王 磊 楊 偉

（兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦，山東 濟(jì)寧 272102）

1 前言

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)颅h(huán)境參數(shù)和設(shè)備的安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)異常信息進(jìn)行報(bào)警，對(duì)煤礦災(zāi)害事故監(jiān)測(cè)、辨識(shí)、預(yù)警以及隱患進(jìn)行排查治理，對(duì)提升煤礦管理水平發(fā)揮著重要意義。興隆莊煤礦在用的KJ95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，已累計(jì)運(yùn)行21年，能夠滿(mǎn)足煤礦的安全需要,但與《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》的要求相比存在許多不足。因此，有必要對(duì)興隆莊煤礦在用安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。通過(guò)新技術(shù)、新裝備的應(yīng)用，提高安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)性能和安全可靠性，適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要，促進(jìn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控多元融合和信息共享，提高礦井安全預(yù)測(cè)預(yù)警水平，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息的深度分析和綜合利用。

2 原有安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

隨著礦井機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化水平的提升，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在礦井安全生產(chǎn)中的地位越來(lái)越高，但是與《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》的要求相比存在以下問(wèn)題：

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性有待提高。抗電磁干擾能力低；防護(hù)等級(jí)低，遇淋水等誤報(bào)警；模擬信號(hào)易受傳輸線(xiàn)路干擾、冒大數(shù)、偽數(shù)據(jù)等。

（2）由于模擬傳輸信號(hào)不能復(fù)用，每個(gè)傳感器必須通過(guò)一條獨(dú)立電纜與分站信號(hào)傳輸，布線(xiàn)量大。

（3）通信協(xié)議不規(guī)范，井下各系統(tǒng)單獨(dú)布線(xiàn)，無(wú)融合功能，重復(fù)敷設(shè)電纜，不能共線(xiàn)共攬，不能進(jìn)行應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。

（4）功能不完善，性能不高。智能化低不能自診斷，偽數(shù)據(jù)標(biāo)注，調(diào)校提醒；容易篡改數(shù)據(jù)；備用電源時(shí)間短；模擬量傳輸誤差大；巡檢周期長(zhǎng)顯示數(shù)據(jù)為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；異地?cái)嚯姇r(shí)間2倍巡檢周期。

（5）催化原件傳感器性能差，穩(wěn)定性差，標(biāo)校周期短，浪費(fèi)大量人力。

3 升級(jí)改造內(nèi)容

根據(jù)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，本著經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、總體規(guī)劃、分步實(shí)施最終實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡的原則，分步進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)改造，結(jié)合礦井的自身?xiàng)l件和特點(diǎn)，采用新舊兩套系統(tǒng)并行運(yùn)行的方式進(jìn)行升級(jí)改造。對(duì)不同的采區(qū)，逐一在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成升級(jí)。

圖1 安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

（1）地面部分：為了確保煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理時(shí)效和安全，地面部分建設(shè)一套軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)。主要包含監(jiān)控主備機(jī)、數(shù)據(jù)融合服務(wù)器、短信收發(fā)平臺(tái)和監(jiān)控系統(tǒng)軟件等，并安裝大容量數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server2012標(biāo)準(zhǔn)版。實(shí)現(xiàn)工業(yè)環(huán)網(wǎng)和辦公網(wǎng)內(nèi)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與WEB發(fā)布，組建多系統(tǒng)融合平臺(tái)、GIG展示，實(shí)現(xiàn)“一礦一圖”。軟件全面升級(jí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自診斷、自評(píng)估、數(shù)據(jù)加密，標(biāo)校提醒、分級(jí)報(bào)警等功能。

（2）傳輸部分：為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、異地?cái)嚯姇r(shí)間及提高數(shù)據(jù)傳輸效率，系統(tǒng)主傳輸依靠工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，傳感器、執(zhí)行器采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的無(wú)主采集架構(gòu)方式（如圖1）。該架構(gòu)通信方式區(qū)別于傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)作為巡檢主機(jī)的傳輸方式，采用多主結(jié)構(gòu)、事件主動(dòng)上傳、傳輸壓縮算法機(jī)制，縮短系統(tǒng)的巡檢周期和異地?cái)嚯姇r(shí)間，實(shí)現(xiàn)窄帶優(yōu)先傳輸和斷線(xiàn)續(xù)傳。其特性代表了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

