紅嶺礦監(jiān)控升級(jí)改造分析

劉智力

【摘 要】為了實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，逐一對(duì)紅嶺礦原有舊監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、傳感器等組成分析，得出了舊監(jiān)控系統(tǒng)不具備分級(jí)報(bào)警、多網(wǎng)融合等功能，通過(guò)統(tǒng)籌統(tǒng)籌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件更新、高技術(shù)指標(biāo)硬件設(shè)備三方面，可以實(shí)現(xiàn)礦井舊監(jiān)控系統(tǒng)的全面升級(jí)改造，進(jìn)而可以保證礦井實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警、多網(wǎng)融合等功能，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，為相似條件礦井提供了有效經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)控系統(tǒng);分級(jí)報(bào)警;多網(wǎng)融合;改造升級(jí);

1礦井監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1工作面概況

目前紅嶺煤礦開(kāi)拓區(qū)域?yàn)?7采區(qū)，其中-445m回風(fēng)大巷剩余工程量87m，-445m膠帶大巷剩余工程量為250m。系統(tǒng)形成后，布置首采面底抽巷。

1.2監(jiān)控系統(tǒng)概況

紅嶺煤礦現(xiàn)安裝有北京仙島新技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的KJ66NB型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)一套，監(jiān)控主機(jī)設(shè)置在調(diào)度室，從主副井鋪設(shè)兩趟光纜進(jìn)入井下形成環(huán)網(wǎng)，地面安裝一臺(tái)交換機(jī)，-140大巷安裝一臺(tái)交換機(jī)，二平巷安裝兩臺(tái)交換機(jī)，共計(jì)4臺(tái)交換機(jī)。

2礦井原監(jiān)控系統(tǒng)缺陷分析及升級(jí)改造方案

2.1原監(jiān)控系統(tǒng)缺陷分析

依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》2016修訂版及《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案（煤安監(jiān)函[2016]5號(hào)）》的相關(guān)要求對(duì)紅嶺煤礦現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)方面與規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)不符：

系統(tǒng)巡檢周期大于20s。各類傳感器與分站采用頻率或電流信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，應(yīng)該更換為數(shù)字傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸。過(guò)抗電磁干擾差，系統(tǒng)存在誤報(bào)警、誤斷電現(xiàn)象。

安全監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能，在瓦斯超限、斷電等需要立即撤人的緊急情況下，不能自動(dòng)與應(yīng)急廣播、通信、人員定位等系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件未實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警，系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警，不能根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮　⑼咚钩蕹掷m(xù)時(shí)間、瓦斯超限范圍等，設(shè)置不同的報(bào)警級(jí)別，實(shí)施分級(jí)響應(yīng)。

目前使用電源不具備電源信息管理及抗干擾功能。

采掘面使用的傳感器防護(hù)等級(jí)較低，采掘面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o(hù)等級(jí)為IP54，需提升到IP65。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造方案

為實(shí)現(xiàn)模擬量傳感器至分站數(shù)字化傳輸;采掘工作面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o(hù)等級(jí)由IP54提升到IP65;系統(tǒng)主傳輸提升為千兆以太環(huán)網(wǎng);完善報(bào)警、斷電等控制功能;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用RSA加密算法，防止數(shù)據(jù)被破解篡改;備用電源斷電后正常供電時(shí)間提升到4h，雙機(jī)熱備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換;升級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，完善監(jiān)控系統(tǒng)軟件的自診斷、自評(píng)估功能、分級(jí)報(bào)警、斷電控制、雙機(jī)熱備份等功能。依托4臺(tái)千兆核心環(huán)網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)光纜傳輸形成一個(gè)千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸平臺(tái);共更換IP65防護(hù)等級(jí)的監(jiān)控分站共計(jì)40臺(tái)。

3 礦井監(jiān)控系統(tǒng)改造方案實(shí)施概況及結(jié)果分析

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造方案實(shí)施概況

本次改造方案監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的分布式處理模式，充分發(fā)揮各部分設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，可操作性強(qiáng)，便于系統(tǒng)的日常維護(hù)及管理。系統(tǒng)主干連接為樹(shù)型結(jié)構(gòu)，安裝擴(kuò)展簡(jiǎn)單。

A.網(wǎng)絡(luò)終端完成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息異地實(shí)時(shí)共享，將以文本或圖形方式顯示安全生產(chǎn)信息，支持查詢各類報(bào)表數(shù)據(jù)顯示。

B.智能監(jiān)控分站負(fù)責(zé)對(duì)所監(jiān)測(cè)的傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分類顯示、報(bào)警、斷電控制、與地面監(jiān)控中心站的數(shù)據(jù)通訊、所接傳感器的集中供電等;

