望田煤業安全監控系統升級改造方案設計與實施

白 鑫 孫 巖 林曉峰

（山東能源龍口礦業集團有限公司望田煤業，山西 忻州 036600）

1 望田煤業安全監控系統簡介

望田煤業是兼并重組礦井，重組后設計能力為120萬t，兼并重組之前采用的是中煤科工集團重慶研究院研發生產的KJ90A系統，兼并重組階段開始，該系統已經無法滿足礦井安監測監控需求。2011年在其基礎上升級為KJ90NB，2016年6月升級為KJ90X。

2 對照新標準，目前監控系統存在的問題

KJ90N系統主通訊傳輸模式為RS485總線通訊制，受總線制工作原理影響，一旦通訊線路經過干擾源時，總是會出現各類通訊異?，F象。且傳輸中一旦某一節點出現故障，經常會導致附近多個節點同時無法通訊，對現場監測監控有較大影響。隨著系統接入的分站數量、距離開始增加，巡檢的時間也會逐步增大，這也是RS485通訊存在的問題之一。

KJ90N系統所采用的傳感器、分站等設備全部根據《煤礦安全監控系統通用技術要求》（AQ6201-2006）以及《煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范》（AQ1029-2007）標準進行開發的，后續購入的部分設備是按照《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）相關要求進行生產的。本次安全監控系統升級改造項目中，需要更換全部分站以及大部分傳感器，僅有2016年后購買的部分甲烷、一氧化碳傳感器可通過內部加裝轉換板等方式進行升級。

3 系統升級改造方法及步驟

3.1 新型安全監控系統簡介

KJ90X安全監控系統在原KJ90NA、KJ90NB基礎上進行全面升級，以工業以太環網＋現場總線作為礦井信息傳輸平臺，整個系統利用工業以太網平臺和多主并發通訊技術，使系統在設備抗干擾、實時性、可靠性、穩定性、擴容接入能力、防護等級、數字化、數據分析應用、數據融合、新技術應用等方面的技術水平得到進一步提升。同時系統通過了《煤礦安全監控系統通用技術要求》（AQ6201-2006）對抗干擾（浪涌、靜電、射頻電磁場輻射、電快速瞬變脈沖群）的要求等級，并取得“MA”認證。

此次改造是從根本上對系統進行全面升級，原有系統的所有分站、傳輸接口等設備全部淘汰，將井下目前在用的分站全部進行升級換代。通訊模式從之前的RS485總線制升級至光纖傳輸。

目前在用的傳感器中，符合改造要求的，在傳感器內部加裝相應模塊完成改造。對于不合符要求的，全部進行更換。

在井下依托關鍵節點，根據分站數量及位置，盡可能采用網絡傳輸，就近接入環網交換機。介于100～500m之間的分站，出于成本、維護等綜合考慮，采用四芯線纜進行傳輸。大于500m范圍的分站使用光纖進行傳輸。該模式可最大化利用現有資源，減少故障節點，降低后期維護難度，簡化網絡結構。

3.2 改造方法及步驟

望田煤業利用光纖通訊技術，將井下現場分站采集的數據傳輸至地面。同時引入moxa公司的工業級以太網交換機，形成井下安全監控專用環網，避免單點故障引起多路分站出現通訊故障。

（1）敷設主通訊光纖線路

根據望田煤業采區布置情況，在井下采區變電所、二采區避難硐室、二采區軌道巷底部、一采區上山變電所、西運輸巷機尾部署5臺工業以太環網交換機，各交換機之間敷設專用光纖線路，并從主副井實現雙線路入井，實現環網閉合。

（2）敷設輔助通訊線路

以5臺工業以太環網交換機為核心節點，依托環網交換機內的RS485轉網絡接口，在井下各個分站根據位置情況，距離不超過100m的全部采用井下阻燃網線與環網交換機進行連接，超過100m的分站敷設四芯通訊線纜，組成通訊線路。對于遠端單獨分站或者分站集群，采用光纖+阻燃網線的模式進行傳輸。

（3）敷設分站至傳感器的通訊線路

由于KJ90X系統傳感器工作原理均為總線制，因此可利用舊有線路將新傳感器安裝到現場，而無需重新敷設線纜。

（4）安裝分站及傳感器

根據現有設備部署將新設備安裝至各位置。

4 系統升級期間的保障措施

根據相關要求，安全監控系統升級期間，在新系統未全面投入使用之前，舊有系統必須保持完好。望田煤業根據這一原則，在新系統全面投入使用之前，保持新舊系統同時運行，以便時刻監控井下環境變化。

5 系統升級改造效果

望田煤業安全監控系統經過升級改造后，能夠滿足《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）相關要求，并解決了之前使用舊系統時所面臨的一些缺點。經過升級改造，提高了系統的穩定性和可靠性，使其能在煤礦安全生產中發揮更大的作用。