礦井安全監控系統升級改造與應用

趙 永 鄭隨生

（新汶礦業集團有限責任公司翟鎮煤礦通風防塵部，山東 泰安 271000）

1 系統概況

翟鎮煤礦于2003年安裝使用山東淄博瑞安特自動化有限公司生產的KJ76N安全監控系統，本系統共能容納128個監測分站，該礦目前所用分站為KJ76N-F。監測分站為8端口通用分站，分站端口模擬量和開關量可以端口互換；分站具有開機自檢和本機初始化、通信測試功能；分站具有瓦斯超限報警、斷電功能；KJ76N系統能夠實時監測瓦斯、風速、負壓、一氧化碳、溫度、風門、風壓、設備開停等。目前，井下共安裝285個測點，其中模擬量195個，開關量90個。

2 KJ76N安全監控系統存在的問題

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

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

（3）巡檢周期長，傳輸距離短。安全監控系統的系統參數指標有待提高，如系統的巡檢周期、異地斷電時間、工作面甲烷傳感器的傳輸距離等。

（4）現場適應能力差。安全監測監控系統均為有線傳輸，受生產環境條件影響，在采掘面等生產空間有限的區域，布線困難，線纜極易受到損壞。

（5）傳感器壽命短。目前安全監控系統配套的甲烷傳感器敏感元件多為載體催化原件，使用壽命有限，測量量程僅為4%，標校周期短，維護管理難度較大。

（6）防護等級低。目前安全監控系統傳感器防護等級為IP54，礦井皮帶機頭、綜采工作面、掘進工作面粉塵濃度較大，噴水除塵、清洗現象普遍，造成傳感器故障和數據不準確，傳感器的防護等級也亟需提高。

（7）電池續航能力不足。電源后備電池的續航能力有待提升。

（8）不能多系統融合。安全監測系統不能實現與人員定位、廣播系統等多個系統的融合。

3 安全監控系統升級方案

3.1 升級改造原則

按照煤安監函〔2016〕5號文件的要求制定升級改造方案，結合現狀，根據升級改造方案制定計劃。在不影響目前安全監控系統監測、傳輸和安全生產的基礎上，逐個監測地點、工作面、采區進行升級改造。先按照新標準安裝新系統安全監測設備與原系統設備并列運行。待新系統設備運行正常通過上級部門驗收后，再拆除老系統設備。

3.2 安全監控系統升級改造方案

（1）升級地面中心站服務器。提升系統中心站硬件配置，提高系統處理數據的速度，減少系統卡頓、不穩定的問題。

（2）升級中心站系統軟件。軟件升級主要是在現有軟件的基礎上進行功能升級改造，保留以往的功能，新增加系統分級報警功能、邏輯報警功能、標校提醒網絡監測功能、數據加密功能和系統融合接入數據端口功能等。

（3）更換傳感器、分站。現用頻率信號傳輸分站、頻率信號傳輸傳感器全部更換為數字信號傳輸分站、數字信號傳輸傳感器。

（4）監控環網的改造。將監控分站的百兆光信號接入，并通過千兆環網進行系統傳輸，并上傳至監控中心。

（5）多系統融合。系統融合后，能夠實現各子系統之間的應急聯動，安全監控系統將報警數據進行正常存儲、報警及分析，一旦達到應急聯動要求，立即產生聯動文件。由人員定位系統廠家、語音廣播系統廠家讀取報警信息，相應地做出緊急呼叫及語音廣播任務。

（6）系統測試。重點對系統的穩定性、可靠性和功能進行全面測試。

4 結論

目前翟鎮煤礦KJ76X安全監控系統地面機房主機服務器及井下各類監控設備已安裝調試完畢。新系統在具備老系統所有功能的基礎上，傳感器傳輸采用數字傳輸，實現了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，均是老系統的2倍。所有傳感器防護等級均達到IP65要求，淋水地點能夠正常使用。系統具有分級控制功能，可自由設置多級報警，由用戶根據現場需要進行設置。同時實現了區域斷電設置功能，用戶可根據需要對控制區域進行關聯設置，當出現異常時，根據設置對關聯區域進行快速斷電。多網融合可顯示監控系統、定位系統及廣播分站的實時數據，以及監控系統歷史數據查詢、定位系統軌跡查詢等功能。應急聯動實現了與人員定位系統及語音廣播、調度通訊系統的應急聯動與控制。當安全監控系統監測到井下傳感器數值達到觸發邏輯報警的條件，或是根據大數據預測火災及瓦斯涌出報警時，主動向人員定位系統推送報警信息及聯動控制信息，以實現預警區域人員定位系統報警信息傳送及語音廣播系統的應急廣播功能，并在調度臺電腦聯動軟件中提示出報警信息,由調度臺進行應急呼叫。