KJ90NB煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在坪上煤業(yè)的應(yīng)用

張麗江

(山西晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048203)

KJ90NB煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在坪上煤業(yè)的應(yīng)用

張麗江

(山西晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048203)

重點介紹了KJ90NB煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在坪上煤業(yè)有限公司(以下簡為坪上煤業(yè))的應(yīng)用情況，主要包括系統(tǒng)布局、功能需求、硬件結(jié)構(gòu)等，分析了其與升級改造前KJ90NA系統(tǒng)的主要區(qū)別和優(yōu)勢。

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)；工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；升級改造

0 引言

坪上煤業(yè)隸屬晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司，生產(chǎn)能力90萬t/年，屬于煤與瓦斯突出礦井。2008年7月，礦井安裝KJ90NA煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，由于傳輸速率低、巡檢周期長、傳輸方式落后，2011年11月升級改造為KJ90NB煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。

1 升級改造要求

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由主備機、防火墻、接入網(wǎng)關(guān)、核心交換機、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、分站、斷電器、傳感器、光纜及雙絞線等組成。

1.2 技術(shù)指標(biāo)要求

(1) 系統(tǒng)具備雙機熱備功能，當(dāng)工作主機發(fā)生故障時，備份主機應(yīng)在1 min內(nèi)投入工作。(2) 系統(tǒng)具備環(huán)網(wǎng)交換機光/電口的“接通/斷開”狀態(tài)顯示功能、井下環(huán)網(wǎng)交換機“交/直流供電”狀態(tài)顯示功能以及異常情況報警提示功能。(3) 甲烷超限斷電及甲烷風(fēng)電閉鎖的控制執(zhí)行時間應(yīng)不大于2 s，異地控制時間應(yīng)小于2倍巡檢周期；系統(tǒng)具備手動遙控斷電功能。(4) 傳輸方式：工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線。(5) 傳感器至分站之間的傳輸距離應(yīng)不小于2 km，分站至交換機、分站至分站之間最大傳輸距離不小于10 km。(6) 誤碼率應(yīng)不大于10-8；通信冗余恢復(fù)：自愈時間不大于0.3 s。(7) 系統(tǒng)后備電源在交流斷電時，必須保證系統(tǒng)及設(shè)備正常運行2 h以上。

2 KJ90NB煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體布局

系統(tǒng)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺；機房設(shè)置主備機、Web服務(wù)器、上傳服務(wù)器、防火墻及打印機；井下由各防爆交換機連接瓦斯監(jiān)控分站，分站下掛各類傳感器完成對井下環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。具體如圖1所示。

圖1 坪上煤業(yè)KJ90NB系統(tǒng)布局圖

2.2 硬件配置

2.2.1 機房中心站

地面中心站設(shè)置2臺IBM x3650服務(wù)器作為主備機，安裝KJ90NB軟件、SQL數(shù)據(jù)庫軟件以及雙機熱備軟件；另外設(shè)置2臺IBM x3650服務(wù)器分別用于瓦斯數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)和Web服務(wù)；設(shè)置1臺打印機實現(xiàn)數(shù)據(jù)、報表的打印功能；設(shè)置1個防火墻實現(xiàn)病毒防護(hù)功能。

2.2.2 環(huán)網(wǎng)平臺

地面中心站設(shè)置1臺CQCC6200地面核心環(huán)網(wǎng)交換機，710泵站設(shè)置1臺礦用KJJ103交換機，井下西膠九橫川、中央變電所、東軌九橫川硐室各安裝1臺礦用KJJ103交換機，通過5 km光纜和地面機房CQCC6200核心環(huán)網(wǎng)交換機構(gòu)成主干工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。

2.2.3 分站和傳感器

監(jiān)控分站采用KJ90-F16型分站，分站具有16個傳感器普通輸入端口，智能開關(guān)量輸入端口1個，控制輸出端口8個，RS485總線通信端口1個。KJ90-F16型分站含備用電源，當(dāng)交流斷電時，分站與傳感器由備用電源直流供電，可持續(xù)供電2 h以上。傳感器采用KJ90-F16型分站配套的KG9701A型低濃度甲烷傳感器、GWF15型風(fēng)速傳感器、GTH500(B)型一氧化碳傳感器、GW50(A)型溫度傳感器、GT-L(A)型設(shè)備開停傳感器等。斷電器采用KJ90-F16型分站配套的KDG3K型(適用于660 V)或DG0.35/660型(適用于1 140 V)井下遠(yuǎn)程饋電斷電器。

