煤礦安全監控系統升級改造實踐與應用

摘要：文章詳細介紹了平煤股份一礦結合礦井安全監控系統本身特點，將現用的KJ2000N煤礦安全監控系統升級為滿足國家最新標準的KJ2000X全數字化煤礦安全監控系統，實現了全數字化數據傳輸，經過實踐應用充分發揮了該系統的高可靠性、實用性、先進性、開放性及可擴展性，能夠滿足煤礦建設高產、高效、安全現代化礦井對安全生產監測監控的需求，可有效提高礦井的防災抗災能力。

關鍵詞：煤礦安全;監控系統;升級改造;實踐應用

一、問題提出

煤礦安全監控系統主要用于對井下環境參數進行監測、對機電設備的工作狀態進行監控，并實現超限報警、斷電、通知撤人等功能，是煤礦安全生產最基本、最重要的安全保障。由于現有的大部分仍基于AQ6201 - 2006《煤礦安全監控系統通用技術要求》研發的煤礦安全監控系統已經不能體現當代的先進技術水平，現在迫叨需要滿足新標準擁有新技術的新一代安全監控系統來為煤礦安全生產提供更有力的保障。對此，平煤一礦將現用的由北京瑞賽長城航空測控技術有限公司生產的KJ2000N煤礦安全監控系統升級為由該公司研發生產的滿足國家最新標準的KJ2000X全數字化煤礦安全監控系統，該系統是根據國家最新標準運用先進技術研發生產的新一代全數字化安全監控系統，通過實踐應用取得了良好的效果。

二、KJ2000X全數字化煤礦安全監控系統基本情況

KJ2000x安全監控系統采用新型的千兆（百兆）工業以太網加現場總線傳輸方式，實現全數字化數據傳輸，主干網采用光纜為主的通訊介質，井下礦用隔爆兼本安型網絡交換機為核心部件，形成光纖冗余環網結構。系統由如下設備組成：

l.煤礦安全監控系統中心站：包括終端、采集、GIS圖形定義與顯示、雙機熱備、煤與瓦斯突出等的預測預警軟件。

2.煤礦安全監控系統交換機：包括礦用隔爆兼本安型網絡交換機，可以組成千兆（百兆）光纖環網，實現多系統Vlan劃分，提供CAN總線通信接口、RS485總線通信接口。

3.煤礦安全監控系統分站：RS485信號采集。

4.煤礦安全監控系統傳感器：礦用全型號傳感器，全數字化信號傳輸。

5.煤礦安全監控系統斷電器：具有RS485通信接口，實現數字化控制。

三、安全監控系統升級改造技術方案

（一）將中心站軟件由原KJ2000N監控系統軟件升級為KJ2000X數字化監控系統軟件

1.重新配置一臺服務器，并安裝KJ2000X安全監控系統軟件、采集程序及其他相關軟件，作為KJ2000X安全監控系統運行主機。

2.在KJ2000X安全監控系統軟件上將原系統交換機、分站、傳感器等相關配置信息進行一比一配置。

3 .KJ2000X安全監控系統軟件配置全部完成后，將原監測中心站核心交換機網絡接口由原監控主機掛接至新監控主機，實現井下數據的傳輸。

（二）新交換機組網

1.中心站重新安設一臺核心交換機，與原核心交換機采用電口直連方式共同連接監控主機。

2.將井下現用交換機，自原環網一側逐一替換為新型交換機。

3.井下交換機更換完畢后構成環網結構，采用電口連接模式與中心站新核心交換機連接，同時拆除原中心站核心交換機。

（三）更換并下分站、電源箱、模擬量傳感器

以交換機為單位，逐一替換原交換機下掛接分站，更換分站時，同時更換新型分站所配接的電源箱、電池箱及傳感器。

四、安全監控系統升級改造后系統主要優點

（一）全數字化傳輸并具備標準化的傳輸制式

井下網絡交換機通過光纜連接形成TCP/IP工業以太環網，交換機與分站之間采用CAN總線通訊，分站至傳感器采用RS485信號，實現所有井下設備通訊的標準化和數字化。

（二）具備電磁兼容能力

對監控系統包含的所有井下設備進行了重點技術攻關，通過了過流檢測、過壓檢測、脈沖檢測、控制電路、模塊化設計一系列措施，通過實際現場應用能夠大大加強遠距離帶載能力，提高傳感器長距離供電傳輸，同時采用抗靜電、電磁輻射、瞬變脈沖、浪涌干擾設計，各類設備均己通過抗干擾性能3倍級指標要求。

（三）界面友好，操作簡單，配接新款激光傳感器

此次升級我們保持了以往的軟件界面和操作風格，值機人員無需特殊培訓即可輕松適應新軟件的操作，避免由于不熟練可能導致的誤操作等現象。并且激光傳感器具有標校周期長，誤報率低的特點。

（四）系統可支持多網、多系統融合、可實現多系統之間的應急聯動

中心站軟件采用ArcGis技術，并為其他系統如人員定位、應急廣播，供電監控系統、視頻監測、無線通信、設備監測、車輛監測等預留接口，并可形成統一軟件平臺，實現多系統軟件融合。通過多系統軟硬件融合，讓之前各個相對獨立的子系統形成一個有機的整體，可實現在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，自動發布廣播并對人員定位識別卡發出警報。

（五）自診斷、自評估功能：實現系統定期的自診斷、自評估，能夠發現系統在安裝使用中存在的問題

1.傳感器、控制器的設置及定義;

2.傳感器維護、定期未標校提醒;

3.傳感器、控制器、電源箱等設備及通信網絡的工作狀態;

4.中心站軟件自診斷，包括雙機熱備、數據庫存儲等功能。

（六）應急聯動機制

在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。監控系統各設備均配套大容量鋰離子蓄電池后備電源，可保證交換機、分站等設備在交流電停止后持續工作不低于4小時，部分低功耗設備，后備電源時間可達6至8小時以上。

五、結論

KJ2000X數字化監控系統具有本安電源在線監測、故障診斷、鋰電池待機及遠程充放電測試等功能。實時數據顯示能顯示各監測點的當前狀態或數值，當系統設備故障或模擬量超限時，系統顯示故障設備名稱、報警測點名稱及數值，并將故障信息和報警信息存人數據庫，供查詢統計分析。信息查詢方式靈活，可進行分類，時間分段和日期查詢，查詢信息以數值、曲線和柱圖多種方式顯示?？赏瑫r顯示六個測點的曲線并可通過游標獲取相應的數值及時間，顯示曲線可進行橫向或縱向放大，查詢時間段可設定。具有很強的自檢診斷功能，能及時發現系統設備故障，并在屏幕上以文本或圖形方式直觀顯示，同時發出報警。還能在屏幕實時彈出信息窗，所有設備事故均形成事故表，供維護人員查詢打印，并將其記入運行報告文件。該系統在使用過程中穩定可靠，為礦井安全生產提供了有力的安全保障。

作者簡介：錢媛（1991-），女，河南平頂山人，畢業于河南理工大學，現在平頂山天安煤業股份有限公司一礦監測隊工作，主要從事礦井安全監控系統技術管理工作。