張 亮

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)神農(nóng)煤業(yè)有限公司，山西 高平 046700）

隨著國家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)要求的提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)成為煤礦日常安全管理和災(zāi)害防治不可或缺的安全裝備[1-4]。

1 監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

神農(nóng)煤業(yè)現(xiàn)開采15 號(hào)煤層，自燃傾向性質(zhì)為自燃，煤塵無爆炸性。礦井現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)為KJ90NB 系統(tǒng)，在地面監(jiān)控室安裝一用一備兩臺(tái)主機(jī)，故障時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行切換，并進(jìn)行聲光同步報(bào)警。系統(tǒng)主要對(duì)礦井各主要生產(chǎn)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的瓦斯?jié)舛?、一氧化碳濃度、風(fēng)速、溫度、設(shè)備啟停情況進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控并預(yù)警。

根據(jù)國家和山西省煤礦安全監(jiān)察局相關(guān)文件要求，神農(nóng)煤業(yè)目前的KJ90NB 型安全監(jiān)控系統(tǒng)在傳感器數(shù)據(jù)傳輸方式、硬件設(shè)備的抗電磁干擾能力、傳感器的防護(hù)等級(jí)、多網(wǎng)多系統(tǒng)融合、傳感器技術(shù)及裝備等方面均存在較大的差距，需對(duì)其監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行全部更換。

2 系統(tǒng)改造方案

2.1 系統(tǒng)改造

神農(nóng)煤業(yè)本次監(jiān)測系統(tǒng)采用全新KJ160X 安全監(jiān)控系統(tǒng)，傳感器與分站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)+CAN 總線傳輸，分站與基站之間采用以太網(wǎng)光通信傳輸；采用地面融合方式，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的融合；系統(tǒng)采用架構(gòu)簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本次系統(tǒng)升級(jí)改造屬于全部更換改造類型，要更換內(nèi)容包含：機(jī)房設(shè)備及軟件、傳感器、分站、基站環(huán)網(wǎng)、斷電控制器。

2.2 升級(jí)后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

KJ160X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式處理模式，設(shè)計(jì)為分層結(jié)構(gòu)，操作性強(qiáng)，易于管理維護(hù)，其系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1 所示，具體如下。

（1）地面監(jiān)控中心站，采用全網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)各終端設(shè)備以及其監(jiān)測收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析處理，并可對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、傳輸、共享，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各終端設(shè)備的實(shí)時(shí)控制；其網(wǎng)絡(luò)終端可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的異地共享，礦井的安全生產(chǎn)信息可以通過文本、圖形顯示，并可形成數(shù)據(jù)報(bào)表。

（2）KT137-F1 礦用本安型基站組成千兆環(huán)網(wǎng)，完成與KJ160X-F 礦用分站、地面監(jiān)控中心及數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)通訊。

（3）KJ160X-F 礦用分站，對(duì)其所監(jiān)測的各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和預(yù)處理，并進(jìn)行分類整理顯示，同時(shí)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警提示和斷電控制；并可實(shí)現(xiàn)與KT137-F1 礦用本安型基站的數(shù)據(jù)通訊、所接傳感器的集中供電。

（4）礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備由各類傳感器和斷電控制器組成，也是完成數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報(bào)警和執(zhí)行控制指令的設(shè)備，其安全可靠運(yùn)行是整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障。

圖1 KJ160X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 升級(jí)后系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

（1）最大監(jiān)控容量

系統(tǒng)最多可接入分站64 臺(tái)，最多支持1 條以太網(wǎng)光環(huán)路（千兆光環(huán)網(wǎng)），系統(tǒng)最大測點(diǎn)容量為1600 個(gè)（包括模擬量、開關(guān)量、控制量）。每臺(tái)KT137-F1 礦用本安型基站具有3 條千兆以太網(wǎng)光支路和4 條百兆以太網(wǎng)光支路，每臺(tái)基站最大允許接入4 臺(tái)分站（百兆光支路）。每臺(tái)KJ160X-F 礦用分站最大允許接入測點(diǎn)容量為25 個(gè)。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(diǎn)容量為10 個(gè)，2 路CAN 支路共計(jì)最大允許接入測點(diǎn)容量為20 個(gè)，RS485 支路最大允許接入測點(diǎn)容量為5 個(gè)。

（2）靜電抗擾度

系統(tǒng)中各級(jí)設(shè)備均能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測要求，評(píng)價(jià)等級(jí)達(dá)到A，各單機(jī)設(shè)備能夠正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)通信和控制功能正常，沒有誤報(bào)警、誤動(dòng)作、顯示亂碼等現(xiàn)象。

2.4 主要設(shè)備

本次安全監(jiān)控系統(tǒng)改造的主要設(shè)備有KDW660-19B 礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源，KDG0.3-660礦用隔爆兼本質(zhì)安全型斷電控制器，GFW15X 礦用風(fēng)速、風(fēng)向傳感器，GKT5L（A）設(shè)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(fēng)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(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器，KJ160X-F 礦用分站，F(xiàn)YF5遙控發(fā)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(tǒng)功能

神農(nóng)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后，具有如下功能：

（1）傳輸數(shù)字化。系統(tǒng)監(jiān)控室的主機(jī)、機(jī)房基站和井下基站三者之間采用光纜通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)千兆連接，井下基站和各分站之間通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)百兆連接，各分站和各類傳感器之間采用通信電纜實(shí)現(xiàn)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(guān)檢測，評(píng)價(jià)等價(jià)為A。

（3）報(bào)警、斷電控制功能。通過設(shè)置不同警報(bào)級(jí)別的瓦斯?jié)舛?、超限時(shí)間、范圍等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的分級(jí)響應(yīng)；并可根據(jù)礦井巷道布置、各點(diǎn)瓦斯涌出關(guān)系，實(shí)現(xiàn)邏輯報(bào)警；同時(shí)系統(tǒng)可根據(jù)報(bào)警情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，就地?cái)嚯?，并根?jù)瓦斯涌出和超限發(fā)展趨勢，對(duì)整個(gè)影響區(qū)域進(jìn)行斷電，實(shí)現(xiàn)區(qū)域斷電。

（4）自診斷、自評(píng)估功能。該系統(tǒng)能夠進(jìn)行自行診斷、評(píng)估，對(duì)各類傳感器、控制器、斷電器等設(shè)備在安裝使用過程中存在的問題進(jìn)行自我診斷，預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)報(bào)警提示維護(hù)。

（5）數(shù)據(jù)應(yīng)用分析功能。系統(tǒng)可對(duì)各種錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并具備大數(shù)據(jù)分析功能，對(duì)瓦斯涌出等進(jìn)行預(yù)測預(yù)警，且可與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)檢查分析工具對(duì)接數(shù)據(jù)。

（6）應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。礦井出現(xiàn)各類安全預(yù)警后，可根據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)控制礦井?dāng)嚯?，并與礦井人員定位和通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通，對(duì)處于危險(xiǎn)區(qū)的人員進(jìn)行報(bào)警，通知其撤離。

4 結(jié)語

神農(nóng)煤業(yè)通過安全監(jiān)控系統(tǒng)改造，采用了全新KJ160X 安全監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，易于維護(hù)；不僅實(shí)現(xiàn)了傳輸數(shù)字化，且系統(tǒng)具有抗電磁干擾能力，報(bào)警、斷電控制功能，自診斷、自評(píng)估功能，數(shù)據(jù)應(yīng)用分析以及應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能，有效提升了礦井安全生產(chǎn)保障能力，滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的需要。