安全監控系統升級改造實踐與經驗

關鍵詞：智能化;煤礦安全監控系統;新技術;統一規劃;系統升級

中圖分類號：TD76 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）06-0117-03

Abstract：With the acceleration of mine information，intelligence and automation construction，many problems existing in the original coal mine safety monitoring system can not meet the needs of coal mine safety production. It is necessary to upgrade and reform the safety monitoring system，apply more new technologies to the system，and improve the stability of the system operation. Yankuang Group in accordance with the requirements of the national and Shandong upgrading and transformation standards，reasonably formulates upgrading and transformation plans，unifies planning，and steadily advances. The company has quickly and efficiently completed the upgrading and transformation of the coal mine safety monitoring system.

Keywords：intellectualization;coal mine safety monitoring system;new technique;unified planning;system upgrade

0 ?引 ?言

煤礦安全監控系統是煤礦安全生產中最早使用的信息化系統，也是煤礦安全生產最基本、最重要的安全保障技術裝備。在煤礦災害事故監測、辨識、預警以及隱患排查治理等方面發揮著重要作用。隨著礦井信息化、智能化、自動化建設的加快，原安全監控系統存在傳感器防護等級低、抗環境干擾性能差、不能實現分級報警的問題，而且巡檢周期、異地斷電時間、備用電源續電能力等技術指標已不適應現代化礦井的需求。為了將更多的新技術應用到系統中，提高系統運行的穩定性，企業急需對安全監控系統進行升級改造。

自2017年1月開始，兗礦集團各生產礦井按要求逐步推進安全監控系統升級改造工作，其中興隆莊煤礦作為國家試點單位，率先于2017年年底完成了安全監控系統升級改造，為公司其余礦井升級改造工作起到了示范帶頭作用。公司省內外19對礦均在2018年底前全部完成了升級改造工作。

1 ?安全監控系統升級改造的經驗做法

1.1 ?吃透標準

2016年12月29日，國家煤礦安監局下發了《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》，明確了升級改造的要求。

集團公司興隆莊煤礦作為試點單位，依據國家要求率先開展了升級改造工作，從2017年1月開始，歷經標準學習、系統調研、方案制定、審核、實施，到2017年7月底順利完成了新舊系統交割。2017年8月～10月，完成工業性測試及系統聯調，并于年底通過了驗收。

2017年8月8日，山東煤礦安全監察局在充分調研和聽取各礦業集團及煤礦意見的基礎上，制定下發了《山東煤礦安全監控系統升級改造技術方案實施標準》，細化了標準，明確了實施細則。

文件下發后，公司先后組織了兩期培訓班，同時邀請常州所等專家來公司，到礦上對標準進行培訓和詳解;興隆莊煤礦根據標準在現場進行經驗匯報，使公司相關人員徹底學透、吃透標準和要求，為升級改造工作打下扎實的基礎。

1.2 ?充分調研

為開展系統升級改造工作，公司采取走出去與請進來相結合的方式，組織公司相關部室與試點單位興隆莊煤礦共同組成調研組，先后赴多家公司學習調研。同時，將經驗豐富的常州所、重慶院等專家請到公司，通過聽取介紹、現場參觀、座談交流的形式，掌握各家監測系統優缺點，為系統選型及升級改造工作提供了指導思路。明確集公司全力抓好興隆莊煤礦試點示范礦井建設活動，其余礦井參考示范礦井經驗，先建設示范采區，然后全礦井推廣升級改造的工作原則。

1.3 ?安全第一

系統升級改造是為了更加安全可靠，因此，公司要求各礦根據系統特點和工作量進行安排，本著系統穩定、安全可靠、分布實施的原則，提前謀劃施工中可能出現的問題，制定保障應急措施，精細排定系統升級改造進度，采用新舊兩套系統并列運行的方式，分采區、分地點進行升級改造工作，要求在新系統未安設完成前確保舊系統正常運行，同時做好新舊系統切換時的應急預案，避免數據斷檔，實現系統平滑過渡。

