趙莊二號井監測監控系統改造方案研究

楊振東 張亞峰

摘要：研究了礦井監測監控系統的環網結構，分析了礦井監測監控系統存在的問題：1、分站總線長度距離長；2、總線管理工作和標準化工作不好開展；3、監測監控系統安全運行不穩定因素多4、系統巡檢周期長、中心站手動控制和異地斷電執行時間長等。針對性地提出來合理的系統改造方案。

關鍵詞：監測監控系統 交換機 分站 系統改造

引言

礦井監測監控系統是煤礦高產、高效、安全生產的重要保證。世界各主要產煤國對此都十分重視，陸續研制、生產和推廣使用了環境安全、軌道運輸供電、排水、礦山壓力等監控系統，提高了生產率和設備利用率，遏制了礦山安全事故的發生。礦井監控系統的推廣使用，實現了甲烷超限斷電、停風斷電、通風系統監控、煤與瓦斯突出預報等功能，從而減少了瓦斯與煤塵爆炸、火災、水災、頂板災害等事故的發生，保障了煤礦安全生產和礦工生命的安全。文獻[1]文獻[2]文獻[3]對將以太環網技術應用到監測監控系統的可行性進行了研究：快速斷電控制。監控儀采用多CPU處理方式和數字編碼遠控技術，系統在滿負載狀態下，能在2秒鐘內完成全分站的6—8路斷電控制。地面主機還具有“通播斷電”功能，系統在緊急情況時能夠在2秒鐘內切斷全礦井所有被控機電設備電源。

基于防爆工業以太網的安全監控系統設計基于現代控制理論，具有較高的魯棒性和冗余措施，可保證系統長時間安全運行。它采用了高速的傳輸控制技術，能快速可靠地進行遠程監測監視和控制，采用開放式的通信協議，如現場總線和TCP/IP 等，以實現與第三方設備接口的通信，具有較強的可擴展性，是煤礦監測監控的發展方向。文獻[4]

1.系統運行情況

趙莊二號井裝備了由重慶煤科院生產的KJ90NB型監測監控系統，該系統由地面環網交換機、監控機、數據庫服務器、WEB服務器、井下環網交換機、監測監控分站及各類傳感器、執行器組成。中心站設備包括監控機兩臺（兩臺監控機滿足一用一備且10分鐘之內正常切換的要求），數據庫服務器一臺，web服務器一臺，環網交換機一臺。井下設有環網交換機兩臺，地面環網交換機下掛分站兩臺，兩臺井下環網交換機共計下掛分站十九臺。

該系統目前安裝分站21臺，測點共計224個，瓦斯測點66個。該系統監測測點主要包括瓦斯、一氧化碳、氧氣、二氧化碳、溫度、風門開關、局部通風機開停、主要通風機開停、負壓、水倉液位、風速、設備饋電狀態等種類。

2.系統運行面臨的問題

環網交換機安裝在東盤區某地點，接入設備為安裝在東盤區各地點的監控分站，環網交換機安裝在副立井底，接入設備為安裝在副井底和西盤區范圍內各地點的監控分站。

系統安裝之初，礦井并為開拓西盤區巷道，所以沒有設計西盤區的交換機。隨著西盤區巷道的開拓，西盤區各生產地點對于監控分站的需求越來越多，距離越來越遠，也逐漸暴露出了一些問題。

2.1分站距離交換機的距離遠，485總線長度和數量不斷增加。井下環境的特殊性使得系統總線的管理工作及標準化工作變得越來越復雜；

2.2系統安全運行的不確定性增加；由總線擔負更長距離的信號傳輸工作，會使系統面臨電磁干擾、故障點多、故障點難判斷等問題；

2.3系統最大巡檢周期不斷增加；系統最大巡檢周期目前為8-9秒，隨著西盤區巷道的不斷延伸，西盤區異地斷電的被控電氣設備的斷電閉鎖時間最大可能延遲16-18秒。

3.系統擴容方案

3.1改造前系統環網結構

改造前系統共有交換機三臺，分別是地面交換機、副立井底交換機和東膠機尾交換機。光纜分布情況為：由地面機房沿副立井井筒敷設兩根光纜至副立井底，一根熔接至副立井底交換機，另一根對熔至東膠機尾交換機處。另外，由副立井底交換機處敷設一根光纜沿六號交叉點敷設至東膠機尾并熔接至東膠機尾交換機。

3.1.1在西盤區避難硐室安裝一臺環網交換機。

西盤區避難硐室位于西盤區各工作面的中心位置，可以減少西盤區各工作地點監控分站至交換機的總線距離

3.1.2將西盤區避難硐室交換機接入環網

（1）在西盤區避難硐室安裝一臺交換機；

（2）在六號交叉點加裝一臺光纜熔接盒；

（3）由西盤區避難硐室敷設兩根光纜至六號交叉點；

（4）在六號交叉點光纜熔接盒處截斷副立井底交換機與東膠機尾交換機之間的光纜，分別與來自西盤區避難硐室交換機兩根光纜對熔。

改造后環網結構如圖1

圖1

4.結論

通過對礦井監測監控系統環網的改造工程，有效地解決了分站總線長度距離長、總線管理工作和標準化工作不好開展、監測監控系統安全運行不穩定因素多、系統巡檢周期長、中心站手動控制和異地斷電執行時間長等問題，極大的提高了系統運行的穩定性，保障了廣大職工的生命財產安全和礦井的安全生產。

參考文獻：

[1]孫繼平.煤礦安全監控系統2006

[2]雷曉紅.監測監控系統以太環網技術應用探析 2013.10

[3]胡冰. 淺談工業以太網在丁集煤礦安全監測監控系統中的應用2008

[4]程德強，李世銀，李鵬，田雋，龐平.煤礦安全監測監控系統2006

[5]國家安全生產監督管理總局. 煤礦安全監控系統通用技術要求（AQ6201—2006）2006.2

[6]孫繼平. 煤礦安全監控技術與系統 2010.10

[7]楊玲玲 宋磊 張文杰. 煤礦安全監測監控系統的應用及發展2010.11

[8]張濤，薛鵬騫，蔣靜坪. 基于CAN總線的煤礦安全監測監控系統的設計2007.6

[9]張坤.礦井安全生產監測監控系統設計2011.6.