C.各類模擬量、開(kāi)關(guān)量傳感器及斷電控制器等設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的物理數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報(bào)警、信號(hào)傳輸、對(duì)監(jiān)控分站控制指令的執(zhí)行等。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)改造方案實(shí)施結(jié)果分析

1分級(jí)報(bào)警功能

根據(jù)甲烷濃度大小、甲烷超限持續(xù)時(shí)間、甲烷超限范圍等，可以實(shí)現(xiàn)不同報(bào)警級(jí)別、實(shí)施分級(jí)響應(yīng)，且報(bào)警級(jí)數(shù)應(yīng)不低于四級(jí)。

（1）Ⅳ級(jí)：礦井根據(jù)監(jiān)控重點(diǎn)，設(shè)定監(jiān)控區(qū)域甲烷傳感器的預(yù)警、斷電值，但甲烷傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》及AQ 1029-2019標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的報(bào)警值。實(shí)行藍(lán)色預(yù)警。

（2）Ⅲ級(jí)：報(bào)警持續(xù)時(shí)間小于10min，且最高甲烷濃度小于1.5%、相繼報(bào)警的傳感器臺(tái)數(shù)不超過(guò)2臺(tái)（含2臺(tái)），實(shí)行黃色報(bào)警。

（3）Ⅱ級(jí)：（1）30min>報(bào)警持續(xù)時(shí)間≥10min，最高甲烷濃度小于1.5%，且一起超限、相繼報(bào)警的傳感器臺(tái)數(shù)不超過(guò)2臺(tái)（含2臺(tái)）;（2）3.0%>甲烷超限濃度≥1.5%，且一起超限、相繼報(bào)警的傳感器臺(tái)數(shù)不超過(guò)2臺(tái)（含2臺(tái)）。達(dá)到二個(gè)條件之一為Ⅱ級(jí)。實(shí)行橙色報(bào)警。

（4）Ⅰ級(jí)：（1）報(bào)警持續(xù)時(shí)間≥30min;（2）超過(guò)2臺(tái)以上傳感器相繼報(bào)警;（3）甲烷傳感器的甲烷濃度≥3%。達(dá)到三個(gè)條件之一為Ⅰ級(jí)。實(shí)行紅色報(bào)警。

2煤與瓦斯突出等重大風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警

（1）掘進(jìn)工作面：①掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)分風(fēng)口處風(fēng)向傳感器監(jiān)測(cè)到風(fēng)流逆轉(zhuǎn);②掘進(jìn)工作面甲烷傳感器故障，且掘進(jìn)工作面內(nèi)其它甲烷傳感器有1臺(tái)及1臺(tái)以上甲烷濃度突然升高;③掘進(jìn)工作面內(nèi)有2臺(tái)及2臺(tái)以上甲烷傳感器甲烷濃度突然升高;④掘進(jìn)工作面風(fēng)速傳感器超上限報(bào)警。出現(xiàn)以上情況之一，系統(tǒng)發(fā)出煤與瓦斯突出報(bào)警。

（2）采煤工作面：①采煤工作面進(jìn)風(fēng)風(fēng)向傳感器監(jiān)測(cè)到風(fēng)流逆轉(zhuǎn);②風(fēng)速傳感器超上限報(bào)警;③工作面或回風(fēng)隅角處甲烷傳感器故障，且該工作面內(nèi)其它任一甲烷傳感器的甲烷濃度突然升高;④工作面內(nèi)有2臺(tái)及2臺(tái)以上甲烷傳感器甲烷濃度突然升高。出現(xiàn)以上情況之一，系統(tǒng)發(fā)出煤與瓦斯突出報(bào)警。

4 結(jié)論

1通過(guò)實(shí)地查看及對(duì)比資料，有總站到分站等逐一分析礦井原有監(jiān)控系統(tǒng)，得出了原有礦井監(jiān)控系統(tǒng)不具備分級(jí)報(bào)警、不能實(shí)現(xiàn)融合等缺陷;

2井下監(jiān)控系統(tǒng)在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了針對(duì)性的改造升級(jí)，主要是采用更換高技術(shù)指標(biāo)設(shè)備及傳感器實(shí)現(xiàn)了分級(jí)報(bào)警功能。

3統(tǒng)籌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件更新、高技術(shù)指標(biāo)硬件設(shè)備三方面，可以實(shí)現(xiàn)礦井舊監(jiān)控系統(tǒng)的全面升級(jí)改造，進(jìn)而可以保證礦井實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警、多網(wǎng)融合等功能，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]河南省煤田地質(zhì)局. 安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）紅嶺煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告[R].鄭州，2014

[2]紅嶺煤業(yè)監(jiān)控中心. 安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司紅嶺煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案[R].安陽(yáng)，2017

[3]國(guó)家安監(jiān)總局. 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案 . 北京

（作者單位：安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）紅嶺煤業(yè)有限責(zé)任公司 監(jiān)控中心）