南關礦安全監測監控系統改造技術方案

裴小剛

（山西汾西礦業南關煤業有限責任公司，山西 晉中 031304）

1 概述

南關礦是山西焦煤汾西礦業集團規模較大且生產工藝先進的一個生產單位，井田面積293km2，地質儲量7770萬t，設計開采能力140萬t/a。南關礦的安全監控系統相對于其生產工藝還比較落后，嚴重影響其生產安全，威脅煤礦工人的生命安全。在分析南關礦現有安全監測監控系統現狀的基礎上，提出改造原則以及改造方案。

2 現有安全監測監控系統現狀

2.1 環網

南關煤業目前采用KJ95N安全監測系統，系統傳輸方式采用電纜傳輸，由于開采的年限長、采面多，因此根據煤安規程的要求安裝了較多的分站，由于采區比較分散，因此傳輸線路布置比較長，給系統的維護帶來了不便也影響了系統的抗干擾性[1-2]。同時，系統采用巡檢的方式采集數據，當分站數量比較多的時候，巡檢時間也相應地增加，雖然滿足了AQ的標準，但是影響了系統反應實時數據的速率以及斷電的時間。作為一個現代化的大型礦井，為提高系統數據傳輸的穩定性及實時性，必須對監控系統的信息傳輸通道進行改造，來滿足煤礦安全高效生產的要求[3]。

2.2 安全監測監控系統

南關煤礦2008年安裝并使用天地（常州）自動化股份有限公司的組件版KJ95N安全監測監控系統，于2012年1月底升級成NET版KJ95N安全監測監控系統。系統設備主要布置在精煤筒倉頂、原煤倉頂、皮帶走廊、風機房、壓風機房、主副斜井、行人斜井、回風斜井、井下變電所、水倉、避難硐室、瓦斯抽放泵站、注氮泵站、采掘工作面、開拓工作面等場所，目前運行情況基本穩定。該系統的設備安裝情況如下：

（1）監測監控主機及服務器：3臺服務器主控機配置，CPU為X5670 3.07GHz；內存為8GB；硬盤容量為300G；網卡數量：集成四口千兆以太網卡；顯卡為G200ev。

（2）分站及電源：共44套，地面5套，公共區域5套，一采區4套，三采區30套。

（3）傳感器：用于檢測溫度、煙霧、瓦斯等外部環境的傳感器多套。

2.3 人員定位系統

南關煤業于2010年5月安裝投入由太原海斯特公司研制的KJ291B型人員定位管理系統，設備通過線纜與地面上位機通信，目前系統運行正常。經過調研溝通得知，具備與第三方廠家系統的融合聯動功能，能按照第三方廠家的要求提供數據接口、通信協議以及數據字典，融合后可實現對人員定位分站的報警聯動和人員定位卡的報警聯動功能。

2.4 應急IP廣播系統

南關煤業于2012年8月，安裝投入由徐州江煤科技公司研制的KT183型應急IP廣播系統一套，設備通過工業環網與地面上位機通信，目前系統運行正常。經過調研溝通得知，具備與第三方廠家系統的融合聯動功能，能按照第三方廠家的要求提供傳輸接口、通信協議以及數據字典，融合后可實現對井下廣播主機及終端的應急語音播放功能[4-5]。

3 安全監測監控系統改造方案

3.1 改造原則

本次改造的原則以保證穩定、安全、可靠為前提，以高水平、高質量為目標，對南關礦現有安全監測監控系統進行改造。

3.2 改造后的安全監測監控系統

3.2.1 系統簡介

系統基于工業以太環網+現場總線通信架構，結合現有的礦井環網，采用TCP/IP技術、無線傳輸技術以及網絡技術等技術方案對南關礦進行改造。改造后的南關礦安全監測監控系統能夠保證其安全、穩定，保證安全生產，保證工人生命安全。

3.2.2 系統組成

改造后的南關礦安全監測監控系統采用工業以太環網+現場總線架構，由監控系統主備機、多系統融合服務器、交換機、監控分站、傳感器、執行器、電源等組成，如圖1所示。改造后的南關礦安全監測監控系統的功能：

（1）傳感器以及監控主機有分級報警功能；

（2）具有自定義報表功能，可根據實際情況靈活定義報表；

（3）具有數據存儲功能；

（4）具有數據加/解密功能；

（5）具有電源管理功能，實現智能電源實時在線監測和管理；

（6）采用B/S模式，具有實時數據、報警數據的網頁瀏覽和圖形瀏覽功能；

（7）可實現與人員定位、應急廣播、視頻的聯動功能；

（8）能夠實現監控系統內環境及設備監測數據上傳。

改造后的南關礦安全監測監控系統的性能指標如表1所示。

圖1 改造后的南關礦安全監測監控系統組成

表1 系統性能指標

3.2.3 系統設計

改造后的南關礦井下已建成百兆工業以太環網，但目前該環網已接入工業視頻系統，嚴禁安全監控系統與圖像監視系統共用同一芯光纖規定，需在井下單獨建立監控系統傳輸網絡；根據該次煤礦安全監控系統升級改造方案要求，煤礦安全監控系統應具有多網、多系統融合功能，根據該礦實際情況本方案將采用地面融合方式實現；目前南關礦已建成人員定位、應急廣播及視頻監測等系統，為提高煤礦安全，進一步提高煤礦大數據利用，要求升級改造必須具有人員定位、應急廣播及視頻監測系統聯動功能。

4 結語

改造后的安全監測監控系統結合以太網、傳感器網以及光纖傳輸等技術，符合未來安全監控系統數字化、智能化以及網絡化的發展趨勢。該系統的井下工業性試驗證明，改造設計方案安全、穩定、實時性好。