鄂莊煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造

趙建華 楊維波 劉慶高

（山東能源新礦集團鄂莊煤礦，山東 萊蕪 271122）

1 引言

我國礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：應研究開發(fā)能對監(jiān)測環(huán)境地點的參數(shù)進行有效的危險性判別、分析和提出專家解決方案的軟件技術，在事故情況下，指示最佳救災和避災路線，為搶救和疏散人員、器材提供決策。同時系統(tǒng)軟件應向網(wǎng)絡化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。研制高可靠性、品種齊全的礦用傳感器。在研制新型傳感器時應高起點、高智能化，應充分利用微處理器的優(yōu)點，做到自診斷、自校正、自調(diào)零、配置標準遠傳接口，統(tǒng)一傳感器的輸出信號制，以提高傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)檢測的簡單性和傳感器的互換性。發(fā)展配置齊全、高可靠性的礦用傳感器是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的關鍵技術之一。

2 改造的必要性

鄂莊煤礦現(xiàn)使用淄博瑞安特自動化設備有限公司生產(chǎn)的KJ76N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，安全監(jiān)控系統(tǒng)自2008年5月投入使用，運行時間已達9年，系統(tǒng)設備、軟件、傳輸方式、抗干擾能力、防護等級已不能滿足上級部門相關要求。主要存在以下幾個方面的問題：

（1）傳輸非數(shù)字化。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器至分站使用頻率信號，按照國家煤監(jiān)局最新要求應使用數(shù)字化傳感器。

（2）抗干擾能力差。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)易受井下特殊環(huán)境影響，抗干擾能力較差，出現(xiàn)誤報警概率較高。

（3）巡檢周期長，傳輸距離短。安全監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)指標有待提高，如系統(tǒng)的巡檢周期、異地斷電時間、工作面甲烷傳感器的傳輸距離等。系統(tǒng)巡檢周期已到臨界。

（4）現(xiàn)場適應能力差。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)均為有線傳輸，受生產(chǎn)環(huán)境條件影響，在采掘面等生產(chǎn)條件有限的區(qū)域，布線困難，線纜極易受到損壞。

3 實施方案

3.1 成立技術攻關小組

成立安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術研究領導小組，全面負責礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)升級改造工作。

3.2 確定升級改造原則

（1）規(guī)范性原則。升級后的安全監(jiān)控系統(tǒng)全面滿足現(xiàn)行規(guī)程、標準及規(guī)范要求。

（2）穩(wěn)定、可靠、成熟的原則。升級時，監(jiān)控系統(tǒng)軟件能夠同時兼容原系統(tǒng)的各類傳感器，同時能夠接收模擬信號和數(shù)字信號，能夠?qū)崿F(xiàn)新老系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡。

（3）投資最優(yōu)化原則。升級期間，充分利用已有系統(tǒng)設備，在滿足相關要求的情況下實現(xiàn)投資最優(yōu)化。

3.3 確定升級改造項目

擬將原系統(tǒng)升級改造為KJ70X。在升級改造依據(jù)與原則的指導下主要的改造項目有：地面服務器升級、安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件升級、更換傳感器、分站。

3.4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)安裝完成后進行分級報警測試、邏輯報警測試、數(shù)據(jù)測試、加密數(shù)據(jù)測試、軟件操作測試。

4 改造實施

4.1 地面系統(tǒng)構建

（1）安裝地面核心交換機。

（2）在調(diào)度室安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)終端，包括工控機、數(shù)據(jù)庫服務器、聲光報警、短信收發(fā)裝置、雙擊熱備等。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)終端、服務器與核心交換機的連接。

4.2 井上、下環(huán)網(wǎng)搭建

分別在地面機房、副暗斜井絞車房、矸石井絞車房、-530m中央變電所、四采集運巷移變處、六采變電所、四采上變電所、四采泵房等地點安裝交換機并形成獨立的千兆環(huán)網(wǎng)。

4.3 分站及傳感器接入

（1）安全監(jiān)測人員將需要下井使用的傳感器、分站先在地面監(jiān)測設備維修室進行安裝調(diào)試，設備合格且穩(wěn)定運行24h后，方可下井安裝。

（2）在原分站位置安裝新的分站，并從分站開始至工作面敷設一條四芯監(jiān)測線纜，將甲烷傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、粉塵傳感器、風門傳感器、饋電傳感器并聯(lián)安裝在監(jiān)測線上，利用分站的備用電源對各傳感器進行調(diào)試。

（3）調(diào)試成功后，利用檢修停電時間，將老系統(tǒng)分站電源、主線甩掉，將新分站接入電源和主線。

（4）將分站接入傳輸主線后，聯(lián)系地面監(jiān)測中心站，設置分站的傳輸?shù)刂罚邮招路终緜鬏敂?shù)據(jù)，實現(xiàn)穩(wěn)定上傳。

（5）整個入網(wǎng)過程用時不足10min，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測不中斷，對生產(chǎn)無影響。

4.4 系統(tǒng)測試

（1）分級報警測試。通過對井下傳感器進行調(diào)校，分別按照濃度值大小、報警時間等測試分級報警功能。

（2）邏輯報警測試。通過設置任意傳感器邏輯關系，然后針對邏輯關系進行反向調(diào)校，查看系統(tǒng)界面邏輯報警功能是否正常。

（3）數(shù)據(jù)測試。檢查數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)格式及定期調(diào)校界面，通過修改調(diào)校時間，測試傳感器未調(diào)校報警提示功能。

（4）加密數(shù)據(jù)測試。檢查歷史加密數(shù)據(jù)，通過加密公鑰驗證加密存儲功能。

（5）軟件操作測試。軟件操作界面切換無卡頓，操作界面人性化設計，便于人員操作。

5 結論

在對原有監(jiān)測系統(tǒng)進行分析的基礎上，與相關技術標準文件進行對比，保留系統(tǒng)中符合要求的部分，對不符合要求的部分進行改造，達到相關技術標準的要求。

傳感器傳輸采用數(shù)字傳輸，實現(xiàn)一條四芯通訊線纜最多可帶12臺傳感器，單個傳感器傳輸最大距離為3km，分別是老系統(tǒng)的2倍。升級后的傳感器功耗降低約20%～60%。

智能模擬量傳感器具有類型、狀態(tài)、故障自識別功；能對未按照規(guī)定時間調(diào)校的傳感器進行識別并報警。

系統(tǒng)具有分級控制功能，可自由設置多級報警，由用戶根據(jù)現(xiàn)場需要進行設置。同時實現(xiàn)了區(qū)域斷電設置功能，用戶可根據(jù)需要對控制區(qū)域進行關聯(lián)設置，當出現(xiàn)異常時，根據(jù)設置對關聯(lián)區(qū)域進行快速斷電。

智能模擬量傳感器具有類型、狀態(tài)、故障自識別功能，調(diào)校狀態(tài)識別提醒功能，對未按照規(guī)定時間調(diào)校的傳感器進行識別并報警。