紅嶺礦監控升級改造分析

劉智力

【摘 要】為了實現安全監控系統的數字化，逐一對紅嶺礦原有舊監控系統結構、傳感器等組成分析，得出了舊監控系統不具備分級報警、多網融合等功能，通過統籌統籌系統結構設計、系統軟件更新、高技術指標硬件設備三方面，可以實現礦井舊監控系統的全面升級改造，進而可以保證礦井實現分級報警、多網融合等功能，實現安全高效生產，為相似條件礦井提供了有效經驗。

【關鍵詞】監控系統;分級報警;多網融合;改造升級;

1礦井監控系統現狀

1.1工作面概況

目前紅嶺煤礦開拓區域為17采區，其中-445m回風大巷剩余工程量87m，-445m膠帶大巷剩余工程量為250m。系統形成后，布置首采面底抽巷。

1.2監控系統概況

紅嶺煤礦現安裝有北京仙島新技術有限責任公司生產的KJ66NB型煤礦安全監控系統一套，監控主機設置在調度室，從主副井鋪設兩趟光纜進入井下形成環網，地面安裝一臺交換機，-140大巷安裝一臺交換機，二平巷安裝兩臺交換機，共計4臺交換機。

2礦井原監控系統缺陷分析及升級改造方案

2.1原監控系統缺陷分析

依據《煤礦安全規程》2016修訂版及《煤礦安全監控系統升級改造技術方案（煤安監函[2016]5號）》的相關要求對紅嶺煤礦現有安全監控系統進行分析，發現以下幾個方面與規程和標準不符：

系統巡檢周期大于20s。各類傳感器與分站采用頻率或電流信號傳輸數據，應該更換為數字傳感器，實現數字化傳輸。過抗電磁干擾差，系統存在誤報警、誤斷電現象。

安全監控系統無應急聯動功能，在瓦斯超限、斷電等需要立即撤人的緊急情況下，不能自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。

監控系統軟件未實現分級報警，系統未實現分級報警，不能根據瓦斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、瓦斯超限范圍等，設置不同的報警級別，實施分級響應。

目前使用電源不具備電源信息管理及抗干擾功能。

采掘面使用的傳感器防護等級較低，采掘面傳感器的防護等級為IP54，需提升到IP65。

2.2 監控系統升級改造方案

為實現模擬量傳感器至分站數字化傳輸;采掘工作面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65;系統主傳輸提升為千兆以太環網;完善報警、斷電等控制功能;數據存儲采用RSA加密算法，防止數據被破解篡改;備用電源斷電后正常供電時間提升到4h，雙機熱備實現自動切換;升級監控系統軟件，完善監控系統軟件的自診斷、自評估功能、分級報警、斷電控制、雙機熱備份等功能。依托4臺千兆核心環網交換機通過光纜傳輸形成一個千兆工業以太環網傳輸平臺;共更換IP65防護等級的監控分站共計40臺。

3 礦井監控系統改造方案實施概況及結果分析

3.1 監控系統升級改造方案實施概況

本次改造方案監控系統采用先進的分布式處理模式，充分發揮各部分設備的性能優勢，結構簡潔，可操作性強，便于系統的日常維護及管理。系統主干連接為樹型結構，安裝擴展簡單。

A.網絡終端完成系統監測信息異地實時共享，將以文本或圖形方式顯示安全生產信息，支持查詢各類報表數據顯示。

B.智能監控分站負責對所監測的傳感器數據采集、數據預處理、分類顯示、報警、斷電控制、與地面監控中心站的數據通訊、所接傳感器的集中供電等;

C.各類模擬量、開關量傳感器及斷電控制器等設備負責對各監測點的物理數據采集、就地顯示、超限報警、信號傳輸、對監控分站控制指令的執行等。

3.2 監控系統改造方案實施結果分析

1分級報警功能

根據甲烷濃度大小、甲烷超限持續時間、甲烷超限范圍等，可以實現不同報警級別、實施分級響應，且報警級數應不低于四級。

（1）Ⅳ級：礦井根據監控重點，設定監控區域甲烷傳感器的預警、斷電值，但甲烷傳感器實時數據不超過《煤礦安全規程》及AQ 1029-2019標準規定的報警值。實行藍色預警。

（2）Ⅲ級：報警持續時間小于10min，且最高甲烷濃度小于1.5%、相繼報警的傳感器臺數不超過2臺（含2臺），實行黃色報警。

（3）Ⅱ級：（1）30min>報警持續時間≥10min，最高甲烷濃度小于1.5%，且一起超限、相繼報警的傳感器臺數不超過2臺（含2臺）;（2）3.0%>甲烷超限濃度≥1.5%，且一起超限、相繼報警的傳感器臺數不超過2臺（含2臺）。達到二個條件之一為Ⅱ級。實行橙色報警。

（4）Ⅰ級：（1）報警持續時間≥30min;（2）超過2臺以上傳感器相繼報警;（3）甲烷傳感器的甲烷濃度≥3%。達到三個條件之一為Ⅰ級。實行紅色報警。

2煤與瓦斯突出等重大風險報警

（1）掘進工作面：①掘進工作面進風分風口處風向傳感器監測到風流逆轉;②掘進工作面甲烷傳感器故障，且掘進工作面內其它甲烷傳感器有1臺及1臺以上甲烷濃度突然升高;③掘進工作面內有2臺及2臺以上甲烷傳感器甲烷濃度突然升高;④掘進工作面風速傳感器超上限報警。出現以上情況之一，系統發出煤與瓦斯突出報警。

（2）采煤工作面：①采煤工作面進風風向傳感器監測到風流逆轉;②風速傳感器超上限報警;③工作面或回風隅角處甲烷傳感器故障，且該工作面內其它任一甲烷傳感器的甲烷濃度突然升高;④工作面內有2臺及2臺以上甲烷傳感器甲烷濃度突然升高。出現以上情況之一，系統發出煤與瓦斯突出報警。

4 結論

1通過實地查看及對比資料，有總站到分站等逐一分析礦井原有監控系統，得出了原有礦井監控系統不具備分級報警、不能實現融合等缺陷;

2井下監控系統在原有系統的基礎上進行了針對性的改造升級，主要是采用更換高技術指標設備及傳感器實現了分級報警功能。

3統籌系統結構設計、系統軟件更新、高技術指標硬件設備三方面，可以實現礦井舊監控系統的全面升級改造，進而可以保證礦井實現分級報警、多網融合等功能，實現安全高效生產。

參考文獻：

[1]河南省煤田地質局. 安陽鑫龍煤業（集團）紅嶺煤業有限責任公司礦井生產地質報告[R].鄭州，2014

[2]紅嶺煤業監控中心. 安陽鑫龍煤業（集團）有限責任公司紅嶺煤礦安全監控系統升級改造技術方案[R].安陽，2017

[3]國家安監總局. 煤礦安全監控系統升級改造技術方案 . 北京

（作者單位：安陽鑫龍煤業（集團）紅嶺煤業有限責任公司 監控中心）