沁峪煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的升級改造

何 帥

（山西蘭花沁裕煤礦有限公司，山西 晉城 048212）

煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)是保證礦井安全生產(chǎn)的重要系統(tǒng)，為預(yù)防預(yù)測瓦斯、粉塵、水災(zāi)火害等起到重要作用，涉及電氣系統(tǒng)、微計算、通信處理等綜合功能，系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)難度較[1-2]。為加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)的信息化管理要求，2016年國家對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求，相關(guān)文件相繼出臺，因此對煤礦原有安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級換代勢在必行[3-4]。沁峪煤礦根據(jù)文件要求，針對本礦井原有監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的不足進(jìn)行了升級改造工作。

1 沁峪煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的不足

沁裕煤礦目前安全監(jiān)控系統(tǒng)型號為KJ70N，該系統(tǒng)主要用來檢測有毒有害氣體濃度、風(fēng)量、風(fēng)壓、環(huán)境溫/濕度以及局部通風(fēng)機(jī)、皮帶和水泵的開關(guān)狀，根據(jù)最新的相關(guān)要求，發(fā)現(xiàn)存在以下問題需要解決。

1.1 無法實現(xiàn)傳輸數(shù)字化

原有的KJ70N安全監(jiān)控系統(tǒng)中心傳輸接口與分站之間采用了現(xiàn)場總線的傳輸方式，模擬量傳感器到分站之間的傳輸方式采用了頻率型。該系統(tǒng)在模擬量傳感器與分站的傳輸方式上未能實現(xiàn)傳輸工作的數(shù)字化傳遞。

1.2 抗電磁干擾能力較差

KJ70N安全監(jiān)控系統(tǒng)及組成設(shè)備抗電磁干擾能力差，設(shè)備運行過程中，當(dāng)變頻設(shè)備啟動時發(fā)現(xiàn)模擬量傳感器存在數(shù)值有冒大、偽數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

1.3 傳感器技術(shù)及裝備功能缺失

現(xiàn)有的文件要求，突出礦井的采煤工作面進(jìn)、回風(fēng)巷，煤巷、半煤巖巷的傳感器推薦使用激全量程傳感器，回風(fēng)隅角建議采用無線傳感器。而沁峪煤礦現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)層級過多，沒有裝備使用激光、紅外等全量程傳感器，缺乏自我診斷功能，參數(shù)采集范圍較少。

1.4 報警、斷電等控制功能缺失

現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)僅可實現(xiàn)就地斷電以及報警功能，但系統(tǒng)不具備此次升級改造的重要功能，如：分級報警、邏輯報警和區(qū)域斷電等，斷電、報警功能有待完善。

1.5 多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合不便

多系統(tǒng)的融合需靈活設(shè)置，地面與井下可以使達(dá)到通用，普遍推薦鼓勵新安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)采用井下融合方式。但沁峪煤礦現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)多網(wǎng)融合，難以對環(huán)境監(jiān)測、人員定位、應(yīng)急廣播、實時視頻等網(wǎng)絡(luò)的接洽。

1.6 數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析的功能，不能對采掘工作面應(yīng)力變化、瓦斯含量變化、瓦斯涌出規(guī)律等數(shù)據(jù)實時顯示并預(yù)測報警，這將直接影響到煤與瓦斯突出危險性的診斷與結(jié)果的預(yù)測。

2 沁峪煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的具體方法

根據(jù)對沁峪煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)所存在問題的詳細(xì)分析，為提高整個系統(tǒng)的安全可靠性，適應(yīng)安全管理工作的需要、促進(jìn)安全監(jiān)測監(jiān)控多元融合和信息共享決定采用全新KJ95X安全監(jiān)控系統(tǒng)，并在以下方面進(jìn)行了提升。

