山西長治襄垣七一新發(fā)煤業(yè)有限公司煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

王俊波

前言

隨著技術(shù)的進(jìn)步，礦井工業(yè)化、信息化建設(shè)的加快，對安全監(jiān)控系統(tǒng)性能穩(wěn)定性、可靠性、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)智能分析等提出了更高要求。根實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化傳輸，具有自診斷、突出報(bào)警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動、數(shù)據(jù)融合，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備具備抗干擾能力，運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。同時(shí)《煤礦安全規(guī)程》（2016版）對安全監(jiān)控系統(tǒng)也提出了新的更高要求，提高安全監(jiān)控系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的作用。

1安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)國家《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》的要求和七一新發(fā)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用狀況，系統(tǒng)本著架構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、低成本、低維護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，以高水準(zhǔn)、高質(zhì)量、高性能價(jià)格比為目標(biāo)，滿足高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井，對監(jiān)測監(jiān)控等管理信息在全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測需求下，重點(diǎn)突出：“利舊換新、資源整合、實(shí)用簡便、安全可靠”基本原則，同時(shí)要考慮礦井的近、遠(yuǎn)期發(fā)展，兼顧技術(shù)更新和未來發(fā)展趨勢進(jìn)行設(shè)計(jì)，以減少不必要的重復(fù)投資。整體方案設(shè)計(jì)遵循以下設(shè)計(jì)原則：

1、整體性原則

安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，上至井上的系統(tǒng)主機(jī)，下至井下的傳感器、執(zhí)行器，各個(gè)設(shè)備在系統(tǒng)內(nèi)相互配合、協(xié)調(diào)工作，從而完成系統(tǒng)的功能及指標(biāo)，同時(shí)需要考慮整個(gè)礦井的安全類監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合方案，遵循整體性原則。

2、先進(jìn)性原則

系統(tǒng)構(gòu)成采用簡單、成熟，具有國內(nèi)外先進(jìn)水平，并符合國際發(fā)展趨勢的技術(shù)、軟件產(chǎn)品和設(shè)備，并且系統(tǒng)應(yīng)遵守國內(nèi)、國際上的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，以保證系統(tǒng)具有較長的生命力和擴(kuò)展能力。

3、針對性原則

此次監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的內(nèi)容較多，在滿足國家升級改造方案及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，不同的系統(tǒng)提出了高于國家標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)，完成了多于國家標(biāo)準(zhǔn)的功能，高的指標(biāo)、豐富的功能，是針對不同的需求而設(shè)計(jì)的，煤礦現(xiàn)場的升級改造需要針對自身的需求，有選擇性的升級附加功能及指標(biāo)。

4、有效性原則

監(jiān)控系統(tǒng)升級改造是為了提高安全監(jiān)測監(jiān)控新技術(shù)新裝備在煤礦現(xiàn)場的應(yīng)用范圍，提高安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)性能和安全可靠性，適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要，所以升級改造后的監(jiān)控系統(tǒng)要確保有效，提高其在煤礦安全生產(chǎn)過程中的作用，確保監(jiān)測準(zhǔn)確、控制可靠，在保證系統(tǒng)有效性的同時(shí)，保證升級改造投資的有效性。

5、易操作性原則

針對煤礦工作人員的技術(shù)特點(diǎn)，提供先進(jìn)且易于維護(hù)的人機(jī)界面功能，提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等快速工具。

6、高可靠性原則

高效穩(wěn)定的系統(tǒng)，可提供全年365天，一天24小時(shí)的不間斷運(yùn)行。對于安裝的服務(wù)器、終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備與布線系統(tǒng)，必須能適應(yīng)嚴(yán)格的工作環(huán)境，特別考慮要適應(yīng)煤礦井下特殊環(huán)境條件，如溫度、濕度、瓦斯及其它有害氣體等客觀環(huán)境，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

7、標(biāo)準(zhǔn)化原則

將標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想貫徹始終，奠定系統(tǒng)開放性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。

2安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案

根據(jù)《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)〈煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案〉的通知》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號）、山西煤礦安全監(jiān)察局《關(guān)于進(jìn)一步做好煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工作的通知》等文件精神，為了促進(jìn)安全監(jiān)測監(jiān)控新技術(shù)新裝備的推廣應(yīng)用，提高安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)性能和安全可靠性，適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要;為了促進(jìn)安全監(jiān)測監(jiān)控多元融合和信息共享，提高煤礦安全預(yù)測預(yù)警水平，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測監(jiān)控信息的深度分析和綜合利用;為了支持安全監(jiān)管監(jiān)察，促進(jìn)煤礦企業(yè)合理有效使用安全監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要作用，提升井下日常安全生產(chǎn)技術(shù)保障水平。針對我礦現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)存在問題，需要進(jìn)行更新升級改造。我礦在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上決定采用中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司生產(chǎn)的全新KJ90X安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)取得新的煤安標(biāo)志證書，符合升級條件。安全標(biāo)志編號：MFC140166。

