曹 雷 王廣生 沈浩宇

（濟(jì)寧何崗煤礦，山東 濟(jì)寧 272118 ）

1 礦井概況

濟(jì)寧何崗煤礦位于濟(jì)寧煤田東北部，井田面積14.69km2。礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等，可采、局部可采煤層為3上、3下、6、16上、17煤層，主采煤層為3上、3下煤層?？刹煞秶鷥?nèi)3上煤層平均厚度1.79m，3下煤層平均厚度1.32m。礦井采用立井開拓，通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法為抽出式，副井進(jìn)風(fēng)，主井兼作回風(fēng)井。礦井設(shè)兩個水平，一水平已回采結(jié)束，現(xiàn)二水平生產(chǎn)，采煤工作面采用長壁后退式采煤法，炮采工藝，全部垮落法管理頂板。核定生產(chǎn)能力45萬t/a。

2 升級依據(jù)

（1）《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)〈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 )；

（2）《山東煤礦安全監(jiān)察局關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)國家煤礦安監(jiān)局〈煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案〉的通知》（魯煤監(jiān)技裝〔2017〕13號）；

（3）《山東煤礦安全監(jiān)察局關(guān)于印發(fā)山東煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的通知》（魯煤監(jiān)技裝〔2017〕70號）；

（4）《關(guān)于做好煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工作的通知》（魯煤監(jiān)技裝〔2018〕24號；

（5）山東煤礦安全監(jiān)察局2018年3月31日全省煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造專題會議會議精神。

3 實(shí)施情況

KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)是對煤礦安全生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與控制的系統(tǒng)軟件。它具有系統(tǒng)定義、數(shù)據(jù)采集、動態(tài)顯示、系統(tǒng)自檢圖、模擬圖顯示、二次數(shù)據(jù)處理、實(shí)時記錄、曲線報表、網(wǎng)絡(luò)共享、瓦斯抽放、核子秤計量、風(fēng)機(jī)監(jiān)測等多種功能。系統(tǒng)由地面中心站、服務(wù)器、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、信息查看終端、傳輸系統(tǒng)、智能分站、各種安全生產(chǎn)參數(shù)監(jiān)測傳感器、斷電器、報警器等設(shè)備組成。其中中心站、服務(wù)器、信息查看終端等設(shè)備運(yùn)行在地面；信息傳輸網(wǎng)絡(luò)連通地面及煤礦井下設(shè)備；傳感器、斷電器、報警器等設(shè)備運(yùn)行在煤礦井下。主要機(jī)構(gòu)設(shè)計為中心站—信息傳輸網(wǎng)絡(luò)—智能分站—傳感器。如圖1所示。

圖1 KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

3.1 安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級

3.1.1 傳輸網(wǎng)絡(luò)的升級

礦井地面中心站與井下分站之間的主傳輸網(wǎng)絡(luò)升級改造為千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，分站升級為具有以太網(wǎng)接口的新型監(jiān)控分站，模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用RS485傳輸方式；無線傳輸采用RFID方式。地面主傳輸設(shè)備由通訊接口裝置更換為工業(yè)級千兆核心交換機(jī)，地面核心交換機(jī)與井下防爆型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過光纖進(jìn)行傳輸；監(jiān)控分站與防爆型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間也采用光纖通訊。完全實(shí)現(xiàn)井下設(shè)備之間的數(shù)字化通訊。

3.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的升級

KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)對顯示界面和功能進(jìn)行了全面優(yōu)化，簡化了操作步驟和操作難度，增加了幫助功能，使用人員可在軟件幫助下，按步驟操作，達(dá)到專業(yè)人員的操作和維護(hù)能力。具備分級報警、邏輯報警以及區(qū)域斷電的功能，可依據(jù)甲烷濃度、一氧化碳濃度以及主通風(fēng)機(jī)故障三種不同的參數(shù)設(shè)定分級報警，并為每一個參數(shù)設(shè)定相應(yīng)的分級條件和標(biāo)準(zhǔn)。具備多傳感器關(guān)聯(lián)設(shè)置功能，能夠?qū)崟r進(jìn)行多傳感器區(qū)域關(guān)聯(lián)報警判斷，由此實(shí)現(xiàn)區(qū)域報警和分級報警功能。

對于每一臺接入分站的傳感器，系統(tǒng)會進(jìn)行自動識別；定義測點(diǎn)時，如果和現(xiàn)場安裝的傳感器不符，軟件會進(jìn)行報警提示；當(dāng)井下使用的傳感器到達(dá)標(biāo)校時間時，軟件會自動進(jìn)行提示，提醒維護(hù)人員對傳感器進(jìn)行標(biāo)校，并自動識別傳感器是否進(jìn)行了標(biāo)校。各個子系統(tǒng)在井下融合，數(shù)據(jù)采集后，可通過具備大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用功能的新版安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析。

新版軟件系統(tǒng)采用RSA加密算法，具有加密存儲功能，對采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域的瓦斯超限、報警、斷電信息可進(jìn)行加密存儲。軟件采用國家安監(jiān)局提供的密鑰對安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密，不具有解密功能，只有通過安監(jiān)局（集團(tuán)安全部門）的解密密鑰才能查看加密數(shù)據(jù)。有利于安全監(jiān)管監(jiān)察和企業(yè)安全管理，確保數(shù)據(jù)無法被破解篡改。

