王 森 邊宗森

（淄博王莊煤礦有限公司，山東 淄博 255400）

1 公司簡(jiǎn)介

淄博王莊煤礦有限公司,原名淄博市王莊煤礦，位于淄博市臨淄區(qū)人民路898號(hào)，隸屬于淄博市臨淄區(qū)經(jīng)信局，為臨淄區(qū)屬國(guó)有獨(dú)資企業(yè)，上級(jí)企業(yè)為淄博九合礦業(yè)有限公司。該礦于1984年建礦，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力21萬(wàn)t/a。2015年經(jīng)機(jī)械化提能改造，于當(dāng)年8月份經(jīng)山東省煤炭局批準(zhǔn)，生產(chǎn)能力調(diào)整為35萬(wàn)t/a。2011年由山東省發(fā)展改革委員會(huì)以《關(guān)于淄博市王莊煤礦煤炭產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造項(xiàng)目的核準(zhǔn)意見(jiàn)》（魯發(fā)改能交〔2011〕1078號(hào)）文件核準(zhǔn)45萬(wàn)t/a產(chǎn)業(yè)升級(jí)項(xiàng)目。礦井為低瓦斯礦井，水文地質(zhì)條件中等，立井提升，主井配備箕斗擔(dān)負(fù)提煤，副井配備寬、窄罐籠擔(dān)負(fù)提人、提物?，F(xiàn)礦井已進(jìn)入試運(yùn)轉(zhuǎn)階段。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)改造概況

（1）2016年12月29日，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》后，該礦即著手考察準(zhǔn)備進(jìn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)改造。2017年8月8日，山東煤礦安全監(jiān)察局下發(fā)了《山東煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》（魯煤監(jiān)技裝〔2017〕70號(hào)），明確提出“多系統(tǒng)的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。新建礦井必須采用井下融合方式”。

（2）2017年8月15日，該礦與重慶菲莫科技有限公司簽訂《淄博市王莊煤礦45萬(wàn)t/a產(chǎn)業(yè)升級(jí)項(xiàng)目安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)購(gòu)置及安裝合同》，2017年10月4日重慶菲莫科技有限公司到礦開(kāi)始安裝，12月10日完成設(shè)備安裝并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

（3）重慶菲莫科技有限公司的KJ912X安全監(jiān)控系統(tǒng)提供基于“一線式”系統(tǒng)架構(gòu)和全數(shù)字智能傳感器等現(xiàn)場(chǎng)終端的系統(tǒng)解決方案。采用“一網(wǎng)一站一線一標(biāo)準(zhǔn)”的系統(tǒng)架構(gòu)和全數(shù)字式傳感器。這種新架構(gòu)使得系統(tǒng)傳輸和處理的數(shù)據(jù)量大，效率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，維護(hù)方便，全系統(tǒng)投入成本更低，安全管控更加有效。

① “一網(wǎng)”，指萬(wàn)兆/千兆光纖以太環(huán)網(wǎng)，支持相交環(huán)、相切環(huán)及環(huán)中環(huán)，傳輸和處理數(shù)據(jù)量大，效率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高；

② “一站”，指多媒體交換機(jī)（綜合分站），多媒體交換機(jī)的應(yīng)用，使得系統(tǒng)使用的設(shè)備數(shù)量大大降低，取消了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的各種各樣的分站；

③ “一線”，指高效實(shí)時(shí)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，多主并發(fā)主動(dòng)上報(bào)方式，效率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并具有容錯(cuò)及故障節(jié)點(diǎn)自隔離功能，可靠性更高；

④ “一標(biāo)準(zhǔn)”，指統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化礦山系統(tǒng)協(xié)議，是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化礦山”、“智慧礦山”的前提，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將具有十分重要的意義。

其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

該技術(shù)最終可以通過(guò)一根普通礦用通訊電纜，快速低成本實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位管理、廣播對(duì)講系統(tǒng)、有線/無(wú)線系統(tǒng)互聯(lián)和多種自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用。

（4）該礦KJ912X安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)安裝位置為1003和4005兩個(gè)采煤工作面、4007軌道順槽等5個(gè)掘進(jìn)工作面及井下中央大泵房、一采區(qū)變電所、一采區(qū)避難硐室等機(jī)電硐室，共安裝交換機(jī)8臺(tái)、甲烷傳感器44臺(tái)、溫度傳感器24臺(tái)、風(fēng)筒風(fēng)量開(kāi)關(guān)傳感器5臺(tái)、設(shè)備開(kāi)停傳感器18臺(tái)、主要通風(fēng)機(jī)開(kāi)停4臺(tái)、斷電控制器19臺(tái)、語(yǔ)音風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)傳感器26套、煙霧傳感器7臺(tái)、風(fēng)速傳感器3臺(tái)、負(fù)壓傳感器2臺(tái)、液位傳感器2臺(tái)、濕度傳感器2臺(tái)、氧氣傳感器10臺(tái)、一氧化碳傳感器17臺(tái)、二氧化碳傳感器6臺(tái)、粉塵傳感器11臺(tái)、電源22臺(tái)、人員定位讀卡器47臺(tái)、應(yīng)急廣播20個(gè)、降雨量觀測(cè)器1套。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

KJ912X安全監(jiān)控系統(tǒng)采用底層融合方式進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)甲烷傳感器超限報(bào)警時(shí)，應(yīng)急廣播立即聯(lián)動(dòng)播送超限信息，人員定位讀卡器和識(shí)別卡發(fā)出聲光報(bào)警。現(xiàn)在該礦安全監(jiān)控系統(tǒng)與應(yīng)急廣播系統(tǒng)、人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行基本正常。