2.3 主要功能特點

(1) 通訊方式采用多主并發(fā)，徹底突破了低速總線下的技術(shù)瓶頸，反應(yīng)速度顯著提高；(2) 系統(tǒng)節(jié)點容量大大增加，突破了現(xiàn)有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)支持的節(jié)點容量的限制；(3) 采用開放式的TCP/IP協(xié)議，兼容能力強，并支持CAN/RS485總線等多種信號接入及轉(zhuǎn)換，可方便接入礦井各種監(jiān)控子系統(tǒng)；(4) 具有強大的網(wǎng)管功能，如：VLAN劃分、IP地址設(shè)置、優(yōu)先級控制、電源管理及端口狀態(tài)監(jiān)視、流量控制等；(5) 具有較強的信息集成能力，支持COM/DCOM組件、OPC、VBA、ODBC、NETDDE、ActiveX控件、FTTP等技術(shù)，無縫整合各子系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享和Web查詢；(6) 采用冗余環(huán)網(wǎng)和雙電源工作模式，某個節(jié)點和線路故障不影響整個平臺通訊，自恢復(fù)時間短；(7) 軟件采用B/S結(jié)構(gòu)模塊化方式設(shè)計，客戶端無需配置；便于用戶定制、開發(fā)特殊功能和第三方軟件的集成；(8) 傳輸介質(zhì)支持光纖多模、單模、超五類雙絞線和普通雙絞線，滿足礦井巷道分支特點，結(jié)構(gòu)靈活。

3 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造

(1) 礦井原有監(jiān)控系統(tǒng)基本情況。地面安裝有服務(wù)器4臺、KJJ46數(shù)據(jù)傳輸接口1個、打印傳真一體機1臺、UPS不間斷電源1套，井下安裝有監(jiān)控分站17個、瓦斯傳感器64臺、風(fēng)速等其他模擬量傳感器10臺、設(shè)備開停等開關(guān)量傳感器41臺、斷電器8臺。

(2) 中心站安裝。先后對Web服務(wù)器、主備機、瓦斯數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器進(jìn)行操作系統(tǒng)、主控軟件的更新；安裝新型打印機；拆除KJJ46數(shù)據(jù)傳輸接口，安裝CQCC6200地面核心環(huán)網(wǎng)交換機；UPS不間斷電源利用原有設(shè)備。

(3) 井下環(huán)網(wǎng)設(shè)備安裝。在井下西膠九橫川處、中央變電所、東軌九橫川硐室分別安裝1臺礦用KJJ103交換機，并分別在西膠九橫川至東軌九橫川硐室、西膠九橫川至地面機房、中央變電所至東軌九橫川硐室、中央變電所至地面機房敷設(shè)4趟光纜，并進(jìn)行熔接，3臺防爆交換機與地面核心交換機組建工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。

(4) 監(jiān)測分站和各地點傳感器。分站和傳感器均采用原有設(shè)備，分站主通訊通過RS485通訊方式與井下交換機進(jìn)行連接，各地點傳感器仍與原分站連接，保持不變。

4 系統(tǒng)升級改造前后的主要區(qū)別

升級改造后，系統(tǒng)傳輸方式改變，分站容量、反應(yīng)時間等均有大幅提升，如表1所示。

5 結(jié)語

KJ90NB監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)自從在坪上煤業(yè)投運以來，運行良好、穩(wěn)定可靠，能準(zhǔn)確反映出井下各地點瓦斯、一氧化碳以及設(shè)備運行狀態(tài)等信息，通過這些信息掌握瓦斯變化規(guī)律，及時采取相應(yīng)的措施，為礦井的安全生產(chǎn)提供了更加有力的保障。

表1 系統(tǒng)升級改造前后的主要區(qū)別

[1]AQ6201—2006 煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求[S]

2014-06-13

張麗江(1984—)，男，山西晉城人，助理工程師，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。