神農煤業安全監控系統改造實踐

張 亮

（山西煤炭運銷集團神農煤業有限公司，山西 高平 046700）

隨著國家對煤礦安全生產要求的提高和企業自身發展的需要，煤礦安全監測監控系統成為煤礦日常安全管理和災害防治不可或缺的安全裝備[1-4]。

1 監控系統現狀

神農煤業現開采15 號煤層，自燃傾向性質為自燃，煤塵無爆炸性。礦井現安全監控系統為KJ90NB 系統，在地面監控室安裝一用一備兩臺主機，故障時可自動進行切換，并進行聲光同步報警。系統主要對礦井各主要生產、運輸環節的瓦斯濃度、一氧化碳濃度、風速、溫度、設備啟停情況進行監測監控并預警。

根據國家和山西省煤礦安全監察局相關文件要求，神農煤業目前的KJ90NB 型安全監控系統在傳感器數據傳輸方式、硬件設備的抗電磁干擾能力、傳感器的防護等級、多網多系統融合、傳感器技術及裝備等方面均存在較大的差距，需對其監控設備進行全部更換。

2 系統改造方案

2.1 系統改造

神農煤業本次監測系統采用全新KJ160X 安全監控系統，傳感器與分站之間采用工業以太網+CAN 總線傳輸，分站與基站之間采用以太網光通信傳輸；采用地面融合方式，按照統一的數據格式，通過聯網數據接口實現與其他系統的融合；系統采用架構簡單的網絡結構。本次系統升級改造屬于全部更換改造類型，要更換內容包含：機房設備及軟件、傳感器、分站、基站環網、斷電控制器。

2.2 升級后系統結構

KJ160X 煤礦安全監控系統采用分布式處理模式，設計為分層結構，操作性強，易于管理維護，其系統拓撲圖如圖1 所示，具體如下。

（1）地面監控中心站，采用全網絡結構，對整個安全監控系統各終端設備以及其監測收集到的數據進行匯總、分析處理，并可對收集到的數據進行存儲、顯示、傳輸、共享，同時能夠實現對各終端設備的實時控制；其網絡終端可以進行數據的異地共享，礦井的安全生產信息可以通過文本、圖形顯示，并可形成數據報表。

（2）KT137-F1 礦用本安型基站組成千兆環網，完成與KJ160X-F 礦用分站、地面監控中心及數據融合的數據通訊。

（3）KJ160X-F 礦用分站，對其所監測的各傳感器的數據進行采集和預處理，并進行分類整理顯示，同時對異常數據進行報警提示和斷電控制；并可實現與KT137-F1 礦用本安型基站的數據通訊、所接傳感器的集中供電。

（4）礦井安全生產監控系統的終端設備由各類傳感器和斷電控制器組成，也是完成數據采集、就地顯示、超限報警和執行控制指令的設備，其安全可靠運行是整個安全監控系統正常運行的保障。

圖1 KJ160X 煤礦安全監控系統結構示意圖

2.3 升級后系統主要技術指標

（1）最大監控容量

系統最多可接入分站64 臺，最多支持1 條以太網光環路（千兆光環網），系統最大測點容量為1600 個（包括模擬量、開關量、控制量）。每臺KT137-F1 礦用本安型基站具有3 條千兆以太網光支路和4 條百兆以太網光支路，每臺基站最大允許接入4 臺分站（百兆光支路）。每臺KJ160X-F 礦用分站最大允許接入測點容量為25 個。分站具有2路CAN 支路，1 路RS485 支路。每1 路CAN 支路最大允許接入測點容量為10 個，2 路CAN 支路共計最大允許接入測點容量為20 個，RS485 支路最大允許接入測點容量為5 個。

（2）靜電抗擾度

系統中各級設備均能滿足國家相關標準監測要求，評價等級達到A，各單機設備能夠正常運行，數據通信和控制功能正常，沒有誤報警、誤動作、顯示亂碼等現象。

2.4 主要設備

本次安全監控系統改造的主要設備有KDW660-19B 礦用隔爆兼本安型直流穩壓電源，KDG0.3-660礦用隔爆兼本質安全型斷電控制器，GFW15X 礦用風速、風向傳感器，GKT5L（A）設備開停傳感器，GWD50（A）溫度傳感器，GTH500（A）一氧化碳傳感器，GPD5（A）礦用壓力傳感器，GFK50（A）風門開閉傳感器，GJC4（A）低濃度甲烷傳感器，GCG1000 粉塵濃度傳感器，GQL5 礦用煙霧傳感器，GRY5-25（A）煤礦用二氧化碳氧氣傳感器，GJJ100 煤礦用激光甲烷傳感器，GFT10（A）礦用風筒風量開關傳感器，KJ160X-F 礦用分站，FYF5遙控發送器，GJJ100W 礦用無線激光甲烷傳感器，KT137-F1 礦用本安型基站等。

3 系統功能

神農煤業安全監控系統升級改造后，具有如下功能：

（1）傳輸數字化。系統監控室的主機、機房基站和井下基站三者之間采用光纜通過網絡實現千兆連接，井下基站和各分站之間通過網絡實現百兆連接，各分站和各類傳感器之間采用通信電纜實現CAN 總線連接。

（2）抗電磁干擾能力。各類分站和傳感器均能通過相關檢測，評價等價為A。

（3）報警、斷電控制功能。通過設置不同警報級別的瓦斯濃度、超限時間、范圍等參數，實現監控系統的分級響應；并可根據礦井巷道布置、各點瓦斯涌出關系，實現邏輯報警；同時系統可根據報警情況實現實時控制，就地斷電，并根據瓦斯涌出和超限發展趨勢，對整個影響區域進行斷電，實現區域斷電。

（4）自診斷、自評估功能。該系統能夠進行自行診斷、評估，對各類傳感器、控制器、斷電器等設備在安裝使用過程中存在的問題進行自我診斷，預先發現問題，及時報警提示維護。

（5）數據應用分析功能。系統可對各種錯誤數據、異常數據進行分析，并具備大數據分析功能，對瓦斯涌出等進行預測預警，且可與煤礦安全監控系統檢查分析工具對接數據。

（6）應急聯動。礦井出現各類安全預警后，可根據危險等級控制礦井斷電，并與礦井人員定位和通信系統進行聯通，對處于危險區的人員進行報警，通知其撤離。

4 結語

神農煤業通過安全監控系統改造，采用了全新KJ160X 安全監控系統，其結構簡單，運行穩定，易于維護；不僅實現了傳輸數字化，且系統具有抗電磁干擾能力，報警、斷電控制功能，自診斷、自評估功能，數據應用分析以及應急聯動功能，有效提升了礦井安全生產保障能力，滿足高產高效現代化礦井的需要。