KJ90NB煤礦安全監控系統在坪上煤業的應用

張麗江

(山西晉煤集團坪上煤業有限公司，山西 晉城 048203)

KJ90NB煤礦安全監控系統在坪上煤業的應用

張麗江

(山西晉煤集團坪上煤業有限公司，山西 晉城 048203)

重點介紹了KJ90NB煤礦安全監控系統在坪上煤業有限公司(以下簡為坪上煤業)的應用情況，主要包括系統布局、功能需求、硬件結構等，分析了其與升級改造前KJ90NA系統的主要區別和優勢。

煤礦安全監控系統；工業以太環網；升級改造

0 引言

坪上煤業隸屬晉城煤業集團沁秀公司，生產能力90萬t/年，屬于煤與瓦斯突出礦井。2008年7月，礦井安裝KJ90NA煤礦安全監控系統，由于傳輸速率低、巡檢周期長、傳輸方式落后，2011年11月升級改造為KJ90NB煤礦安全監控系統。

1 升級改造要求

1.1 系統組成

系統主要由主備機、防火墻、接入網關、核心交換機、工業以太網交換機、分站、斷電器、傳感器、光纜及雙絞線等組成。

1.2 技術指標要求

(1) 系統具備雙機熱備功能，當工作主機發生故障時，備份主機應在1 min內投入工作。(2) 系統具備環網交換機光/電口的“接通/斷開”狀態顯示功能、井下環網交換機“交/直流供電”狀態顯示功能以及異常情況報警提示功能。(3) 甲烷超限斷電及甲烷風電閉鎖的控制執行時間應不大于2 s，異地控制時間應小于2倍巡檢周期；系統具備手動遙控斷電功能。(4) 傳輸方式：工業以太網+現場總線。(5) 傳感器至分站之間的傳輸距離應不小于2 km，分站至交換機、分站至分站之間最大傳輸距離不小于10 km。(6) 誤碼率應不大于10-8；通信冗余恢復：自愈時間不大于0.3 s。(7) 系統后備電源在交流斷電時，必須保證系統及設備正常運行2 h以上。

2 KJ90NB煤礦安全監控系統設計

2.1 系統總體布局

系統采用工業以太環網平臺；機房設置主備機、Web服務器、上傳服務器、防火墻及打印機；井下由各防爆交換機連接瓦斯監控分站，分站下掛各類傳感器完成對井下環境數據的實時監控。具體如圖1所示。

圖1 坪上煤業KJ90NB系統布局圖

2.2 硬件配置

2.2.1 機房中心站

地面中心站設置2臺IBM x3650服務器作為主備機，安裝KJ90NB軟件、SQL數據庫軟件以及雙機熱備軟件；另外設置2臺IBM x3650服務器分別用于瓦斯數據聯網和Web服務；設置1臺打印機實現數據、報表的打印功能；設置1個防火墻實現病毒防護功能。

2.2.2 環網平臺

地面中心站設置1臺CQCC6200地面核心環網交換機，710泵站設置1臺礦用KJJ103交換機，井下西膠九橫川、中央變電所、東軌九橫川硐室各安裝1臺礦用KJJ103交換機，通過5 km光纜和地面機房CQCC6200核心環網交換機構成主干工業以太環網。

2.2.3 分站和傳感器

監控分站采用KJ90-F16型分站，分站具有16個傳感器普通輸入端口，智能開關量輸入端口1個，控制輸出端口8個，RS485總線通信端口1個。KJ90-F16型分站含備用電源，當交流斷電時，分站與傳感器由備用電源直流供電，可持續供電2 h以上。傳感器采用KJ90-F16型分站配套的KG9701A型低濃度甲烷傳感器、GWF15型風速傳感器、GTH500(B)型一氧化碳傳感器、GW50(A)型溫度傳感器、GT-L(A)型設備開停傳感器等。斷電器采用KJ90-F16型分站配套的KDG3K型(適用于660 V)或DG0.35/660型(適用于1 140 V)井下遠程饋電斷電器。

2.3 主要功能特點

(1) 通訊方式采用多主并發，徹底突破了低速總線下的技術瓶頸，反應速度顯著提高；(2) 系統節點容量大大增加，突破了現有煤礦監控系統支持的節點容量的限制；(3) 采用開放式的TCP/IP協議，兼容能力強，并支持CAN/RS485總線等多種信號接入及轉換，可方便接入礦井各種監控子系統；(4) 具有強大的網管功能，如：VLAN劃分、IP地址設置、優先級控制、電源管理及端口狀態監視、流量控制等；(5) 具有較強的信息集成能力，支持COM/DCOM組件、OPC、VBA、ODBC、NETDDE、ActiveX控件、FTTP等技術，無縫整合各子系統，實現信息共享和Web查詢；(6) 采用冗余環網和雙電源工作模式，某個節點和線路故障不影響整個平臺通訊，自恢復時間短；(7) 軟件采用B/S結構模塊化方式設計，客戶端無需配置；便于用戶定制、開發特殊功能和第三方軟件的集成；(8) 傳輸介質支持光纖多模、單模、超五類雙絞線和普通雙絞線，滿足礦井巷道分支特點，結構靈活。

3 煤礦安全監控系統升級改造

(1) 礦井原有監控系統基本情況。地面安裝有服務器4臺、KJJ46數據傳輸接口1個、打印傳真一體機1臺、UPS不間斷電源1套，井下安裝有監控分站17個、瓦斯傳感器64臺、風速等其他模擬量傳感器10臺、設備開停等開關量傳感器41臺、斷電器8臺。

(2) 中心站安裝。先后對Web服務器、主備機、瓦斯數據聯網服務器進行操作系統、主控軟件的更新；安裝新型打印機；拆除KJJ46數據傳輸接口，安裝CQCC6200地面核心環網交換機；UPS不間斷電源利用原有設備。

(3) 井下環網設備安裝。在井下西膠九橫川處、中央變電所、東軌九橫川硐室分別安裝1臺礦用KJJ103交換機，并分別在西膠九橫川至東軌九橫川硐室、西膠九橫川至地面機房、中央變電所至東軌九橫川硐室、中央變電所至地面機房敷設4趟光纜，并進行熔接，3臺防爆交換機與地面核心交換機組建工業以太環網。

(4) 監測分站和各地點傳感器。分站和傳感器均采用原有設備，分站主通訊通過RS485通訊方式與井下交換機進行連接，各地點傳感器仍與原分站連接，保持不變。

4 系統升級改造前后的主要區別

升級改造后，系統傳輸方式改變，分站容量、反應時間等均有大幅提升，如表1所示。

5 結語

KJ90NB監測監控系統自從在坪上煤業投運以來，運行良好、穩定可靠，能準確反映出井下各地點瓦斯、一氧化碳以及設備運行狀態等信息，通過這些信息掌握瓦斯變化規律，及時采取相應的措施，為礦井的安全生產提供了更加有力的保障。

表1 系統升級改造前后的主要區別

[1]AQ6201—2006 煤炭安全監控系統通用技術要求[S]

2014-06-13

張麗江(1984—)，男，山西晉城人，助理工程師，研究方向：機械設計制造及其自動化。