升級后KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見表1。

新型KJ66X-F礦用本安型分站為數(shù)字化傳輸新型分站（圖2、圖3）。采用新型模塊化設(shè)計，通訊接口采用RS485或工業(yè)以太網(wǎng)傳輸方式，模擬量/開關(guān)量接口自適應(yīng)各類信號來源（RS485），新安裝的系統(tǒng)或傳感器采用RS485智能總線傳輸，之前安裝的系統(tǒng)設(shè)備還可以繼續(xù)使用，解決了新的標(biāo)準(zhǔn)要求和已安裝設(shè)備的兼容性?？蓪?shí)現(xiàn)對傳感器遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程查看設(shè)備狀態(tài)信息等功能，有效提升傳感器、斷電器等設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力，解決了安全監(jiān)控系統(tǒng)的“誤報、誤控”現(xiàn)象。

根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)要求，北京華夏仙島測控科技有限公司研發(fā)了一整套智能型傳感器，新的KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模擬量傳感器數(shù)字化全覆蓋，數(shù)字量傳感器大部分覆蓋的情況。

表1 KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

圖2 新型光、電綜合通訊板

圖3 新型KJ66X-F礦用本安型分站

3.1.3 新型傳感器技術(shù)的應(yīng)用

北京華夏仙島測控科技有限公司自主生產(chǎn)的激光甲烷傳感器采用半導(dǎo)體激光吸收光譜檢測（TDLAS）技術(shù)，根據(jù)檢測激光通過氣室后的損失能量，進(jìn)而計算出甲烷的濃度。激光甲烷傳感器具有實(shí)時測量、準(zhǔn)確度高、選擇性好、無需經(jīng)常標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于煤礦井下甲烷氣體的檢測。

有線傳輸在之前的安全監(jiān)控系統(tǒng)中一直是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈ㄒ环绞?，但昂貴的電纜費(fèi)用、高額的人工敷設(shè)成本、回收成本和維護(hù)成本給管理者造成了沉重負(fù)擔(dān)。北京華夏仙島測控科技有限公司在KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)中引入了無線傳輸，開發(fā)了系列無線產(chǎn)品，開啟了監(jiān)控系統(tǒng)有線與無線傳輸技術(shù)有機(jī)融合的先河。

3.2 GIS系統(tǒng)融合聯(lián)動的應(yīng)用

智能動態(tài)顯示系統(tǒng)RED-GIS?是華夏天信智能物聯(lián)股份有限公司自主產(chǎn)權(quán)的三維GIS系統(tǒng)，相對于其他GIS系統(tǒng)具有知識產(chǎn)權(quán)自主、擴(kuò)展功能強(qiáng)、數(shù)據(jù)量不受限、井下全景展示等優(yōu)點(diǎn)。將煤礦的礦產(chǎn)資源與地理信息等，采用全新技術(shù)手段，以三維、全景可視化等多種方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，實(shí)時展現(xiàn)井下狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人員、設(shè)備的精準(zhǔn)定位，是遠(yuǎn)程開采、安全監(jiān)測監(jiān)控、應(yīng)急救援的智能化基礎(chǔ)平臺。RED-GIS?可將礦山的真實(shí)環(huán)境下實(shí)際的生產(chǎn)狀況數(shù)字化，并在數(shù)字化的基礎(chǔ)上創(chuàng)建三維全景模型。在RED-GIS?平臺上實(shí)現(xiàn)井下人員、環(huán)境、設(shè)備的定位及展示，同時實(shí)現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、應(yīng)急廣播、電力系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、應(yīng)急救援等系統(tǒng)的融合及聯(lián)動。

4 結(jié)論

本著“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)”的指導(dǎo)思想，根據(jù)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)要求，通過升級改造煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，完成對礦井的環(huán)境監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集分析等功能，實(shí)現(xiàn)了煤礦企業(yè)監(jiān)測管理的一體化及標(biāo)準(zhǔn)化，提高了礦井安全生產(chǎn)管理水平，整體提升了礦井自動化水平。新版KJ66X安全監(jiān)控系統(tǒng)通過對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，可以提早預(yù)知礦井采區(qū)或采面的安全程度，在危險出現(xiàn)時，系統(tǒng)能夠融合聯(lián)動其他系統(tǒng)，如調(diào)度通訊系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、語音廣播系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等。多元融合和信息的共享，提高了煤礦安全預(yù)測預(yù)警水平，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測監(jiān)控信息的深度分析和綜合利用。支持安全監(jiān)管監(jiān)察，促進(jìn)了煤礦企業(yè)合理有效使用安全監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮了安全監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要作用，提升了井下日常安全生產(chǎn)技術(shù)保障水平。

圖4 RED-GIS系統(tǒng)與人員定位的融合

圖5 RED-GIS系統(tǒng)與語音廣播系統(tǒng)的融合

圖6 RED-GIS系統(tǒng)與安全監(jiān)控系統(tǒng)的融合