儀器存在著傳輸電纜用量大、系統(tǒng)容量小、僅監(jiān)測瓦斯單一參數(shù)等問題。就在這個時候,孫繼平提出了礦用時分多址等方法,發(fā)明了計算機時分/碼分多址煤礦安全監(jiān)控技術(shù),于1984年主持研發(fā)成功我國第1個計算機煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng),于1987年主持研發(fā)成功第1個碼分多址KJ8型礦井監(jiān)控系統(tǒng),于1993年主持研發(fā)成功時分多址KJ13型礦井監(jiān)控系統(tǒng),在煤炭行業(yè)推廣應(yīng)用。
KJ8型礦井監(jiān)控系統(tǒng)在山西小峪煤礦現(xiàn)場試驗時,孫繼平為了做到系統(tǒng)一次性開通,完成試驗。他不分晝夜,24小時盯在現(xiàn)場,仔細考量,反復(fù)試驗,終于他的努力沒有白費,做到了一次開通,試驗取得了圓滿成功。但就在試驗成功之后,他便一下就放松了下來,感到身心疲憊,升井后在澡堂洗澡時,不知不覺地睡著了,多虧被工人及時發(fā)現(xiàn),否則后果不堪設(shè)想。
之后,孫繼平又為了滿足多參數(shù)全礦井安全監(jiān)控的需求,提出了解決CAN現(xiàn)場總線本安防爆的隔離供電法、提高傳輸距離和分支長度的降速法等,發(fā)明了第2代煤礦安全監(jiān)控技術(shù)(礦用本安現(xiàn)場總線+以太網(wǎng)+無線+組態(tài)軟件+本安開關(guān)電源+智能分站+智能傳感器等),在全國煤炭行業(yè)推廣應(yīng)用,并沿用至今。
后來,孫繼平為解決煤礦特殊工作環(huán)境下的通信難題,開始了井下移動通信和人員定位的研究工作。眾所周知,井下人員是流動作業(yè),通信和找尋人員是非常困難的。比如說管理人員、瓦斯檢查員、安全檢查員、井下電鉗工等都是在移動作業(yè),移動的作業(yè)就急需移動的通信系統(tǒng)來協(xié)助工作,但是要想在井下實現(xiàn)移動通信,就要面臨多種困難,比如煤礦井下無線傳輸衰減大(在地面通信距離達數(shù)千米的對講機,在井下通信距離不足百米)、發(fā)射功率受限、電磁環(huán)境惡劣等,制約著礦井應(yīng)急通信技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)展?,F(xiàn)有透地通信需在井下設(shè)置大尺寸天線(透地300米,環(huán)形天線周長180米),井下作業(yè)人員無法攜帶;感應(yīng)和漏泄通信距離近(無中繼距離分別小于1千米和500米);有線通信抗災(zāi)變能力差;救災(zāi)通信僅用于救護隊員能達到的位置;此前無礦井寬帶應(yīng)急通信系統(tǒng),難以滿足礦井應(yīng)急通信需求等等。為解決以上各種井下移動通信難題,孫繼平發(fā)明了礦井寬帶應(yīng)急通信技術(shù),主持研制成功第1個多功能礦井寬帶應(yīng)急通信及人員定位系統(tǒng)(KJ361系統(tǒng),WiFi+Mesh礦井移動通信+應(yīng)急通信+人員定位+監(jiān)視系統(tǒng)),創(chuàng)建了礦井無線通信理論,揭示了煤礦井下無線傳輸規(guī)律:電磁波波長與巷道等效尺寸越接近,傳輸影響越大等,開創(chuàng)了GHz礦井高頻無線通信,為其后PHS、2G、3G、4G、WiFi等無線通信技術(shù)在井下應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);并推廣應(yīng)用。
