望田煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造方案設(shè)計與實施

白 鑫 孫 巖 林曉峰

（山東能源龍口礦業(yè)集團有限公司望田煤業(yè)，山西 忻州 036600）

1 望田煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)簡介

望田煤業(yè)是兼并重組礦井，重組后設(shè)計能力為120萬t，兼并重組之前采用的是中煤科工集團重慶研究院研發(fā)生產(chǎn)的KJ90A系統(tǒng)，兼并重組階段開始，該系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足礦井安監(jiān)測監(jiān)控需求。2011年在其基礎(chǔ)上升級為KJ90NB，2016年6月升級為KJ90X。

2 對照新標準，目前監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

KJ90N系統(tǒng)主通訊傳輸模式為RS485總線通訊制，受總線制工作原理影響，一旦通訊線路經(jīng)過干擾源時，總是會出現(xiàn)各類通訊異?，F(xiàn)象。且傳輸中一旦某一節(jié)點出現(xiàn)故障，經(jīng)常會導(dǎo)致附近多個節(jié)點同時無法通訊，對現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控有較大影響。隨著系統(tǒng)接入的分站數(shù)量、距離開始增加，巡檢的時間也會逐步增大，這也是RS485通訊存在的問題之一。

KJ90N系統(tǒng)所采用的傳感器、分站等設(shè)備全部根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ6201-2006）以及《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》（AQ1029-2007）標準進行開發(fā)的，后續(xù)購入的部分設(shè)備是按照《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號）相關(guān)要求進行生產(chǎn)的。本次安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造項目中，需要更換全部分站以及大部分傳感器，僅有2016年后購買的部分甲烷、一氧化碳傳感器可通過內(nèi)部加裝轉(zhuǎn)換板等方式進行升級。

3 系統(tǒng)升級改造方法及步驟

3.1 新型安全監(jiān)控系統(tǒng)簡介

KJ90X安全監(jiān)控系統(tǒng)在原KJ90NA、KJ90NB基礎(chǔ)上進行全面升級，以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)＋現(xiàn)場總線作為礦井信息傳輸平臺，整個系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)平臺和多主并發(fā)通訊技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)備抗干擾、實時性、可靠性、穩(wěn)定性、擴容接入能力、防護等級、數(shù)字化、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、數(shù)據(jù)融合、新技術(shù)應(yīng)用等方面的技術(shù)水平得到進一步提升。同時系統(tǒng)通過了《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》（AQ6201-2006）對抗干擾（浪涌、靜電、射頻電磁場輻射、電快速瞬變脈沖群）的要求等級，并取得“MA”認證。

此次改造是從根本上對系統(tǒng)進行全面升級，原有系統(tǒng)的所有分站、傳輸接口等設(shè)備全部淘汰，將井下目前在用的分站全部進行升級換代。通訊模式從之前的RS485總線制升級至光纖傳輸。

目前在用的傳感器中，符合改造要求的，在傳感器內(nèi)部加裝相應(yīng)模塊完成改造。對于不合符要求的，全部進行更換。

在井下依托關(guān)鍵節(jié)點，根據(jù)分站數(shù)量及位置，盡可能采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，就近接入環(huán)網(wǎng)交換機。介于100～500m之間的分站，出于成本、維護等綜合考慮，采用四芯線纜進行傳輸。大于500m范圍的分站使用光纖進行傳輸。該模式可最大化利用現(xiàn)有資源，減少故障節(jié)點，降低后期維護難度，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.2 改造方法及步驟

望田煤業(yè)利用光纖通訊技術(shù)，將井下現(xiàn)場分站采集的數(shù)據(jù)傳輸至地面。同時引入moxa公司的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機，形成井下安全監(jiān)控專用環(huán)網(wǎng)，避免單點故障引起多路分站出現(xiàn)通訊故障。

（1）敷設(shè)主通訊光纖線路

根據(jù)望田煤業(yè)采區(qū)布置情況，在井下采區(qū)變電所、二采區(qū)避難硐室、二采區(qū)軌道巷底部、一采區(qū)上山變電所、西運輸巷機尾部署5臺工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機，各交換機之間敷設(shè)專用光纖線路，并從主副井實現(xiàn)雙線路入井，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)閉合。

（2）敷設(shè)輔助通訊線路

以5臺工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機為核心節(jié)點，依托環(huán)網(wǎng)交換機內(nèi)的RS485轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)接口，在井下各個分站根據(jù)位置情況，距離不超過100m的全部采用井下阻燃網(wǎng)線與環(huán)網(wǎng)交換機進行連接，超過100m的分站敷設(shè)四芯通訊線纜，組成通訊線路。對于遠端單獨分站或者分站集群，采用光纖+阻燃網(wǎng)線的模式進行傳輸。

（3）敷設(shè)分站至傳感器的通訊線路

由于KJ90X系統(tǒng)傳感器工作原理均為總線制，因此可利用舊有線路將新傳感器安裝到現(xiàn)場，而無需重新敷設(shè)線纜。

（4）安裝分站及傳感器

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備部署將新設(shè)備安裝至各位置。

4 系統(tǒng)升級期間的保障措施

根據(jù)相關(guān)要求，安全監(jiān)控系統(tǒng)升級期間，在新系統(tǒng)未全面投入使用之前，舊有系統(tǒng)必須保持完好。望田煤業(yè)根據(jù)這一原則，在新系統(tǒng)全面投入使用之前，保持新舊系統(tǒng)同時運行，以便時刻監(jiān)控井下環(huán)境變化。

5 系統(tǒng)升級改造效果

望田煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過升級改造后，能夠滿足《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號）相關(guān)要求，并解決了之前使用舊系統(tǒng)時所面臨的一些缺點。經(jīng)過升級改造，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使其能在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。