KJ66X安全監控系統在濟寧何崗煤礦的應用

曹 雷 王廣生 沈浩宇

（濟寧何崗煤礦，山東 濟寧 272118 ）

1 礦井概況

濟寧何崗煤礦位于濟寧煤田東北部，井田面積14.69km2。礦井地質構造復雜程度為中等，可采、局部可采煤層為3上、3下、6、16上、17煤層，主采煤層為3上、3下煤層?？刹煞秶鷥?上煤層平均厚度1.79m，3下煤層平均厚度1.32m。礦井采用立井開拓，通風方式為中央并列式，通風方法為抽出式，副井進風，主井兼作回風井。礦井設兩個水平，一水平已回采結束，現二水平生產，采煤工作面采用長壁后退式采煤法，炮采工藝，全部垮落法管理頂板。核定生產能力45萬t/a。

2 升級依據

（1）《國家煤礦安監局關于印發〈礦安全監控系統升級改造技術方案〉的通知》(煤安監函〔2016〕5 號 )；

（2）《山東煤礦安全監察局關于轉發國家煤礦安監局〈煤礦安全監控系統升級改造技術方案〉的通知》（魯煤監技裝〔2017〕13號）；

（3）《山東煤礦安全監察局關于印發山東煤礦安全監控系統升級改造技術方案實施標準的通知》（魯煤監技裝〔2017〕70號）；

（4）《關于做好煤礦安全監控系統升級改造工作的通知》（魯煤監技裝〔2018〕24號；

（5）山東煤礦安全監察局2018年3月31日全省煤礦安全監控系統升級改造專題會議會議精神。

3 實施情況

KJ66X安全監控系統是對煤礦安全生產進行實時監測與控制的系統軟件。它具有系統定義、數據采集、動態顯示、系統自檢圖、模擬圖顯示、二次數據處理、實時記錄、曲線報表、網絡共享、瓦斯抽放、核子秤計量、風機監測等多種功能。系統由地面中心站、服務器、信息傳輸網絡、信息查看終端、傳輸系統、智能分站、各種安全生產參數監測傳感器、斷電器、報警器等設備組成。其中中心站、服務器、信息查看終端等設備運行在地面；信息傳輸網絡連通地面及煤礦井下設備；傳感器、斷電器、報警器等設備運行在煤礦井下。主要機構設計為中心站—信息傳輸網絡—智能分站—傳感器。如圖1所示。

圖1 KJ66X安全監控系統示意圖

3.1 安全監控系統的升級

3.1.1 傳輸網絡的升級

礦井地面中心站與井下分站之間的主傳輸網絡升級改造為千兆工業以太環網，分站升級為具有以太網接口的新型監控分站，模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用RS485傳輸方式；無線傳輸采用RFID方式。地面主傳輸設備由通訊接口裝置更換為工業級千兆核心交換機，地面核心交換機與井下防爆型網絡交換機通過光纖進行傳輸；監控分站與防爆型網絡交換機之間也采用光纖通訊。完全實現井下設備之間的數字化通訊。

3.1.2 監控系統的升級

KJ66X安全監控系統對顯示界面和功能進行了全面優化，簡化了操作步驟和操作難度，增加了幫助功能，使用人員可在軟件幫助下，按步驟操作，達到專業人員的操作和維護能力。具備分級報警、邏輯報警以及區域斷電的功能，可依據甲烷濃度、一氧化碳濃度以及主通風機故障三種不同的參數設定分級報警，并為每一個參數設定相應的分級條件和標準。具備多傳感器關聯設置功能，能夠實時進行多傳感器區域關聯報警判斷，由此實現區域報警和分級報警功能。

對于每一臺接入分站的傳感器，系統會進行自動識別；定義測點時，如果和現場安裝的傳感器不符，軟件會進行報警提示；當井下使用的傳感器到達標校時間時，軟件會自動進行提示，提醒維護人員對傳感器進行標校，并自動識別傳感器是否進行了標校。各個子系統在井下融合，數據采集后，可通過具備大數據分析等應用功能的新版安全監控系統，實現大數據分析。

