礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造與應(yīng)用

趙 永 鄭隨生

（新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司翟鎮(zhèn)煤礦通風(fēng)防塵部，山東 泰安 271000）

1 系統(tǒng)概況

翟鎮(zhèn)煤礦于2003年安裝使用山東淄博瑞安特自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的KJ76N安全監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)共能容納128個(gè)監(jiān)測(cè)分站，該礦目前所用分站為KJ76N-F。監(jiān)測(cè)分站為8端口通用分站，分站端口模擬量和開(kāi)關(guān)量可以端口互換；分站具有開(kāi)機(jī)自檢和本機(jī)初始化、通信測(cè)試功能；分站具有瓦斯超限報(bào)警、斷電功能；KJ76N系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、一氧化碳、溫度、風(fēng)門(mén)、風(fēng)壓、設(shè)備開(kāi)停等。目前，井下共安裝285個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中模擬量195個(gè)，開(kāi)關(guān)量90個(gè)。

2 KJ76N安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

（1）傳輸非數(shù)字化。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器至分站使用頻率信號(hào)，按照國(guó)家煤監(jiān)局最新要求應(yīng)使用數(shù)字信號(hào)。

（2）抗干擾能力差。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)易受井下特殊環(huán)境影響，抗干擾能力較差，出現(xiàn)誤報(bào)警概率較高。

（3）巡檢周期長(zhǎng)，傳輸距離短。安全監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)有待提高，如系統(tǒng)的巡檢周期、異地?cái)嚯姇r(shí)間、工作面甲烷傳感器的傳輸距離等。

（4）現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力差。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)均為有線(xiàn)傳輸，受生產(chǎn)環(huán)境條件影響，在采掘面等生產(chǎn)空間有限的區(qū)域，布線(xiàn)困難，線(xiàn)纜極易受到損壞。

（5）傳感器壽命短。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)配套的甲烷傳感器敏感元件多為載體催化原件，使用壽命有限，測(cè)量量程僅為4%，標(biāo)校周期短，維護(hù)管理難度較大。

（6）防護(hù)等級(jí)低。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器防護(hù)等級(jí)為IP54，礦井皮帶機(jī)頭、綜采工作面、掘進(jìn)工作面粉塵濃度較大，噴水除塵、清洗現(xiàn)象普遍，造成傳感器故障和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，傳感器的防護(hù)等級(jí)也亟需提高。

（7）電池續(xù)航能力不足。電源后備電池的續(xù)航能力有待提升。

（8）不能多系統(tǒng)融合。安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)與人員定位、廣播系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)的融合。

3 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)方案

3.1 升級(jí)改造原則

按照煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)文件的要求制定升級(jí)改造方案，結(jié)合現(xiàn)狀，根據(jù)升級(jí)改造方案制定計(jì)劃。在不影響目前安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、傳輸和安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，逐個(gè)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)、工作面、采區(qū)進(jìn)行升級(jí)改造。先按照新標(biāo)準(zhǔn)安裝新系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)設(shè)備與原系統(tǒng)設(shè)備并列運(yùn)行。待新系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常通過(guò)上級(jí)部門(mén)驗(yàn)收后，再拆除老系統(tǒng)設(shè)備。

3.2 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造方案

（1）升級(jí)地面中心站服務(wù)器。提升系統(tǒng)中心站硬件配置，提高系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的速度，減少系統(tǒng)卡頓、不穩(wěn)定的問(wèn)題。

（2）升級(jí)中心站系統(tǒng)軟件。軟件升級(jí)主要是在現(xiàn)有軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能升級(jí)改造，保留以往的功能，新增加系統(tǒng)分級(jí)報(bào)警功能、邏輯報(bào)警功能、標(biāo)校提醒網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)功能、數(shù)據(jù)加密功能和系統(tǒng)融合接入數(shù)據(jù)端口功能等。

（3）更換傳感器、分站。現(xiàn)用頻率信號(hào)傳輸分站、頻率信號(hào)傳輸傳感器全部更換為數(shù)字信號(hào)傳輸分站、數(shù)字信號(hào)傳輸傳感器。

（4）監(jiān)控環(huán)網(wǎng)的改造。將監(jiān)控分站的百兆光信號(hào)接入，并通過(guò)千兆環(huán)網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)傳輸，并上傳至監(jiān)控中心。

（5）多系統(tǒng)融合。系統(tǒng)融合后，能夠?qū)崿F(xiàn)各子系統(tǒng)之間的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，安全監(jiān)控系統(tǒng)將報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行正常存儲(chǔ)、報(bào)警及分析，一旦達(dá)到應(yīng)急聯(lián)動(dòng)要求，立即產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)文件。由人員定位系統(tǒng)廠家、語(yǔ)音廣播系統(tǒng)廠家讀取報(bào)警信息，相應(yīng)地做出緊急呼叫及語(yǔ)音廣播任務(wù)。

（6）系統(tǒng)測(cè)試。重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和功能進(jìn)行全面測(cè)試。

4 結(jié)論

目前翟鎮(zhèn)煤礦KJ76X安全監(jiān)控系統(tǒng)地面機(jī)房主機(jī)服務(wù)器及井下各類(lèi)監(jiān)控設(shè)備已安裝調(diào)試完畢。新系統(tǒng)在具備老系統(tǒng)所有功能的基礎(chǔ)上，傳感器傳輸采用數(shù)字傳輸，實(shí)現(xiàn)了一條四芯通訊線(xiàn)纜最多可帶12臺(tái)傳感器，單個(gè)傳感器傳輸最大距離為3km，均是老系統(tǒng)的2倍。所有傳感器防護(hù)等級(jí)均達(dá)到IP65要求，淋水地點(diǎn)能夠正常使用。系統(tǒng)具有分級(jí)控制功能，可自由設(shè)置多級(jí)報(bào)警，由用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域斷電設(shè)置功能，用戶(hù)可根據(jù)需要對(duì)控制區(qū)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，根據(jù)設(shè)置對(duì)關(guān)聯(lián)區(qū)域進(jìn)行快速斷電。多網(wǎng)融合可顯示監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及廣播分站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、定位系統(tǒng)軌跡查詢(xún)等功能。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了與人員定位系統(tǒng)及語(yǔ)音廣播、調(diào)度通訊系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)與控制。當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到井下傳感器數(shù)值達(dá)到觸發(fā)邏輯報(bào)警的條件，或是根據(jù)大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)火災(zāi)及瓦斯涌出報(bào)警時(shí)，主動(dòng)向人員定位系統(tǒng)推送報(bào)警信息及聯(lián)動(dòng)控制信息，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警區(qū)域人員定位系統(tǒng)報(bào)警信息傳送及語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的應(yīng)急廣播功能，并在調(diào)度臺(tái)電腦聯(lián)動(dòng)軟件中提示出報(bào)警信息,由調(diào)度臺(tái)進(jìn)行應(yīng)急呼叫。