在解決井下移動通信問題的同時,孫繼平開始了礦井人員定位系統(tǒng)的研究工作。礦井人員定位是遏制煤礦井下超定員生產(chǎn)和應(yīng)急救援關(guān)鍵技術(shù)和裝備。但是礦井無線傳輸衰減大、GPS等衛(wèi)星定位信號無法穿透巖層到達井下,礦井人員定位難度大,定位精度低(定位分站間距400m時,國內(nèi)外最高定位精度3m)。這個時候,孫繼平提出了不需時鐘同步的高精度礦井人員定位方法(定位分站間距400m時,定位精度1m),發(fā)明了超寬帶飛行時間礦井人員精確定位技術(shù),并推廣應(yīng)用。同時,還研發(fā)了遇險(難)人員定位和生命探測系統(tǒng),這是提高搜救效率和被困人員生還幾率的有效方法。雷達和超寬帶、紅外、音頻、蛇眼等生命探測儀存在著準確性差、不能搜尋遇難者遺體等問題。呼吸、心電、脈搏、血壓、體溫等監(jiān)測,需佩戴體表接觸式傳感器,影響作業(yè)人員行動和工作。孫繼平發(fā)明了基于定位卡的遇險(難)人員定位方法、檢測肢體運動和姿態(tài)的非體表接觸式生命感知方法。
一個身負重任、教書育人的科技工作者
煤炭行業(yè)是一個與其他行業(yè)有著本質(zhì)區(qū)別的高危行業(yè),在作業(yè)環(huán)境不可控的同時,還存在著天然的災(zāi)害,比如說瓦斯、水害、火災(zāi)以及頂板災(zāi)害等等。在煤炭開采的過程中,這些災(zāi)害時時刻刻危害著煤礦井下作業(yè)人員的人身安全,若想做到安全生產(chǎn),就要在裝備、人員、管理等多方面做到精益求精,這其中就存在一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié),那就是先進的科學技術(shù)。因此科學技術(shù)才是在安全生產(chǎn)領(lǐng)域中起主導(dǎo)作用的,只有用科技學技術(shù)做支撐、用先進的裝備做保障,才能有效控制安全事故的發(fā)生。而想要讓煤炭科技加速發(fā)展,就必須要有高素質(zhì)的人才作保證,就需要培養(yǎng)和造就一大批優(yōu)秀青年科技人才,去書寫新的歷史,創(chuàng)造新的輝煌。
孫繼平既是一名科技工作者,也是一名教育工作者,他既要完成自身的科研工作,還要身負重任、教書育人。作為一名心系礦工安全生產(chǎn)的教育工作者,孫繼平堅持以學生為本,正確引導(dǎo)學生立足煤礦生產(chǎn)實際,勇攀科學技術(shù)高峰,為實現(xiàn)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻青春和智慧。
1994年,孫繼平被評為教授之后,就開始全身心地培養(yǎng)學生,至今已培養(yǎng)碩士生、博士生和博士后200余人?!拔覍W生的要求非常嚴格,首先我在招生之初就會要求選我做導(dǎo)師的學生能夠熱愛煤炭科學事業(yè)、立志投身礦山建設(shè),要有耐于寂寞,不怕吃苦的精神。其次,在入學后,要做到努力向?qū)W,多讀多看,積極在我規(guī)定的研究方向中尋找各自的創(chuàng)新點。第三我會要求學生專心做科研,不斷創(chuàng)新,積極申請發(fā)明專利”。孫繼平說,“獲得了授權(quán)發(fā)明專利就說明你的發(fā)明具有新穎性,因為專利審查非常嚴格,它需要通過國內(nèi)外相關(guān)檢索系統(tǒng)檢索、查新等反復(fù)確認,只要稍不符合創(chuàng)新要求就會被駁回。因此,我要求學生除了完成論文,還要申請發(fā)明專利,有知識產(chǎn)權(quán)保護意識?!?/p>
在教學過程中,孫繼平始終嚴格要求自己和學生,他將研究生學位論文等與科研實踐緊密結(jié)合在一起,鼓勵學生深入現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)問題,研究問題,解決問題,引導(dǎo)學生大膽突破自我,勇攀科技高峰。多年來,他培養(yǎng)了一批又一批優(yōu)秀的青年學生,這些學生走出校園后,很快成了企業(yè)的骨干和科研一線的中堅力量。
