田陳煤礦安全監控系統升級改造研究與應用

李在閣 劉琛琛 趙 斌

(棗莊礦業集團田陳煤礦通防科，山東 棗莊 277523)

煤礦井下是一個特殊的工作環境，有易燃易爆可燃性氣體和腐蝕性氣體，具有潮濕、淋水、礦塵大、電網電壓波動大、電磁干擾嚴重、空間狹小、監控距離遠等特點。礦井監控系統與一般工業監控系統相比具有電氣防爆、傳輸距離遠、網絡結構宜采用樹形結構、監控對象變化緩慢、電網電壓波動大、電磁干擾嚴重、工作環境惡劣、傳感器( 或執行機構)宜采用遠程供電、不宜采用中繼器等特點。為了促進安全監測監控新技術新裝備的推廣應用，提高安全監控系統技術性能和安全可靠性，適應煤礦安全生產的需要，促進安全監測監控多元融合和信息共享，提高煤礦安全預測預警水平，實現安全監測監控信息的深度分析和綜合利用，支持安全監管監察，促進煤礦企業合理有效使用安全監控系統，充分發揮安全監控系統在煤礦安全生產中的重要作用，提升井下日常安全生產技術保障水平，國家煤礦安監局下發了《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號），明確要求了安全監控系統升級改造內容。

1 安全監控系統概況

田陳煤礦原使用中煤科工集團重慶研究院生產的KJ90NB型安全監測監控系統，于2001年4月安裝運行，在2005年6月、2007年12月、2009年11月及2016年5月分別進行了技術升級改造，系統一直運行穩定，數據可靠。

監控中心站設于礦調度室內，配備主備機、服務器、網絡避雷器、系統避雷器、接地裝置及穩壓備用電源、錄音電話、打印機、KJ90-2008監控中心軟件、WIN 2003 SERVER操作系統、SEQ SERVER2005數據庫、KJ90NB雙機熱備軟件、360殺毒軟件、網絡防火墻。通過局域網以網頁形式同時對外發布數據。

KJ90NB型安全監測監控系統已經基本滿足《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）頒布之前的相關安監標準，但隨著國家安監標準的提高，煤礦安全監管水平的不斷提升，在煤礦安全生產、安全監控系統運行中逐步暴露出一些問題與《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）要求有較大差距。

2 安全監控系統升級內容

2.1 傳輸數字化

原使用的監控分站至模擬量傳感器的傳輸方式為頻率傳輸，需升級系統軟件和現有傳感器后達到數字傳輸要求。

2.2 增強抗電磁干擾能力

KJ90NB安全監控系統需升級至KJ90X取得抗干擾認證，符合升級改造要求。廠家可提供礦用產品檢測檢驗機構出具的抗電磁干擾能力檢測報告。

2.3 推廣應用先進傳感技術及裝備

目前采用的架構為傳感器→分站→交換機→中心站3層網絡層級，在用設備符合上述要求，本次升級改造推廣使用激光傳感器、多參數傳感器，新增了相應傳感器的數量。

2.4 提升傳感器的防護等級

將采、掘面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65，其他傳感器優先選用防護等級達到IP65的傳感器。

2.5 完善報警、斷電等控制功能

系統實現分級報警，推行邏輯報警，完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態監測。

2.6 支持多網、多系統融合

監測監控、人員定位、應急廣播等系統各廠家共同配合，對各自系統軟件進行統一協議，開放數據庫接口，實現地面融合。

2.7 增加自診斷、自評估功能

實現系統自動判斷傳感器是否漏裝的檢測報警功能，具備定期未標校提醒功能，完善對控制器的工作狀態進行實時監測功能。

2.8 加強數據應用分析

使安全監控系統具有大數據的分析與應用功能。

2.9 提升系統性能指標要求

更換部分監控相關設備備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h。

2.10 增加加密存儲要求

安全監控系統采用算法對數據庫加密，滿足《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）要求，數據無法被破解篡改，符合要求。

2.11 方便用戶使用、維護、培訓

軟件界面更加友好，方便調用，強化幫助功能。

3 安全監控系統升級改造過程

（1）2017年底，與廠家聯系對原用的安全監控系統進行評估，準確把握監控系統升級的標準、規范、技術要求內容，制定了《安全監控系統升級改造實施方案》，并通過集團公司審查。

（2）為推動安全監控系統升級改造工作的落實，礦成立了以礦長、總工程師為組長的領導小組，成員由各生產專業主要領導組成，通防科負責具體安全監控系統升級改造項目的落實、實施。

（3）2018年初，上報監控系統升級改造招標計劃，購置了網絡交換機、監控分站及激光甲烷傳感器等各類設備。

（4）2018年8月設備到貨后，制定了《安全監控系統升級期間運行安全措施》，安全監控系統升級改造期間，分區域實施，系統正常運行，同時由現場瓦檢員和安監員加強現場安全監測管理，保障升級改造工作順利進行。

（5）參照工作方案，分別按照七二采區、七一采區、北五采區、北三采區、地面設備的順序，將各采區升級所需的監測設備運送到位，將分站更換為滿足數字化傳輸的總線型分站，然后將所有模擬量傳感器更換為數字型傳感器，并更改接線方式，使傳輸信號正常上傳，對監控分站和傳感器進行調試，待信號穩定后，完成該采區升級改造。

（6）2018年9月底，完成全礦井的監控系統升級改造工作，實現系統整體上傳。

4 安全監控系統升級改造效果

（1）監控設備抗干擾達到國家標準，達到國內領先水平, 有效避免井下復雜使用環境對設備穩定運行的影響。

（2）傳感器的防護等級由IP54提升至IP65，可以抵御礦塵、淋水等對設備性能的影響。

（3）升級后實現分級響應，系統具有分級報警功能，根據瓦斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、瓦斯超限范圍等設置不同的報警級別，實施分級響應；實行邏輯報警，根據巷道布置及瓦斯涌出等的內在邏輯關系，實施邏輯報警。

（4）升級后對監測監控、人員定位、應急廣播等系統各廠家共同配合進行統一協議，開放數據庫接口，該礦安全監控系統現已具備地面融合的條件。

（5）安全監控系統分站至中心站系統應用工業以太網傳輸，實現系統主傳輸環網連接。

（6）環網交換機、分站備用電源達到4h以上的要求。

（7）升級后的安全監控系統數據加密能夠滿足要求，數據無法被破解篡改。

（8）升級改造后軟件界面友好，方便調用，強化幫助功能強大，各功能操作的實用性、系統穩定性、方便調用等各項性能均能符合要求。

5 結論

通過升級、簡化系統結構，監控系統實現全數字化傳輸，實現全面抗干擾，系統運行更加穩定可靠。田陳煤礦安全監控系統升級改造完成后能夠完全滿足《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》（煤安監函〔2016〕5號）文件的要求。