趙建華 楊維波 劉慶高

（山東能源新礦集團(tuán)鄂莊煤礦，山東 萊蕪 271122）

1 引言

我國(guó)礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：應(yīng)研究開(kāi)發(fā)能對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境地點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行有效的危險(xiǎn)性判別、分析和提出專(zhuān)家解決方案的軟件技術(shù)，在事故情況下，指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線(xiàn)，為搶救和疏散人員、器材提供決策。同時(shí)系統(tǒng)軟件應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。研制高可靠性、品種齊全的礦用傳感器。在研制新型傳感器時(shí)應(yīng)高起點(diǎn)、高智能化，應(yīng)充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)，做到自診斷、自校正、自調(diào)零、配置標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳接口，統(tǒng)一傳感器的輸出信號(hào)制，以提高傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)檢測(cè)的簡(jiǎn)單性和傳感器的互換性。發(fā)展配置齊全、高可靠性的礦用傳感器是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2 改造的必要性

鄂莊煤礦現(xiàn)使用淄博瑞安特自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的KJ76N型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，安全監(jiān)控系統(tǒng)自2008年5月投入使用，運(yùn)行時(shí)間已達(dá)9年，系統(tǒng)設(shè)備、軟件、傳輸方式、抗干擾能力、防護(hù)等級(jí)已不能滿(mǎn)足上級(jí)部門(mén)相關(guān)要求。主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）傳輸非數(shù)字化。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器至分站使用頻率信號(hào)，按照國(guó)家煤監(jiān)局最新要求應(yīng)使用數(shù)字化傳感器。

（2）抗干擾能力差。目前安全監(jiān)控系統(tǒng)易受井下特殊環(huán)境影響，抗干擾能力較差，出現(xiàn)誤報(bào)警概率較高。

（3）巡檢周期長(zhǎng)，傳輸距離短。安全監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)有待提高，如系統(tǒng)的巡檢周期、異地?cái)嚯姇r(shí)間、工作面甲烷傳感器的傳輸距離等。系統(tǒng)巡檢周期已到臨界。

（4）現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力差。安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)均為有線(xiàn)傳輸，受生產(chǎn)環(huán)境條件影響，在采掘面等生產(chǎn)條件有限的區(qū)域，布線(xiàn)困難，線(xiàn)纜極易受到損壞。

3 實(shí)施方案

3.1 成立技術(shù)攻關(guān)小組

成立安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)研究領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)改造工作。

3.2 確定升級(jí)改造原則

（1）規(guī)范性原則。升級(jí)后的安全監(jiān)控系統(tǒng)全面滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求。

（2）穩(wěn)定、可靠、成熟的原則。升級(jí)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)軟件能夠同時(shí)兼容原系統(tǒng)的各類(lèi)傳感器，同時(shí)能夠接收模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)新老系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡。

（3）投資最優(yōu)化原則。升級(jí)期間，充分利用已有系統(tǒng)設(shè)備，在滿(mǎn)足相關(guān)要求的情況下實(shí)現(xiàn)投資最優(yōu)化。

3.3 確定升級(jí)改造項(xiàng)目

擬將原系統(tǒng)升級(jí)改造為KJ70X。在升級(jí)改造依據(jù)與原則的指導(dǎo)下主要的改造項(xiàng)目有：地面服務(wù)器升級(jí)、安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件升級(jí)、更換傳感器、分站。

3.4 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)安裝完成后進(jìn)行分級(jí)報(bào)警測(cè)試、邏輯報(bào)警測(cè)試、數(shù)據(jù)測(cè)試、加密數(shù)據(jù)測(cè)試、軟件操作測(cè)試。

4 改造實(shí)施

4.1 地面系統(tǒng)構(gòu)建

（1）安裝地面核心交換機(jī)。

（2）在調(diào)度室安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)終端，包括工控機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、聲光報(bào)警、短信收發(fā)裝置、雙擊熱備等。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)終端、服務(wù)器與核心交換機(jī)的連接。