3 KJ912X礦山監(jiān)控定位廣播信息系統(tǒng)創(chuàng)新性

3.1 全數(shù)字化系統(tǒng)

基于數(shù)字化系統(tǒng)，它的可靠性更高，全數(shù)字化系統(tǒng)是編碼傳輸，本身就有容錯(cuò)的機(jī)制，抗干擾能力更強(qiáng)。

3.2 新型分布式總線結(jié)構(gòu)

采用了新型的體系結(jié)構(gòu)，利用多媒體交換機(jī)和數(shù)字式總線傳感器以及多功能的物聯(lián)網(wǎng)控制器，不但高效地實(shí)現(xiàn)了全礦的監(jiān)測(cè)監(jiān)控和通訊聯(lián)絡(luò)，并且系統(tǒng)傳輸和處理的數(shù)據(jù)量更大，速度更快，可擴(kuò)展性更強(qiáng)，系統(tǒng)的可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)，系統(tǒng)維護(hù)更簡(jiǎn)單方便，“新型分布式總線”的應(yīng)用，系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)無(wú)需重新布線。

3.3 KJ912X井下融合的應(yīng)用

基于工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的技術(shù)，快速低成本實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位管理、有線/無(wú)線系統(tǒng)互聯(lián)和多種自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了多個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)層級(jí)數(shù)據(jù)融合。

3.4 “無(wú)主站異地交叉控制”技術(shù)

傳統(tǒng)礦山系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)異地交叉控制時(shí)（比如異地交叉斷電），必須經(jīng)過(guò)主站中轉(zhuǎn)，在特殊情況下無(wú)法保證控制有效性，本系統(tǒng)利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線各節(jié)點(diǎn)之間可自由通信的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)主站異地交叉控制，更加安全、可靠、實(shí)時(shí)。

3.5 “多媒體調(diào)度指揮”技術(shù)

綜合利用新一代系統(tǒng)的多媒體技術(shù)，融合有線無(wú)線通訊、環(huán)境測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、人員定位管理數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等信息，可以方便地實(shí)現(xiàn)礦山多媒體調(diào)度指揮系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)井下所有人員實(shí)時(shí)調(diào)度、監(jiān)管，安全管控更加可靠。

3.6 首創(chuàng)“標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議”在礦山的全系統(tǒng)應(yīng)用

針對(duì)國(guó)內(nèi)礦山測(cè)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，各廠家各子系統(tǒng)間相互封閉、獨(dú)立等問(wèn)題，本系統(tǒng)基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放通訊，實(shí)現(xiàn)了modbus協(xié)議在多主并發(fā)總線上的應(yīng)用，在系統(tǒng)基礎(chǔ)層面實(shí)現(xiàn)信息的融合、互聯(lián)互通。

3.7 “電源管理”技術(shù)

首次在隔爆兼本安型電源箱中增加了備用電源管理技術(shù)，可讓備用電源按控制邏輯充電放電，一改過(guò)去不停電就不放電的弊端。該技術(shù)大大延長(zhǎng)了備用電源的壽命，同時(shí)將備用電源的工作參數(shù)上傳至地面，使電源受控，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.8 “高頻采樣”技術(shù)

數(shù)字式智能傳感器的高頻采樣功能，在數(shù)據(jù)臨界點(diǎn)可實(shí)施快速高分采樣，保證了數(shù)據(jù)樣本的有效性，不但有利于事后還原現(xiàn)場(chǎng)，而且為將來(lái)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

3.9 “傳感器自動(dòng)識(shí)別”技術(shù)

傳感器自動(dòng)上傳類(lèi)型量程，即使因地面中心站軟件配置錯(cuò)誤也不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)誤報(bào)，并人性化提示與井下所接傳感器類(lèi)型不一致。有效控制因操作不當(dāng)導(dǎo)致誤報(bào)問(wèn)題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.10 “傳感器自診斷”技術(shù)

豐富的自診斷故障代碼，如：信號(hào)中斷、地址沖突、未標(biāo)校、元件斷線、設(shè)備未定義等，均提供對(duì)應(yīng)的診斷代碼，有效解決系統(tǒng)維護(hù)故障分析的難點(diǎn)，起到故障定位、系統(tǒng)提示的作用，有效減少人力及物力。

4 安全監(jiān)控系統(tǒng)改造后實(shí)施效益

4.1 系統(tǒng)投入少

KJ912X礦山監(jiān)控定位廣播信息系統(tǒng)無(wú)分站設(shè)計(jì)，減少線纜投入、交換機(jī)投入、分站投入，建設(shè)成本降低。

4.2 維護(hù)量小

（1）設(shè)備使用數(shù)量少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，易管理；

（2）新型總線結(jié)構(gòu)，沒(méi)有“蜘蛛網(wǎng)”的煩惱，使用線纜少；

（3）全數(shù)字化設(shè)備的穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，設(shè)備自檢、故障自動(dòng)報(bào)警，調(diào)校自動(dòng)提醒；

（4）通過(guò)設(shè)備混掛的方式，人員可快速地查找故障所在位置，并進(jìn)行維修。

4.3 管控更加可靠

KJ912X礦山監(jiān)控定位廣播信息系統(tǒng)將原有的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)以及應(yīng)急廣播通信系統(tǒng)進(jìn)行底層數(shù)據(jù)融合，減少了部門(mén)間的磨合，減少人力的投入，安全管控更加可靠。

4.4 減人增效

綜合利用系統(tǒng)的可視化和自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)真正的“無(wú)人值守”功能，大大減少井下作業(yè)人數(shù)。

高效的數(shù)據(jù)采集和傳輸，可將各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)、視頻同步傳送，更加有利于對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握、管理和控制。

人員定位系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，緊急情況下可以高效組織人員撤離。