張 鵬 趙青山 劉 賓

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟寧二號煤礦煤礦，山東 濟寧 272072）

《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)〈煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案〉的通知》（煤安監(jiān)函〔2016〕5號）主要內(nèi)容中第六條規(guī)定：多系統(tǒng)的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式，鼓勵新安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)采用井下融合方式。濟寧二號煤礦原有各系統(tǒng)并存且相互獨立，由此帶來成本、管理、數(shù)據(jù)共享等多方面的問題。為解決這些問題，濟寧二號煤礦監(jiān)控系統(tǒng)升級改造采用井下融合方式，將安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)及應(yīng)急廣播系統(tǒng)進行分站級融合。本文通過回顧系統(tǒng)融合、改造過程，提出了監(jiān)控系統(tǒng)井下融合技術(shù)應(yīng)用方法，并通過具體實施驗證了該方法能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享與聯(lián)動。

1 系統(tǒng)概況

濟寧二號煤礦是國家“八五”重點建設(shè)項目，于1993年12月建設(shè)，2000年12月投產(chǎn)，井田面積約87.1km2，核定生產(chǎn)能力420萬t/a。礦井原安全監(jiān)控系統(tǒng)為天地（常州）自動化股份有限公司生產(chǎn)的KJ95N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，通過井下專用監(jiān)測電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸和環(huán)境、工礦參數(shù)的在線監(jiān)測，系統(tǒng)總體運行穩(wěn)定，但與國家和省煤監(jiān)局的最新要求還有一定差距。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造情況

為了實現(xiàn)真正的井下多系統(tǒng)本質(zhì)上融合，濟寧二號煤礦采用具有多種現(xiàn)場總線接口、高速以太網(wǎng)接口的綜合分站。根據(jù)使用場合選用不同的通信接口，就近接入監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)及應(yīng)急廣播系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器，運行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集控制業(yè)務(wù)。不同系統(tǒng)中現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)經(jīng)各系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理程序處理后，通過以太網(wǎng)接口發(fā)送至各自系統(tǒng)地面監(jiān)控主機。井下分站及融合方式減少了現(xiàn)場電纜、無線接口設(shè)備數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本。

通過組建安全監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)網(wǎng),更換綜合監(jiān)控分站、電源和傳感器等設(shè)備，對支持總線的傳感器進行程序更新，系統(tǒng)軟件進行全新升級，使系統(tǒng)具有更高的安全性、可靠性。項目自2017年8月份開始進行調(diào)研、方案設(shè)計、方案審批、現(xiàn)場施工等工作，截至2018年10月10日已完成井下、地面獨立監(jiān)測環(huán)網(wǎng)的組建、所有地點的監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工作，井下實現(xiàn)了安全監(jiān)測、人員定位、應(yīng)急廣播的三系統(tǒng)融合，地面實現(xiàn)了與視頻監(jiān)測的聯(lián)動。

3 主要工作組織

（1）加強組織領(lǐng)導(dǎo)。為保障安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工作順利實施，成立由礦長任組長，總工程師、分管副礦長和安監(jiān)處長為副組長，機電、通防副總工程師和調(diào)度信息中心、通防科、機電環(huán)?？?、安全監(jiān)察處、采掘區(qū)隊等單位主要負責人為成員的領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負責升級改造項目的協(xié)調(diào)、推進、保障等工作。

（2）超前組織培訓(xùn)。外出學(xué)習(xí)調(diào)研，安排專業(yè)人員到廠家和示范礦井學(xué)習(xí)交流；建立微信交流群，及時發(fā)布學(xué)習(xí)交流信息；建立新系統(tǒng)實驗室，在地面機房搭建新安全監(jiān)控系統(tǒng)，接入安全監(jiān)控設(shè)備，對礦井安全儀器監(jiān)測工進行操作培訓(xùn)。

（3）精細組織實施。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合示范礦井的成功經(jīng)驗和礦井實際，科學(xué)編制《濟寧二號煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)融合技術(shù)方案》和《安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)措施》。根據(jù)系統(tǒng)特點和工作量安排，本著系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠、分布實施的原則，精細排定系統(tǒng)升級改造進度，采用新舊兩套系統(tǒng)并列運行的方式，分采區(qū)、分地點進行更換，嚴格按照要求，實施系統(tǒng)升級改造工作，確保新舊系統(tǒng)升級改造期間的穩(wěn)定運行。

