KJF130型監(jiān)控分站在鮑店煤礦6304工作面的應(yīng)用

張得勇 高 陽 趙青山

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦，山東 鄒城 273513；2.兗州煤業(yè)股份有限公司通防部，山東 鄒城 273513）

1 KJF130監(jiān)控分站結(jié)構(gòu)

6304綜放工作面是鮑店煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的示范工作面，該工作面采用天地（常州）自動化有限公司生產(chǎn)的KJF130型監(jiān)控分站。

該分站由外部防護(hù)外殼和內(nèi)部機(jī)芯組成。分站防護(hù)外殼為不銹鋼材質(zhì)，其上方有一掛環(huán)，便于搬運和安裝時掛吊鉤。外殼采用正面開門，門的四周有橡膠圈襯墊，門上有2個鎖緊螺栓，可根據(jù)需要擰緊或打開。門蓋上有一長方形液晶顯示窗，用以在不打開外殼的情況下，觀察分站相關(guān)數(shù)據(jù)顯示情況，配合遙控器完成人機(jī)交互過程。分站內(nèi)部機(jī)芯由成型的塑料殼體及殼體內(nèi)部的電路板組成。電路板共有2塊，分別是主板、液晶顯示板。2塊電路板安裝在塑料殼體內(nèi)，便于一體化拆卸維護(hù)、安裝和調(diào)試。

2 KJF130監(jiān)控分站原理

2.1 工作原理

分站電路由主板、顯示板兩部分組成，其中主板上有兩個無線通信板的插槽，便于分站無線通信功能的增加和刪除。主板微處理器為32位ARM處理器，該處理器含有大容量存儲器和動態(tài)RAM。處理器的5路RS485串口和2路CAN用于作遠(yuǎn)距離傳輸，與其它設(shè)備通信，2路以太網(wǎng)電口及光口實現(xiàn)其它以太網(wǎng)設(shè)備的接入，光口用于以太網(wǎng)的級聯(lián)。分站采用漢字顯示的液晶器作為人機(jī)交互輸出，可以顯示4行8列共計32個漢字或64個字符。

2.2 最大傳輸距離

（1）分站至環(huán)網(wǎng)接入器、光端機(jī)的RS485信號最大傳輸距離為3km (使用MHY32、MHYV或MHYP電纜，芯線截面積不小于1.5mm2)；

（2）分站至環(huán)網(wǎng)接入器、光端機(jī)的以太網(wǎng)電信號最大傳輸距離為10m (使用MHYV電纜，芯線截面積不小于0.75mm2)；

（3）分站至環(huán)網(wǎng)接入器、光端機(jī)的以太網(wǎng)光信號最大傳輸距離為10km（使用MGTSV礦用單模光纜；光纖接點總數(shù)8個，其中熱熔接點3個，冷熔接點3個，活動連接點2個）；

（4）分站與傳感器、斷電器的最大傳輸距離（包含模擬量信號、開關(guān)量信號、RS485數(shù)字量信號）為6km(使用MHY32、MHYV或MHYP電纜，芯線截面積不小于1.5mm2)；

（5）分站CAN信號的最大傳輸距離為5km(使用MHY32、MHYV或MHYP電纜，芯線截面積不小于1.5mm2)。

2.3 最大監(jiān)控容量

4路RS485數(shù)字量信號端口（采集控制用），每路可接入8臺RS485數(shù)字設(shè)備，且分站最多接入6臺RS485型斷電器。

2.4 接線

分站接線按所接信號類型不同，共分為3個接線區(qū)。低速總線接線區(qū)，分別為RS485信號1-5、CAN信號1-2；電源接線區(qū)，分別為電源1-6輸入及電源RS485信號。當(dāng)電源通過航空插頭接入分站時，不需要改變電源接線；以太網(wǎng)接線區(qū)，分別為以太網(wǎng)電口1-2，以太網(wǎng)光口1-2，如圖1所示。

圖1 KJF130監(jiān)控分站接線圖

（1）低速總線接線區(qū)

① RS485-1，提供A1、B1、PE1三個端子，主要用于在分站作為從設(shè)備時連接傳輸接口，在不需要對設(shè)備供電時，也可以作為主設(shè)備連接各傳感器、執(zhí)行器。

② RS485-2～RS485-5，每路各提供V+、V-、A、B、PE五個端子，主要用于在分站作為主設(shè)備時連接各類傳感器、執(zhí)行器，也可以根據(jù)需要作為從設(shè)備連接傳輸接口等。

③ CAN-1～CAN-2，每路各提供V+、V-、H、L、PE五個端子，可以連接傳輸接口、各類傳感器、執(zhí)行器。

（2）電源接線區(qū)

① 電源在不通過航空插頭接入分站時，需要在電源接線區(qū)接線；

② 電源接線區(qū)有3個接線端子共15芯，分別為6路電源的正負(fù)極以及RS485的A、B、PE。6路電源的第一路即V1為分站主板的供電電源，V2～V6為各低速總線設(shè)備的供電電源，A、B、PE為電源的RS485信號。

（3）以太網(wǎng)接線區(qū)

以太網(wǎng)接線區(qū)，有2路以太網(wǎng)電口、2路以太網(wǎng)光口。2路以太網(wǎng)電口分別為4芯可插拔式接入端子、RJ45端子；2路以太網(wǎng)光口為SC光纖接口。