（3）井下設(shè)備部分：為了滿(mǎn)足國(guó)家和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、文件的要求，對(duì)井下設(shè)備實(shí)施按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)分采區(qū)更換升級(jí)的原則。傳感器全部更換，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，提升防護(hù)等級(jí)及抗干擾能力，采用具有即插即用、在線(xiàn)標(biāo)校、故障診斷、地址重復(fù)提醒的分體式設(shè)計(jì)智能傳感器，并在采掘頭面使用先進(jìn)的低功耗激光甲烷傳感器、多參數(shù)傳感器。電源更換升級(jí)，增加在線(xiàn)管理功能，電壓、電流、電量實(shí)時(shí)上傳，并增加了電池容量和帶載能力，備用電源能維持?jǐn)嚯姾笳９╇姇r(shí)間由2h提升到4h，保證監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

4 升級(jí)改造取得效果

（1）數(shù)字式智能傳感器及低功耗激光甲烷傳感器的使用，提高了安全監(jiān)控系統(tǒng)的性能和安全可靠性，有效地解決了運(yùn)行不穩(wěn)定、冒大數(shù)等問(wèn)題；井下無(wú)主分布式控制策略，使分站與地面主機(jī)失聯(lián)時(shí)仍能夠異地?cái)嚯?，能夠更好地適用煤礦安全生產(chǎn)的需要。

（2）傳感器數(shù)字化傳輸，一條線(xiàn)路可串接多個(gè)傳感器，有效地減少了井下布線(xiàn)數(shù)量，傳感器模塊化設(shè)計(jì)，二次儀表便于更換維修，降低了系統(tǒng)建設(shè)維護(hù)成本。

（3）傳感器、電源、分站具有故障診斷功能，能夠幫助維修人員快速判斷故障原因，縮短排查、解決問(wèn)題時(shí)間、提升井下安全生產(chǎn)技術(shù)保障水平。

（4）應(yīng)急聯(lián)動(dòng)平臺(tái)、短信報(bào)警平臺(tái)手機(jī)客戶(hù)端的使用，能夠有效地提升礦井事故防控預(yù)警和應(yīng)急處置能力，促進(jìn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控與預(yù)測(cè)預(yù)警的一體化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的深度挖掘應(yīng)用。

（5）實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語(yǔ)音廣播系統(tǒng)的融合。并將安全監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度通訊、人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)GIS實(shí)現(xiàn)“一礦一圖”信息綜合顯示，方便應(yīng)急救援指揮人員，更直觀(guān)、便捷地了解井下情況。

（6）系統(tǒng)性能提升一個(gè)臺(tái)階，巡檢周期、異地?cái)嚯姇r(shí)間、供電距離、后備電池帶載時(shí)間、誤碼率等系統(tǒng)主要性能大幅提升。

（7）使用維護(hù)更方便，傳感器的全數(shù)字化傳輸、電源遠(yuǎn)程充放電維護(hù)管理、設(shè)備即插即用、在線(xiàn)標(biāo)校、故障診斷，大大方便了設(shè)備的安裝維護(hù)，減少了系統(tǒng)維護(hù)難度。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》的要求，興隆莊煤礦對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)，采用全新的系統(tǒng)架構(gòu)，極大提升了系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)控、人員位置監(jiān)測(cè)、應(yīng)急廣播、視頻監(jiān)控等多系統(tǒng)的融合及聯(lián)動(dòng)，提升了礦井裝備水平，為其它礦井升級(jí)改造工作提供了參考經(jīng)驗(yàn)，為煤炭行業(yè)安全監(jiān)測(cè)升級(jí)改造提供了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用依據(jù)。