田陳煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造研究與應(yīng)用

李在閣 劉琛琛 趙 斌

(棗莊礦業(yè)集團(tuán)田陳煤礦通防科，山東 棗莊 277523)

煤礦井下是一個(gè)特殊的工作環(huán)境，有易燃易爆可燃性氣體和腐蝕性氣體，具有潮濕、淋水、礦塵大、電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、電磁干擾嚴(yán)重、空間狹小、監(jiān)控距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。礦井監(jiān)控系統(tǒng)與一般工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)相比具有電氣防爆、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宜采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)、監(jiān)控對(duì)象變化緩慢、電網(wǎng)電壓波動(dòng)大、電磁干擾嚴(yán)重、工作環(huán)境惡劣、傳感器( 或執(zhí)行機(jī)構(gòu))宜采用遠(yuǎn)程供電、不宜采用中繼器等特點(diǎn)。為了促進(jìn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控新技術(shù)新裝備的推廣應(yīng)用，提高安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)性能和安全可靠性，適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要，促進(jìn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控多元融合和信息共享，提高煤礦安全預(yù)測(cè)預(yù)警水平，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息的深度分析和綜合利用，支持安全監(jiān)管監(jiān)察，促進(jìn)煤礦企業(yè)合理有效使用安全監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要作用，提升井下日常安全生產(chǎn)技術(shù)保障水平，國(guó)家煤礦安監(jiān)局下發(fā)了《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)），明確要求了安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造內(nèi)容。

1 安全監(jiān)控系統(tǒng)概況

田陳煤礦原使用中煤科工集團(tuán)重慶研究院生產(chǎn)的KJ90NB型安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，于2001年4月安裝運(yùn)行，在2005年6月、2007年12月、2009年11月及2016年5月分別進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)改造，系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠。

監(jiān)控中心站設(shè)于礦調(diào)度室內(nèi)，配備主備機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)避雷器、系統(tǒng)避雷器、接地裝置及穩(wěn)壓備用電源、錄音電話、打印機(jī)、KJ90-2008監(jiān)控中心軟件、WIN 2003 SERVER操作系統(tǒng)、SEQ SERVER2005數(shù)據(jù)庫(kù)、KJ90NB雙機(jī)熱備軟件、360殺毒軟件、網(wǎng)絡(luò)防火墻。通過(guò)局域網(wǎng)以網(wǎng)頁(yè)形式同時(shí)對(duì)外發(fā)布數(shù)據(jù)。

KJ90NB型安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)基本滿足《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)）頒布之前的相關(guān)安監(jiān)標(biāo)準(zhǔn)，但隨著國(guó)家安監(jiān)標(biāo)準(zhǔn)的提高，煤礦安全監(jiān)管水平的不斷提升，在煤礦安全生產(chǎn)、安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中逐步暴露出一些問(wèn)題與《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)）要求有較大差距。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)內(nèi)容

2.1 傳輸數(shù)字化

原使用的監(jiān)控分站至模擬量傳感器的傳輸方式為頻率傳輸，需升級(jí)系統(tǒng)軟件和現(xiàn)有傳感器后達(dá)到數(shù)字傳輸要求。

2.2 增強(qiáng)抗電磁干擾能力

KJ90NB安全監(jiān)控系統(tǒng)需升級(jí)至KJ90X取得抗干擾認(rèn)證，符合升級(jí)改造要求。廠家可提供礦用產(chǎn)品檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)出具的抗電磁干擾能力檢測(cè)報(bào)告。

2.3 推廣應(yīng)用先進(jìn)傳感技術(shù)及裝備

目前采用的架構(gòu)為傳感器→分站→交換機(jī)→中心站3層網(wǎng)絡(luò)層級(jí)，在用設(shè)備符合上述要求，本次升級(jí)改造推廣使用激光傳感器、多參數(shù)傳感器，新增了相應(yīng)傳感器的數(shù)量。

2.4 提升傳感器的防護(hù)等級(jí)

將采、掘面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o(hù)等級(jí)由IP54提升到IP65，其他傳感器優(yōu)先選用防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65的傳感器。

2.5 完善報(bào)警、斷電等控制功能

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警，推行邏輯報(bào)警，完善就地?cái)嚯姽δ埽岣邤嚯姷目煽啃裕⒓訌?qiáng)饋電狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

2.6 支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合

監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)各廠家共同配合，對(duì)各自系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)議，開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)接口，實(shí)現(xiàn)地面融合。