2.1 監(jiān)控中心站改造

KJ95X 軟件對硬件的要求較高，且數(shù)據(jù)庫也需要安裝在同一臺主機(jī)上，因此監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控備機(jī)選用2臺自帶WIN10 操作系統(tǒng)平臺的設(shè)備。該監(jiān)控主機(jī)可以實現(xiàn)CH4、CO、CO2、O2等氣體濃度，空氣風(fēng)速、環(huán)境溫/濕度等數(shù)據(jù)的采集，并可顯示饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)的開停狀態(tài)，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)集成廠家實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、加密、解析處理。

2.2 監(jiān)控分站改造

在原有監(jiān)控分站旁增加KJF130 礦用本安監(jiān)控分站和KDW65B 和KDW65C 型兩種分站電源以滿足新的現(xiàn)狀要求。KJF130礦用本安監(jiān)控分站采用TCP/IP傳輸方式接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。兩種分站電源容量強(qiáng)大，能夠維持?jǐn)嚯姾笳９╇?h以上。分站與傳感器之間采用RS485 分站式傳輸方式，實現(xiàn)了數(shù)字化傳播。在設(shè)計工況條件下，對分站的最大遠(yuǎn)程供電距離實行了分別為2km、3km 和6km 的分級管理。傳感器傳輸距離小于3km以內(nèi)選用KDW65B電源，傳感器傳輸距離大于3km以上選用KDW65C電源。

2.3 傳感器改造升級

在原有傳感器的基礎(chǔ)上增加CH4、CO、CO2、O2、風(fēng)速、負(fù)壓、煙霧、開停、風(fēng)門、水位、饋電等智能化的傳感器。

2.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備改造

為實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，促進(jìn)智能傳感器的實際應(yīng)用效果，進(jìn)行了以下改造：

（1）工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)：在井底中央變電所、201采區(qū)變電所配置2 臺KJJ32(A)型礦用環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。該本安型環(huán)網(wǎng)接入器適用于有瓦斯、煤塵爆炸危險的環(huán)境，是一種輕便安裝、解環(huán)自愈、低功耗的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，具備RS485和CAN總線接入功能，為煤礦井下數(shù)據(jù)類傳輸系統(tǒng)提供可靠傳輸通道，也可作為主干以太環(huán)網(wǎng)的端口擴(kuò)展和距離延伸。

（2）傳輸線纜改造：采用MGTSV-16B光纜，光纜從中心機(jī)房機(jī)柜出發(fā)經(jīng)主井筒至15#煤中央變電所KJJ329(A)+KDW65，沿15#煤軌道大巷、15#煤副井、2#煤軌道大巷至201 采區(qū)變電所KJJ32(A)+KDW65，再沿2#煤膠帶巷、2#煤軌道巷、副井筒至中心機(jī)房機(jī)柜，形成工業(yè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。

3 升級改造的效果

KJ95X安全監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線的架構(gòu)，監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)備主機(jī)、多系統(tǒng)融合服務(wù)器、交換機(jī)、監(jiān)控分站、傳感器以及其他零部件。在沁峪煤礦的實際使用中，KJ95X監(jiān)控系統(tǒng)將能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、顯示、存儲和打印功能，并支持對系統(tǒng)實時狀態(tài)的反饋及分析進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查看。其次，系統(tǒng)及設(shè)備的故障自我診斷、校驗、GIS圖形展示、瓦斯涌出量及涌出規(guī)律的預(yù)測也在本次升級中得到了完善；其次多系統(tǒng)融合服務(wù)器提供地面級多系統(tǒng)融合功能，可融合人員定位、IP廣播、工業(yè)電視、電力監(jiān)測等系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

隨著信息化技術(shù)在大型工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域的快速發(fā)展，煤炭企業(yè)向智能化、自動化的發(fā)展的趨勢日益明顯。KJ95X新型安全監(jiān)控系統(tǒng)很好地解決了沁峪煤礦原有系統(tǒng)的固有問題，有效防止了線路斷線及“假數(shù)據(jù)”信號的問題提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性?？梢钥闯觯旱V安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造是企業(yè)發(fā)展的必要工作，可以為煤礦的安全管理和經(jīng)濟(jì)效益實現(xiàn)雙贏。