本次系統(tǒng)升級改造的傳輸方式采用新建的工業(yè)以太網(wǎng)+RS485總線方式。

系統(tǒng)融合方式本次采用地面融合方式，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的融合，后期可以采用井下融合方式。

系統(tǒng)采用架構(gòu)簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳感器（執(zhí)行器）至中心站網(wǎng)絡(luò)層級不超過3層。

七一新發(fā)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造屬于全部更換改造類型。

主要的改造內(nèi)容主要包含：機(jī)房設(shè)備及軟件改造、傳感器改造、分站改造、環(huán)網(wǎng)平臺改造、饋電斷電器改造6個(gè)部分。其中：

1）機(jī)房設(shè)備及軟件改造：采用設(shè)備全部更換及軟件升級相結(jié)合的方式;

2）傳感器改造：采用全部更換的方式;

3）分站改造：采用全部更換的方式;

4）饋電斷電器改造：采用全部更換的方式;

5）環(huán)網(wǎng)平臺改造：采用新建的方式;

6）聯(lián)網(wǎng)上傳：采用更換新聯(lián)網(wǎng)軟件方式。

2.1機(jī)房設(shè)備及軟件改造

1、充分利用原有監(jiān)控機(jī)房的UPS電源、打印機(jī)、機(jī)柜和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等硬件設(shè)備。

2、將監(jiān)控系統(tǒng)軟件升級改造為KJ90X，完善監(jiān)控系統(tǒng)軟件的分級報(bào)警、斷電控制、災(zāi)害預(yù)警、數(shù)據(jù)加密等功能。

3、將監(jiān)控系統(tǒng)雙機(jī)熱備軟件更換為KJ90X最新版雙機(jī)熱備軟件。

4、增加1臺網(wǎng)絡(luò)防火墻，防止外界網(wǎng)絡(luò)非法訪問安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

5、新增2臺工控機(jī)，用于替換老舊的監(jiān)控主備機(jī)，為監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。

6、在監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控備機(jī)上各增加1個(gè)抗干擾模塊，并新增2臺具備抗干擾能力的顯示器。

7、新增數(shù)據(jù)服務(wù)器2臺，為數(shù)據(jù)融合軟件提供可靠的運(yùn)行環(huán)境，和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲提供可靠保障。

8、新增融合軟件1套，提供融合及聯(lián)動交互接口，與具備融合條件的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動與數(shù)據(jù)交換，如：人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)等。通過與其他系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應(yīng)急廣播、通信、人員定位等系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動。

注：人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)等的接口軟件需礦方協(xié)調(diào)廠家按接口協(xié)議編制并配合實(shí)施，如廠家需要相關(guān)費(fèi)用則由礦方另行支付相關(guān)費(fèi)用。

2.2聯(lián)網(wǎng)上傳改造

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司KJ90X煤礦監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)格按照《煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術(shù)要求和數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（安監(jiān)總廳規(guī)劃【2016】138號）文件要求采集并生成數(shù)據(jù)。

監(jiān)控主機(jī)上新安裝系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)上傳軟件1套，實(shí)現(xiàn)把采集監(jiān)測到的甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風(fēng)速、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停等并實(shí)現(xiàn)甲烷聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖等參數(shù)，按照數(shù)據(jù)契約要求轉(zhuǎn)換生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由聯(lián)網(wǎng)集成廠家實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、加密、解析處理。實(shí)現(xiàn)“七一新發(fā)煤業(yè)—長治市局--省廳”安全生產(chǎn)信息聯(lián)網(wǎng)。

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司KJ90X煤礦監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)上傳軟件在按照安監(jiān)總廳規(guī)劃【2016】138號文件要求采集并生成數(shù)據(jù)的同時(shí)，兼顧了全國現(xiàn)有多種協(xié)議格式的數(shù)據(jù)生成?？梢园凑掌咭恍掳l(fā)煤業(yè)現(xiàn)用協(xié)議格式生成數(shù)據(jù)并上傳至上級監(jiān)控平臺。