3 KJF130監(jiān)控分站融合理論

（1）利用該礦現(xiàn)有設(shè)備資源為基礎(chǔ)，根據(jù)煤礦井下多個不同的監(jiān)測監(jiān)控類系統(tǒng)中采集參數(shù)的特點、數(shù)據(jù)表達(dá)形式以及不同系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取鬏旑l率、響應(yīng)時間的不同要求，井下融合建設(shè)安全監(jiān)控、人員位置監(jiān)測、語音廣播等系統(tǒng)平臺，最終通過綜合調(diào)度一體化指揮系統(tǒng)實現(xiàn)對各系統(tǒng)的互聯(lián)互動。

（2）井下的安全監(jiān)控、人員位置監(jiān)測、語音廣播系統(tǒng)采用同一個傳輸層工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸。多個監(jiān)測監(jiān)控類系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)均接入到同一個環(huán)網(wǎng)內(nèi)，不同系統(tǒng)的采集控制設(shè)備接入到相同的傳輸設(shè)備中。

（3）安全監(jiān)控、人員位置管理、語音廣播等系統(tǒng)采用四層架構(gòu)，分別是地面監(jiān)控主機(jī)的應(yīng)用層，井下、井上由交換機(jī)、光端機(jī)、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)現(xiàn)場總線的傳輸接口等傳輸轉(zhuǎn)換設(shè)備構(gòu)成的傳輸層，監(jiān)控分站、采集分站、控制分站等構(gòu)成的采集控制層，傳感器、執(zhí)行器構(gòu)成的現(xiàn)場設(shè)備層。

4 KJF130監(jiān)控分站的應(yīng)用

（1）6304工作面通過KJF130監(jiān)控分站把安全監(jiān)控、人員位置監(jiān)測、語音廣播系統(tǒng)進(jìn)行井下鏈路融合，具有相對開放性、通用性和較好的兼容性，所以在現(xiàn)場系統(tǒng)建設(shè)過程中，分站設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備以及傳輸線路等不存在重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象，降低建設(shè)成本。監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架簡單，人員維護(hù)量較小，且各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以共享，數(shù)據(jù)的綜合分析較容易，數(shù)據(jù)反映較及時，數(shù)據(jù)評定比較準(zhǔn)確。分站應(yīng)用情況如圖2。

圖2 KJF130監(jiān)控分站系統(tǒng)融合應(yīng)用圖

（2）6304工作面安全監(jiān)測監(jiān)控、人員位置管理、語音廣播系統(tǒng)實現(xiàn)多個系統(tǒng)的全數(shù)字化、格式規(guī)范化，支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合，系統(tǒng)設(shè)備支持更高等級的防護(hù)等級以及抗電磁干擾能力。快速低成本實現(xiàn)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員位置管理系統(tǒng)、語音廣播對講系統(tǒng)互通互聯(lián)的一體化融合的應(yīng)用平臺，并且能夠擴(kuò)展多種煤礦自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多個系統(tǒng)的現(xiàn)場層級數(shù)據(jù)融合供調(diào)度一體化平臺訪問，且能夠通過調(diào)度一體化平臺對多系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互動。系統(tǒng)布置情況如圖3。

圖3 6304工作面各系統(tǒng)布置圖

KJF130監(jiān)控分站具體應(yīng)用情況如下：

① 分站安裝在6304運順聯(lián)絡(luò)巷，六采區(qū)KJJ32(A)環(huán)網(wǎng)接入器安裝在601變電所，分站至環(huán)網(wǎng)接入器使用MGTSV礦用單模光纜以太網(wǎng)光信號傳輸，傳輸距離460m。

② 分站至工作面及工作面上隅角GJG100J激光甲烷傳感器、運順切眼、運順中部人員定位接收器使用1根Φ0.43MHYV電纜傳輸，采用RS485數(shù)字量信號傳輸，傳輸距離約950m。

③ 分站至回風(fēng)流甲烷、一氧化碳、溫度、風(fēng)速、粉塵傳感器及回風(fēng)流人員定位接收器使用1根Φ0.43MHYV電纜傳輸，采用RS485數(shù)字量信號傳輸，傳輸距離約60m。

④ 分站至6304運順皮帶驅(qū)動滾動下風(fēng)側(cè)一氧化碳、煙霧傳感器使用1根Φ0.43MHYV電纜傳輸，采用RS485數(shù)字量信號傳輸，傳輸距離約100m。

⑤ 分站至6304工作面高防開關(guān)斷電器、饋電傳感器使用1根Φ0.43MHYV電纜傳輸，采用RS485數(shù)字量信號傳輸，傳輸距離約260m。

⑥ 分站至軌順切眼、軌順中部、軌順聯(lián)人員定位接收器使用1根Φ0.43MHYV電纜傳輸，采用RS485數(shù)字量信號傳輸，傳輸距離約1300m。

⑦ 分站至運順切眼、運順聯(lián)語音廣播箱使用MGTSV礦用單模光纜以太網(wǎng)光信號傳輸，傳輸距離約950m。

⑧ 分站至軌順切眼、軌順聯(lián)語音廣播箱使用MGTSV礦用單模光纜以太網(wǎng)光信號傳輸，傳輸距離約1300m。

5 結(jié)語

6304工作面KJF130監(jiān)控分站的融合技術(shù)對于減少現(xiàn)場的設(shè)備數(shù)量、縮減系統(tǒng)的建設(shè)成本、簡化現(xiàn)場維護(hù)工作量的效果極其明顯。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的綜合展示以及一定程度的綜合應(yīng)用，而且對于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的融合及共享提供了解決方案。