新版軟件系統采用RSA加密算法，具有加密存儲功能，對采掘工作面等重點區域的瓦斯超限、報警、斷電信息可進行加密存儲。軟件采用國家安監局提供的密鑰對安全監控系統數據加密，不具有解密功能，只有通過安監局（集團安全部門）的解密密鑰才能查看加密數據。有利于安全監管監察和企業安全管理，確保數據無法被破解篡改。

升級后KJ66X安全監控系統技術參數見表1。

新型KJ66X-F礦用本安型分站為數字化傳輸新型分站（圖2、圖3）。采用新型模塊化設計，通訊接口采用RS485或工業以太網傳輸方式，模擬量/開關量接口自適應各類信號來源（RS485），新安裝的系統或傳感器采用RS485智能總線傳輸，之前安裝的系統設備還可以繼續使用，解決了新的標準要求和已安裝設備的兼容性。可實現對傳感器遠程參數設置、遠程查看設備狀態信息等功能，有效提升傳感器、斷電器等設備數據傳輸的抗干擾能力，解決了安全監控系統的“誤報、誤控”現象。

根據新標準要求，北京華夏仙島測控科技有限公司研發了一整套智能型傳感器，新的KJ66X安全監控系統已經實現模擬量傳感器數字化全覆蓋，數字量傳感器大部分覆蓋的情況。

表1 KJ66X安全監控系統技術參數

圖2 新型光、電綜合通訊板

圖3 新型KJ66X-F礦用本安型分站

3.1.3 新型傳感器技術的應用

北京華夏仙島測控科技有限公司自主生產的激光甲烷傳感器采用半導體激光吸收光譜檢測（TDLAS）技術，根據檢測激光通過氣室后的損失能量，進而計算出甲烷的濃度。激光甲烷傳感器具有實時測量、準確度高、選擇性好、無需經常標定等優點，非常適合用于煤礦井下甲烷氣體的檢測。

有線傳輸在之前的安全監控系統中一直是數據傳輸的唯一方式，但昂貴的電纜費用、高額的人工敷設成本、回收成本和維護成本給管理者造成了沉重負擔。北京華夏仙島測控科技有限公司在KJ66X安全監控系統中引入了無線傳輸，開發了系列無線產品，開啟了監控系統有線與無線傳輸技術有機融合的先河。

3.2 GIS系統融合聯動的應用

智能動態顯示系統RED-GIS?是華夏天信智能物聯股份有限公司自主產權的三維GIS系統，相對于其他GIS系統具有知識產權自主、擴展功能強、數據量不受限、井下全景展示等優點。將煤礦的礦產資源與地理信息等，采用全新技術手段，以三維、全景可視化等多種方式，實現數字化，實時展現井下狀態，實現人員、設備的精準定位，是遠程開采、安全監測監控、應急救援的智能化基礎平臺。RED-GIS?可將礦山的真實環境下實際的生產狀況數字化，并在數字化的基礎上創建三維全景模型。在RED-GIS?平臺上實現井下人員、環境、設備的定位及展示，同時實現監測監控、人員定位、應急廣播、電力系統、視頻監控、應急救援等系統的融合及聯動。

4 結論

本著“實用、可靠、先進、經濟”的指導思想，根據煤礦安全監控系統相關標準規范的技術要求，通過升級改造煤礦安全監控系統，完成對礦井的環境監控和數據采集分析等功能，實現了煤礦企業監測管理的一體化及標準化，提高了礦井安全生產管理水平，整體提升了礦井自動化水平。新版KJ66X安全監控系統通過對采集數據進行綜合分析，可以提早預知礦井采區或采面的安全程度，在危險出現時，系統能夠融合聯動其他系統，如調度通訊系統、人員定位系統、語音廣播系統、電力監控系統等。多元融合和信息的共享，提高了煤礦安全預測預警水平，實現安全監測監控信息的深度分析和綜合利用。支持安全監管監察，促進了煤礦企業合理有效使用安全監控系統，充分發揮了安全監控系統在煤礦安全生產中的重要作用，提升了井下日常安全生產技術保障水平。

圖4 RED-GIS系統與人員定位的融合

圖5 RED-GIS系統與語音廣播系統的融合

圖6 RED-GIS系統與安全監控系統的融合