4.2 井上、下環(huán)網(wǎng)搭建

分別在地面機(jī)房、副暗斜井絞車(chē)房、矸石井絞車(chē)房、-530m中央變電所、四采集運(yùn)巷移變處、六采變電所、四采上變電所、四采泵房等地點(diǎn)安裝交換機(jī)并形成獨(dú)立的千兆環(huán)網(wǎng)。

4.3 分站及傳感器接入

（1）安全監(jiān)測(cè)人員將需要下井使用的傳感器、分站先在地面監(jiān)測(cè)設(shè)備維修室進(jìn)行安裝調(diào)試，設(shè)備合格且穩(wěn)定運(yùn)行24h后，方可下井安裝。

（2）在原分站位置安裝新的分站，并從分站開(kāi)始至工作面敷設(shè)一條四芯監(jiān)測(cè)線(xiàn)纜，將甲烷傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、粉塵傳感器、風(fēng)門(mén)傳感器、饋電傳感器并聯(lián)安裝在監(jiān)測(cè)線(xiàn)上，利用分站的備用電源對(duì)各傳感器進(jìn)行調(diào)試。

（3）調(diào)試成功后，利用檢修停電時(shí)間，將老系統(tǒng)分站電源、主線(xiàn)甩掉，將新分站接入電源和主線(xiàn)。

（4）將分站接入傳輸主線(xiàn)后，聯(lián)系地面監(jiān)測(cè)中心站，設(shè)置分站的傳輸?shù)刂?，接收新分站傳輸?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定上傳。

（5）整個(gè)入網(wǎng)過(guò)程用時(shí)不足10min，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)不中斷，對(duì)生產(chǎn)無(wú)影響。

4.4 系統(tǒng)測(cè)試

（1）分級(jí)報(bào)警測(cè)試。通過(guò)對(duì)井下傳感器進(jìn)行調(diào)校，分別按照濃度值大小、報(bào)警時(shí)間等測(cè)試分級(jí)報(bào)警功能。

（2）邏輯報(bào)警測(cè)試。通過(guò)設(shè)置任意傳感器邏輯關(guān)系，然后針對(duì)邏輯關(guān)系進(jìn)行反向調(diào)校，查看系統(tǒng)界面邏輯報(bào)警功能是否正常。

（3）數(shù)據(jù)測(cè)試。檢查數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)格式及定期調(diào)校界面，通過(guò)修改調(diào)校時(shí)間，測(cè)試傳感器未調(diào)校報(bào)警提示功能。

（4）加密數(shù)據(jù)測(cè)試。檢查歷史加密數(shù)據(jù)，通過(guò)加密公鑰驗(yàn)證加密存儲(chǔ)功能。

（5）軟件操作測(cè)試。軟件操作界面切換無(wú)卡頓，操作界面人性化設(shè)計(jì)，便于人員操作。

5 結(jié)論

在對(duì)原有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行對(duì)比，保留系統(tǒng)中符合要求的部分，對(duì)不符合要求的部分進(jìn)行改造，達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

傳感器傳輸采用數(shù)字傳輸，實(shí)現(xiàn)一條四芯通訊線(xiàn)纜最多可帶12臺(tái)傳感器，單個(gè)傳感器傳輸最大距離為3km，分別是老系統(tǒng)的2倍。升級(jí)后的傳感器功耗降低約20%～60%。

智能模擬量傳感器具有類(lèi)型、狀態(tài)、故障自識(shí)別功；能對(duì)未按照規(guī)定時(shí)間調(diào)校的傳感器進(jìn)行識(shí)別并報(bào)警。

系統(tǒng)具有分級(jí)控制功能，可自由設(shè)置多級(jí)報(bào)警，由用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域斷電設(shè)置功能，用戶(hù)可根據(jù)需要對(duì)控制區(qū)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，根據(jù)設(shè)置對(duì)關(guān)聯(lián)區(qū)域進(jìn)行快速斷電。

智能模擬量傳感器具有類(lèi)型、狀態(tài)、故障自識(shí)別功能，調(diào)校狀態(tài)識(shí)別提醒功能，對(duì)未按照規(guī)定時(shí)間調(diào)校的傳感器進(jìn)行識(shí)別并報(bào)警。