一個心懷大愛、剛直不阿的科技工作者
煤與瓦斯突出不但會造成人員窒息死亡等危害,還會引發(fā)瓦斯爆炸事故,波及整個礦井,造成大量人員傷亡。此前煤與瓦斯突出主要靠現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)、電話上報,地面調(diào)度值班人員處置,應(yīng)急響應(yīng)慢;當現(xiàn)場人員全部遇難,則無人及時上報,釀成了一起起重特大瓦斯爆炸事故。為了有效預(yù)防這樣的重特大事故的再發(fā)生,孫繼平提出了煤與瓦斯突出自動辨識方法,比如瓦斯超限+進風巷風流反向、采掘工作面瓦斯超限或傳感器損壞+回風瓦斯超限且風速不低于限值等。發(fā)明了煤與瓦斯突出自動快速應(yīng)急響應(yīng)技術(shù),根據(jù)甲烷、風向和風速傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)和相互關(guān)系及工業(yè)電視圖像異動信息等判別煤與瓦斯突出,隨后根據(jù)煤與瓦斯突出判定結(jié)果,自動切斷相關(guān)區(qū)域電源,同時通過應(yīng)急和廣播通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)向井下人員發(fā)布撤人命令和避災(zāi)路線等。解決了煤與瓦斯突出快速自動發(fā)現(xiàn)與應(yīng)急響應(yīng)難題。
2016年7月,孫繼平作為項目負責人又申請并獲得批準了“煤礦重特大事故應(yīng)急處置與救援技術(shù)研究”國家重點研發(fā)計劃項目,項目包括了如何發(fā)現(xiàn)災(zāi)害、如何實現(xiàn)井下發(fā)生事故后的應(yīng)急通信、如何確定被困人員位置、逃生通道構(gòu)建、應(yīng)急預(yù)案、救援指揮系統(tǒng)等內(nèi)容,以爭取最佳營救時間。
孫繼平心懷大愛,心系礦工安全,無時無刻不為礦山安全所著想,面對新興的科技創(chuàng)新成果,他總是本著圍繞礦山安全的大原則,認真考察、謹慎調(diào)研、分條析理。孫繼平是第1個反對在煤礦井下推廣使用救生艙的人。他在《煤炭學報》《煤炭科學技術(shù)》《工礦自動化》等發(fā)表論文,指出救生艙存在的問題,并根據(jù)煤礦井下瓦斯爆炸、火災(zāi)、煤與瓦斯突出等事故特點,提出了適合煤礦井下逃生的自救器接力自救法。自救器接力自救法,就是井下作業(yè)人員攜帶便于攜帶的30分鐘等小容量自救器,在采掘工作面附近和井下間隔一定距離設(shè)置避難硐室,避難硐室設(shè)置120分鐘等大容量自救器,硐室間隔根據(jù)自救器防護時間確定(如120分鐘自救器硐室間隔4千米);逃生時,遇險人員通過在避難硐室更換自救器就可安全撤至地面。避難硐室構(gòu)建在煤巖中,受災(zāi)害影響小,即使發(fā)生瓦斯爆炸等事故,硐室也不會完全喪失其功能。自救器接力自救法是煤礦井下逃生自救最有效的方法,該方法一經(jīng)提出,就引起社會廣泛關(guān)注,煤炭工業(yè)網(wǎng)、中國煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)、當代礦工網(wǎng)等紛紛轉(zhuǎn)發(fā),并在煤礦企業(yè)推廣應(yīng)用。
孫繼平熱愛祖國、剛直不阿,三十年如一日,辛勤耕耘著煤炭科學技術(shù)這方沃土,為中國煤炭工業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻,他不斷攀登煤炭科技的高峰,他辛勤培育煤炭科技的后輩,他期許著煤炭事業(yè)新一輪的絢爛與輝煌。
來 源:中國煤炭學會
編 輯:文/李錦 朱曉莉 攝影/于小川