礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造與應用

趙 永 鄭隨生

（新汶礦業(yè)集團有限責任公司翟鎮(zhèn)煤礦通風防塵部，山東 泰安 271000）

1 系統(tǒng)概況

翟鎮(zhèn)煤礦于2003年安裝使用山東淄博瑞安特自動化有限公司生產的KJ76N安全監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)共能容納128個監(jiān)測分站，該礦目前所用分站為KJ76N-F。監(jiān)測分站為8端口通用分站，分站端口模擬量和開關量可以端口互換；分站具有開機自檢和本機初始化、通信測試功能；分站具有瓦斯超限報警、斷電功能；KJ76N系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測瓦斯、風速、負壓、一氧化碳、溫度、風門、風壓、設備開停等。目前，井下共安裝285個測點，其中模擬量195個，開關量90個。

2 KJ76N安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

（1）傳輸非數字化。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器至分站使用頻率信號，按照國家煤監(jiān)局最新要求應使用數字信號。

（2）抗干擾能力差。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)易受井下特殊環(huán)境影響，抗干擾能力較差，出現誤報警概率較高。

（3）巡檢周期長，傳輸距離短。安全監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數指標有待提高，如系統(tǒng)的巡檢周期、異地斷電時間、工作面甲烷傳感器的傳輸距離等。

（4）現場適應能力差。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均為有線傳輸，受生產環(huán)境條件影響，在采掘面等生產空間有限的區(qū)域，布線困難，線纜極易受到損壞。

（5）傳感器壽命短。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)配套的甲烷傳感器敏感元件多為載體催化原件，使用壽命有限，測量量程僅為4%，標校周期短，維護管理難度較大。

（6）防護等級低。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器防護等級為IP54，礦井皮帶機頭、綜采工作面、掘進工作面粉塵濃度較大，噴水除塵、清洗現象普遍，造成傳感器故障和數據不準確，傳感器的防護等級也亟需提高。

（7）電池續(xù)航能力不足。電源后備電池的續(xù)航能力有待提升。

（8）不能多系統(tǒng)融合。安全監(jiān)測系統(tǒng)不能實現與人員定位、廣播系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的融合。

3 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級方案

3.1 升級改造原則

按照煤安監(jiān)函〔2016〕5號文件的要求制定升級改造方案，結合現狀，根據升級改造方案制定計劃。在不影響目前安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測、傳輸和安全生產的基礎上，逐個監(jiān)測地點、工作面、采區(qū)進行升級改造。先按照新標準安裝新系統(tǒng)安全監(jiān)測設備與原系統(tǒng)設備并列運行。待新系統(tǒng)設備運行正常通過上級部門驗收后，再拆除老系統(tǒng)設備。

3.2 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案

（1）升級地面中心站服務器。提升系統(tǒng)中心站硬件配置，提高系統(tǒng)處理數據的速度，減少系統(tǒng)卡頓、不穩(wěn)定的問題。

（2）升級中心站系統(tǒng)軟件。軟件升級主要是在現有軟件的基礎上進行功能升級改造，保留以往的功能，新增加系統(tǒng)分級報警功能、邏輯報警功能、標校提醒網絡監(jiān)測功能、數據加密功能和系統(tǒng)融合接入數據端口功能等。

（3）更換傳感器、分站。現用頻率信號傳輸分站、頻率信號傳輸傳感器全部更換為數字信號傳輸分站、數字信號傳輸傳感器。

（4）監(jiān)控環(huán)網的改造。將監(jiān)控分站的百兆光信號接入，并通過千兆環(huán)網進行系統(tǒng)傳輸，并上傳至監(jiān)控中心。

（5）多系統(tǒng)融合。系統(tǒng)融合后，能夠實現各子系統(tǒng)之間的應急聯動，安全監(jiān)控系統(tǒng)將報警數據進行正常存儲、報警及分析，一旦達到應急聯動要求，立即產生聯動文件。由人員定位系統(tǒng)廠家、語音廣播系統(tǒng)廠家讀取報警信息，相應地做出緊急呼叫及語音廣播任務。

（6）系統(tǒng)測試。重點對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和功能進行全面測試。

4 結論

目前翟鎮(zhèn)煤礦KJ76X安全監(jiān)控系統(tǒng)地面機房主機服務器及井下各類監(jiān)控設備已安裝調試完畢。新系統(tǒng)在具備老系統(tǒng)所有功能的基礎上，傳感器傳輸采用數字傳輸，實現了一條四芯通訊線纜最多可帶12臺傳感器，單個傳感器傳輸最大距離為3km，均是老系統(tǒng)的2倍。所有傳感器防護等級均達到IP65要求，淋水地點能夠正常使用。系統(tǒng)具有分級控制功能，可自由設置多級報警，由用戶根據現場需要進行設置。同時實現了區(qū)域斷電設置功能，用戶可根據需要對控制區(qū)域進行關聯設置，當出現異常時，根據設置對關聯區(qū)域進行快速斷電。多網融合可顯示監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及廣播分站的實時數據，以及監(jiān)控系統(tǒng)歷史數據查詢、定位系統(tǒng)軌跡查詢等功能。應急聯動實現了與人員定位系統(tǒng)及語音廣播、調度通訊系統(tǒng)的應急聯動與控制。當安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測到井下傳感器數值達到觸發(fā)邏輯報警的條件，或是根據大數據預測火災及瓦斯涌出報警時，主動向人員定位系統(tǒng)推送報警信息及聯動控制信息，以實現預警區(qū)域人員定位系統(tǒng)報警信息傳送及語音廣播系統(tǒng)的應急廣播功能，并在調度臺電腦聯動軟件中提示出報警信息,由調度臺進行應急呼叫。