1.4 ?合理規劃

升級改造工作具有相對集中、時間緊、任務重、設備供貨緊張、頭緒繁多的特點，同時各礦安全監控系統類型、運行年限、運行狀況各不相同，按期安全高效完成此次升級改造工作的難度非常大。

公司及時召開專題會議，提前謀劃部署，按照一礦一策的方法。本著升級目標不能動，能升級的優先選用升級方案，不能適應國家及省要求的重新選系統，對每個礦井制定完善切實可行的升級改造方案。各礦按照方案認真梳理工作內容，優化安裝路線，合理規劃安裝流程，制定詳細的進度計劃，并嚴格落實考核，確保了升級改造工作的高質高效完成。

1.5 ?抓好示范

興隆莊煤礦作為試點單位，公司明確要求，升級改造工作必須一次安全到位，必須具備良好的示范作用，真正提煉經驗教訓，達到項目示范帶頭效果。公司從資金、技術、人員、設備、機構、制度等方面全方位給予支持，要求廠家24小時提供現場服務，集團、煤業兩級公司指定專人進行工作協調，切實抓好示范試點工作。

試點工作中，本著充分暴露和解決問題的態度，對出現的每一個問題，無論大小，一律不放過。升級改造過程中先后對系統進行了四次更新，改進問題三十余處，對傳感器進行了十余次改進，確保了系統升級改造后安全可靠運行，也為公司后續升級改造礦井積累了豐富的實踐經驗。

1.6 ?著眼未來

此次安全監控系統升級改造做了一些多元化的嘗試。一是應用不同廠家多元化的先進技術;二是在濟二煤礦實現了井下的一個綜合分站多系統的融合;三是激光、多參數以及無線等多種新式傳感器的應用，新式傳感器如圖1所示。

新技術新裝備的推廣應用提高了系統的技術性能和安全可靠性，提高了煤礦安全預測預警水平，提升了災害應急處置能力，實現了多系統融合和信息共享，為煤礦建設“自動化、用人少、高可靠性”的災害預控系統奠定了堅實的基礎。

安全監控系統升級改造后，新系統各項指標達到了標準要求，部分指標更加凸出。

2.1 ?傳輸數字化

傳感器全部實現了數字化傳輸，實現了傳感器故障診斷、即插即用、在線標校、地址重復提示等功能。多臺傳感器共同用一芯電纜，有效減少了井下布線數量，傳感器模塊化設計簡化了設備安裝調試過程，數字化傳輸系統布置圖如圖2所示。

系統不受變頻器、無功功率補償器等啟停時的電磁干擾，有效解決了運行不穩定、冒大數等問題。

2.3 ?應用新式傳感器

在采掘工作面及回風安設低功耗激光甲烷傳感器，提高傳感器響應速度和穩定可靠程度;使用多參數傳感器，減少了現場設備數量，單一傳感器與多功能傳感器對照圖如圖3所示。

傳感器防護等級由IP54提升到IP65，并且進行了二次儀表統一設計，變送器小型化設計，使安裝、使用、維護更方便。

2.5 ?完善報警斷電功能

實現了分級報警、邏輯報警、就地斷電、區域斷電，可通過系統軟件遠程設置，軟件與傳感器門限配置一致。

2.6 ?多系統融合

實現了安全監控系統、人員位置監測系統、視頻監控系統、語音廣播系統的融合，并將安全監控系統、調度通訊、人員位置監測系統數據通過GIS實現“一礦一圖”信息綜合顯示，方便應急救援指揮人員更直觀、便捷地了解井下情況。

2.7 ?傳輸格式化

規范上傳格式，完成與集團公司、省局的監測數據上傳工作。系統支持聯網，并按要求數據格式上傳。

2.8 ?自診斷功能

實現了分站、傳感器、電源箱、控制器自診斷功能，幫助維修人員快速判斷故障原因，縮短排查和解決問題的時間，提升井下安全生產技術保障水平。

2.9 ?異常數據分析

加強數據應用分析、偽數據標注及異常數據分析，加強對瓦斯涌出、火災等的預測預警。

2.10 ?系統報警聯動

在氣體超限、停風等需立即撤人的緊急情況下，通過應急聯動平臺、短信報警平臺，手機客戶端的使用，有效提升礦井事故防控預警和應急處置能力，實現安全監控信息的深度分析和綜合利用