2.7 增加自診斷、自評(píng)估功能

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)判斷傳感器是否漏裝的檢測(cè)報(bào)警功能，具備定期未標(biāo)校提醒功能，完善對(duì)控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。

2.8 加強(qiáng)數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

使安全監(jiān)控系統(tǒng)具有大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用功能。

2.9 提升系統(tǒng)性能指標(biāo)要求

更換部分監(jiān)控相關(guān)設(shè)備備用電源能維持?jǐn)嚯姾笳９╇姇r(shí)間由2h提升到4h。

2.10 增加加密存儲(chǔ)要求

安全監(jiān)控系統(tǒng)采用算法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)加密，滿足《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)）要求，數(shù)據(jù)無(wú)法被破解篡改，符合要求。

2.11 方便用戶使用、維護(hù)、培訓(xùn)

軟件界面更加友好，方便調(diào)用，強(qiáng)化幫助功能。

3 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造過(guò)程

（1）2017年底，與廠家聯(lián)系對(duì)原用的安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，準(zhǔn)確把握監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)要求內(nèi)容，制定了《安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造實(shí)施方案》，并通過(guò)集團(tuán)公司審查。

（2）為推動(dòng)安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造工作的落實(shí)，礦成立了以礦長(zhǎng)、總工程師為組長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)小組，成員由各生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)主要領(lǐng)導(dǎo)組成，通防科負(fù)責(zé)具體安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目的落實(shí)、實(shí)施。

（3）2018年初，上報(bào)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造招標(biāo)計(jì)劃，購(gòu)置了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、監(jiān)控分站及激光甲烷傳感器等各類(lèi)設(shè)備。

（4）2018年8月設(shè)備到貨后，制定了《安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)期間運(yùn)行安全措施》，安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造期間，分區(qū)域?qū)嵤到y(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)瓦檢員和安監(jiān)員加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)管理，保障升級(jí)改造工作順利進(jìn)行。

（5）參照工作方案，分別按照七二采區(qū)、七一采區(qū)、北五采區(qū)、北三采區(qū)、地面設(shè)備的順序，將各采區(qū)升級(jí)所需的監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)送到位，將分站更換為滿足數(shù)字化傳輸?shù)目偩€型分站，然后將所有模擬量傳感器更換為數(shù)字型傳感器，并更改接線方式，使傳輸信號(hào)正常上傳，對(duì)監(jiān)控分站和傳感器進(jìn)行調(diào)試，待信號(hào)穩(wěn)定后，完成該采區(qū)升級(jí)改造。

（6）2018年9月底，完成全礦井的監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體上傳。

4 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造效果

（1）監(jiān)控設(shè)備抗干擾達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平, 有效避免井下復(fù)雜使用環(huán)境對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

（2）傳感器的防護(hù)等級(jí)由IP54提升至IP65，可以抵御礦塵、淋水等對(duì)設(shè)備性能的影響。

（3）升級(jí)后實(shí)現(xiàn)分級(jí)響應(yīng)，系統(tǒng)具有分級(jí)報(bào)警功能，根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮　⑼咚钩蕹掷m(xù)時(shí)間、瓦斯超限范圍等設(shè)置不同的報(bào)警級(jí)別，實(shí)施分級(jí)響應(yīng)；實(shí)行邏輯報(bào)警，根據(jù)巷道布置及瓦斯涌出等的內(nèi)在邏輯關(guān)系，實(shí)施邏輯報(bào)警。

（4）升級(jí)后對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)各廠家共同配合進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)議，開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)接口，該礦安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已具備地面融合的條件。

（5）安全監(jiān)控系統(tǒng)分站至中心站系統(tǒng)應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主傳輸環(huán)網(wǎng)連接。

（6）環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、分站備用電源達(dá)到4h以上的要求。

（7）升級(jí)后的安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密能夠滿足要求，數(shù)據(jù)無(wú)法被破解篡改。

（8）升級(jí)改造后軟件界面友好，方便調(diào)用，強(qiáng)化幫助功能強(qiáng)大，各功能操作的實(shí)用性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、方便調(diào)用等各項(xiàng)性能均能符合要求。

5 結(jié)論

通過(guò)升級(jí)、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化傳輸，實(shí)現(xiàn)全面抗干擾，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。田陳煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造完成后能夠完全滿足《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號(hào)）文件的要求。