（4）嚴抓過程控制。制定安裝流程圖，通防、調(diào)度、機電等部門協(xié)同作戰(zhàn)，按采區(qū)進行分工，明確安裝工期及負責人，優(yōu)化安裝路線，加快安裝進度，減少故障率。前期堅持每周例會制度，后期堅持每天碰頭制度，及時研究處理制約升級改造的問題和解決辦法。建立微信工作群，動態(tài)通報系統(tǒng)出現(xiàn)的情況，確保項目實施進度及質(zhì)量。截至目前，安裝環(huán)網(wǎng)交換機10臺，其中在南翼1#變電所、南翼軌道下山變電所、南翼3#變電所、南翼4#變電所、南翼5#變電所、主井裝載變電所、一水平水廠、二采2#變電所安裝8臺環(huán)網(wǎng)交換機，地面安裝2臺，全礦累計敷設(shè)光纜26300m，形成安全監(jiān)控系統(tǒng)獨立環(huán)網(wǎng)；更換了井下綜合監(jiān)控分站35臺，電源27臺，各類傳感器518臺（其中激光甲烷傳感器14臺，多參數(shù)傳感器2臺）；安裝人員定位接收器63臺；形成了井下的安全監(jiān)測、人員定位、應(yīng)急廣播等數(shù)據(jù)融合及聯(lián)動。

（5）突出應(yīng)急管理。強化安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造期間風險預(yù)控，成立以總工程師為組長的應(yīng)急小組，制定了《安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造應(yīng)急預(yù)案》。安全監(jiān)控值班人員嚴格執(zhí)行雙崗值班制度，廠家技術(shù)人員24h駐礦，提供技術(shù)支持，及時處理故障。明確各類報警處置程序，做到閉環(huán)管理。

4 新系統(tǒng)運行情況

（1）提升了災(zāi)害應(yīng)急處置能力。通過綜合分站提供高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，強大的數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)了煤礦井下安全監(jiān)測、人員定位系統(tǒng)和應(yīng)急廣播的融合，同時實現(xiàn)了視頻監(jiān)測的地面融合及數(shù)據(jù)共享，利用GIS平臺對融合的各子系統(tǒng)進行綜合展示，提升了災(zāi)害應(yīng)急處置能力。

（2）節(jié)約了系統(tǒng)建設(shè)及維護等成本。設(shè)備共纜通信（同一根電纜），實現(xiàn)井下設(shè)備級數(shù)據(jù)及信息融合，節(jié)省系統(tǒng)建設(shè)成本，減輕系統(tǒng)維護；升級改造前安全監(jiān)控分站數(shù)量為42臺，人員定位分站為21臺，升級改造后分站數(shù)量為37臺（其中人員定位通用分站2臺），減少分站26臺。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)中傳感器實現(xiàn)智能化、數(shù)字化。所有傳感器實現(xiàn)數(shù)字化傳輸，包括模擬量和開關(guān)量；傳感器、電源等設(shè)備即插即用、智能識別，實現(xiàn)了傳感器地址重復(fù)檢測，簡化了設(shè)備安裝調(diào)試過程。

（4）實現(xiàn)多級報警。根據(jù)礦井瓦斯?jié)舛群兔簩影l(fā)火等情況，按照濃度大小、超限持續(xù)時間，實現(xiàn)瓦斯、一氧化碳四級報警。

（5）異地斷電時間大幅縮短。異地斷電采用分布式控制方法，無需系統(tǒng)主備機參與實現(xiàn)可靠異地斷電，大幅縮短斷電控制時間，原系統(tǒng)異地斷電時間為26s，現(xiàn)在斷電時間為1.6s。

（6）系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。所有采煤工作面和部分掘進工作面使用低功耗激光甲烷傳感器，數(shù)據(jù)監(jiān)測實現(xiàn)毫秒級變化采集，傳感器周期穩(wěn)定性更長；高溫高濕等復(fù)雜環(huán)境下，誤報警頻次大幅降低。

5 結(jié)語

綜合分站具有高速網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，強大的數(shù)據(jù)處理能力，通過分站級井下融合方法，實現(xiàn)了煤礦井下安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)及應(yīng)急廣播系統(tǒng)的統(tǒng)一傳輸、各系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享及融合，降低了系統(tǒng)建設(shè)及維護成本。井下多系統(tǒng)融合實現(xiàn)了設(shè)備間數(shù)據(jù)的底層交互與應(yīng)急聯(lián)動，打破了以前各系統(tǒng)使用過程中形成的“孤島現(xiàn)象”，系統(tǒng)部分性能及功能指標高于國家要求和行業(yè)水平，滿足未來“數(shù)字化”礦山的發(fā)展需要。