2.11 ?提升響應效率

極大地提高了系統性能，系統巡檢周期不超過10秒，新系統最短巡檢周期為2.05秒;異地斷電時間不超過5秒，新系統最短時間1.6秒;備用電源能維持斷電后正常供電時間由2小時提升到4小時。

2.12 ?數據安全性

系統實現了對數據傳輸、歷史數據的加密存儲，以防止違規刪除、篡改監控系統報警和斷電等重要數據。分站實現了斷線續傳功能，分站傳輸中斷后能夠存儲數據，并在通訊正常后上傳，確保監測數據的連續性。

2.13 ?方便用戶使用、維護和培訓

軟件界面友好，方便調用，強化幫助功能，降低使用門檻，設備即插即用，標校自動識別、提醒，故障診斷精確，用戶體驗良好。增加了遠程放電維護管理功能及電壓、電流、電池容量的數字化上傳功能，大大增加了電源壽命，有效減少因檢修停電造成的系統故障。

3 ?安全監控系統升級改造的感悟

3.1 ?符合國家科技興安與安全發展戰略的要求

系統新技術、設備新性能的應用，使煤礦安全監控系統更加的快速高效、安全可靠，大大提升了災變應急處置能力。

3.2 ?“三減三提”為企業帶來效益

3.2.1 ?減設備

多參數傳感器、分體式傳感器、多系統一體式融合分站大大減少了設備數量;多臺傳感器共線共纜，大幅減少了布線數量。

3.2.2 ?減人員

多系統的融合，設備數量的減少，系統維護周期的增長，安全可靠性的能力增強，使系統維護工作量和人員減少。

3.2.3 ?減故障

光纖數字化的傳輸，先進的激光甲烷傳感器，傳感器防護等級由原來的IP54提升至IP65，系統由原來巡檢數據采集升級為主動傳輸采集，備用電源電力支持由原來的2小時升級到4小時，這些改變大大提升了系統整體的精準性、穩定性和可靠性，大大減少了系統的故障。

3.2.4 ?提效率

光纖數字化的傳輸大大提高了系統傳輸效率，傳感器數據采集由原來秒級提升至毫秒級，新系統最短巡檢周期由原來的10秒縮短至2.05秒，異地斷電時間由5秒縮短為1.6秒。各類設備接入實現即插即用和故障自診斷，維護方便快捷，提高了工作效率。

3.2.5 ?提精準

數字化傳輸實現了傳感器故障診斷、即插即用、在線標校、地址重復提示、防護等級的提升等功能，解決了傳輸干擾、冒大數的問題，大大提高了監測數據傳輸的抗干擾能力和精準度。

3.2.6 ?提安全

增強了抗干擾能力，具備強大的自診斷功能，傳輸精準快，系統穩定性業得到了提高，安全可靠性有了質的飛躍。

3.3 ?立足長遠，展望未來，全面推進智慧礦山建設

安全監控系統升級改造具有劃時代意義，多廠商進入形成良性競爭，促使設備生產廠商增加研發力度，保證系統的準確性和可靠性，實現數字化、精準、快速地進行傳輸以及系統安全穩定性的提升，使精準數字化監控系統替代人工瓦斯檢查成為可能。未來更多系統科學化的技術和設備的應用，將提升礦井自動化、智能化水平，為構筑煤礦災害預警、預測、預控、應急聯動綜合平臺打下基礎，將會實現從“事后監測”到“事前預警”的質的飛躍。

4 ?結 ?論

根據《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》的要求，兗礦集團各煤礦對安全監控系統進行全面升級，采用全新的系統架構，實現了安全監控系統、人員位置監測系統、應急廣播系統、視頻監控系統等多系統的融合及聯動，提升了礦井裝備水平，為礦井安全生產提供了更加科學、穩定、可靠的保障。

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作者簡介：王永勝（1967-），男，漢族，遼寧凌源人，碩士研究生，工程技術應用研究員，工程師，畢業于中國礦業大學，現任公司通防部副主任，從事礦井通風工作多年。