南關(guān)礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造技術(shù)方案

裴小剛

（山西汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)有限責任公司，山西 晉中 031304）

1 概述

南關(guān)礦是山西焦煤汾西礦業(yè)集團規(guī)模較大且生產(chǎn)工藝先進的一個生產(chǎn)單位，井田面積293km2，地質(zhì)儲量7770萬t，設(shè)計開采能力140萬t/a。南關(guān)礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)相對于其生產(chǎn)工藝還比較落后，嚴重影響其生產(chǎn)安全，威脅煤礦工人的生命安全。在分析南關(guān)礦現(xiàn)有安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出改造原則以及改造方案。

2 現(xiàn)有安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 環(huán)網(wǎng)

南關(guān)煤業(yè)目前采用KJ95N安全監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)傳輸方式采用電纜傳輸，由于開采的年限長、采面多，因此根據(jù)煤安規(guī)程的要求安裝了較多的分站，由于采區(qū)比較分散，因此傳輸線路布置比較長，給系統(tǒng)的維護帶來了不便也影響了系統(tǒng)的抗干擾性[1-2]。同時，系統(tǒng)采用巡檢的方式采集數(shù)據(jù)，當分站數(shù)量比較多的時候，巡檢時間也相應(yīng)地增加，雖然滿足了AQ的標準，但是影響了系統(tǒng)反應(yīng)實時數(shù)據(jù)的速率以及斷電的時間。作為一個現(xiàn)代化的大型礦井，為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性及實時性，必須對監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳輸通道進行改造，來滿足煤礦安全高效生產(chǎn)的要求[3]。

2.2 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

南關(guān)煤礦2008年安裝并使用天地（常州）自動化股份有限公司的組件版KJ95N安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，于2012年1月底升級成NET版KJ95N安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)備主要布置在精煤筒倉頂、原煤倉頂、皮帶走廊、風機房、壓風機房、主副斜井、行人斜井、回風斜井、井下變電所、水倉、避難硐室、瓦斯抽放泵站、注氮泵站、采掘工作面、開拓工作面等場所，目前運行情況基本穩(wěn)定。該系統(tǒng)的設(shè)備安裝情況如下：

（1）監(jiān)測監(jiān)控主機及服務(wù)器：3臺服務(wù)器主控機配置，CPU為X5670 3.07GHz；內(nèi)存為8GB；硬盤容量為300G；網(wǎng)卡數(shù)量：集成四口千兆以太網(wǎng)卡；顯卡為G200ev。

（2）分站及電源：共44套，地面5套，公共區(qū)域5套，一采區(qū)4套，三采區(qū)30套。

（3）傳感器：用于檢測溫度、煙霧、瓦斯等外部環(huán)境的傳感器多套。

2.3 人員定位系統(tǒng)

南關(guān)煤業(yè)于2010年5月安裝投入由太原海斯特公司研制的KJ291B型人員定位管理系統(tǒng)，設(shè)備通過線纜與地面上位機通信，目前系統(tǒng)運行正常。經(jīng)過調(diào)研溝通得知，具備與第三方廠家系統(tǒng)的融合聯(lián)動功能，能按照第三方廠家的要求提供數(shù)據(jù)接口、通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)字典，融合后可實現(xiàn)對人員定位分站的報警聯(lián)動和人員定位卡的報警聯(lián)動功能。

2.4 應(yīng)急IP廣播系統(tǒng)

南關(guān)煤業(yè)于2012年8月，安裝投入由徐州江煤科技公司研制的KT183型應(yīng)急IP廣播系統(tǒng)一套，設(shè)備通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)與地面上位機通信，目前系統(tǒng)運行正常。經(jīng)過調(diào)研溝通得知，具備與第三方廠家系統(tǒng)的融合聯(lián)動功能，能按照第三方廠家的要求提供傳輸接口、通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)字典，融合后可實現(xiàn)對井下廣播主機及終端的應(yīng)急語音播放功能[4-5]。

3 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)改造方案

3.1 改造原則

本次改造的原則以保證穩(wěn)定、安全、可靠為前提，以高水平、高質(zhì)量為目標，對南關(guān)礦現(xiàn)有安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行改造。

3.2 改造后的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

3.2.1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線通信架構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)有的礦井環(huán)網(wǎng)，采用TCP/IP技術(shù)、無線傳輸技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)方案對南關(guān)礦進行改造。改造后的南關(guān)礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠保證其安全、穩(wěn)定，保證安全生產(chǎn)，保證工人生命安全。

3.2.2 系統(tǒng)組成

改造后的南關(guān)礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線架構(gòu)，由監(jiān)控系統(tǒng)主備機、多系統(tǒng)融合服務(wù)器、交換機、監(jiān)控分站、傳感器、執(zhí)行器、電源等組成，如圖1所示。改造后的南關(guān)礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能：

（1）傳感器以及監(jiān)控主機有分級報警功能；

（2）具有自定義報表功能，可根據(jù)實際情況靈活定義報表；

（3）具有數(shù)據(jù)存儲功能；

（4）具有數(shù)據(jù)加/解密功能；

（5）具有電源管理功能，實現(xiàn)智能電源實時在線監(jiān)測和管理；

（6）采用B/S模式，具有實時數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)的網(wǎng)頁瀏覽和圖形瀏覽功能；

（7）可實現(xiàn)與人員定位、應(yīng)急廣播、視頻的聯(lián)動功能；

（8）能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境及設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳。

改造后的南關(guān)礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的性能指標如表1所示。

圖1 改造后的南關(guān)礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成

表1 系統(tǒng)性能指標

3.2.3 系統(tǒng)設(shè)計

改造后的南關(guān)礦井下已建成百兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，但目前該環(huán)網(wǎng)已接入工業(yè)視頻系統(tǒng)，嚴禁安全監(jiān)控系統(tǒng)與圖像監(jiān)視系統(tǒng)共用同一芯光纖規(guī)定，需在井下單獨建立監(jiān)控系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)該次煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案要求，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合功能，根據(jù)該礦實際情況本方案將采用地面融合方式實現(xiàn)；目前南關(guān)礦已建成人員定位、應(yīng)急廣播及視頻監(jiān)測等系統(tǒng)，為提高煤礦安全，進一步提高煤礦大數(shù)據(jù)利用，要求升級改造必須具有人員定位、應(yīng)急廣播及視頻監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動功能。

4 結(jié)語

改造后的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合以太網(wǎng)、傳感器網(wǎng)以及光纖傳輸?shù)燃夹g(shù)，符合未來安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。該系統(tǒng)的井下工業(yè)性試驗證明，改造設(shè)計方案安全、穩(wěn)定、實時性好。