王晉鋒

（山西煤炭運銷集團(tuán)裕興煤業(yè)，山西 高平 048403）

1 煤礦現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)評估

裕興煤業(yè)有限公司核定生產(chǎn)能力為90 萬t/年，現(xiàn)有一套KJ340 型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要用來檢測甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度以及局部通風(fēng)機(jī)、皮帶和水泵的開停狀態(tài)等。礦井于2011 年安設(shè)一套井下人員定位考勤管理系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主備機(jī)、傳輸接口、定位分站、讀卡器、識別卡等組成。同時，礦井安設(shè)有HL-TKB19 型有線通信系統(tǒng)、KT338 型語音廣播系統(tǒng)、KT105A 型無線通信系統(tǒng)。在升級改造之前對礦井現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)進(jìn)行了評估，現(xiàn)有的系統(tǒng)存在以下問題：

（1）現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)未實現(xiàn)多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合，專網(wǎng)運行，信息孤島，預(yù)警弱，系統(tǒng)間聯(lián)動不足，海量數(shù)據(jù)未充分利用。如：監(jiān)控系統(tǒng)無法實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、人員定位、應(yīng)急廣播、視頻監(jiān)測等系統(tǒng)的融合，不支持系統(tǒng)之間的應(yīng)急聯(lián)動。

（2）信息傳輸抗電磁干擾能力差，穩(wěn)定性、可靠性不高，易受到水、塵的影響，抗人為干擾能力差?，F(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)部分分站、傳感器未通過抗電磁干擾能力實驗，且未取得抗干擾實驗相關(guān)的安標(biāo)認(rèn)證。

（3）系統(tǒng)功能不完善。現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)就地斷電、報警和異地斷電功能，具備區(qū)域斷電功能，不具備分級報警和邏輯報警功能；具備部分自診斷、自評估功能，但傳感器設(shè)置與定義檢查、井下監(jiān)控設(shè)備故障自診斷、軟件故障自診斷等功能達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)性能指標(biāo)不達(dá)標(biāo)?，F(xiàn)有系統(tǒng)傳感器采用頻率或電流信號傳輸數(shù)據(jù)，未建立工業(yè)以太網(wǎng)及實現(xiàn)完全數(shù)字化，模擬量傳感器與分站之間采用頻率信號傳輸方式。

2 升級改造方案設(shè)計

升級改造的前提是搭建一套煤礦安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合平臺，將安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、應(yīng)急廣播通訊系統(tǒng)在地面集成、匯聚到融合系統(tǒng)，實現(xiàn)多系統(tǒng)集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享。多系統(tǒng)融合平臺架構(gòu)如圖1 所示。系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)格式/協(xié)議的接入，包括TXT、OPC、API 等格式，并可為其他相關(guān)系統(tǒng)提供所需數(shù)據(jù)。

圖1 安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合平臺的搭建

在搭建多系統(tǒng)融合平臺的前提下，依據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》要求：系統(tǒng)主干網(wǎng)應(yīng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，傳輸數(shù)字化，支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合，因此，為實現(xiàn)升級改造必須為煤礦建設(shè)一個安全監(jiān)控專用的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸線路：采用MGTSV-12B 光纜，光纜從調(diào)度機(jī)房核心交換機(jī)經(jīng)副井至中央變電所KJJ18 礦用本安型千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，從中央變電所沿軌道運輸大巷至二采區(qū)配電點KJJ18 礦用本安型千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，從二采區(qū)沿膠帶運輸大巷經(jīng)主井口至地面洗煤廠KJJ18 礦用本安型千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，最后從地面洗煤廠至調(diào)度機(jī)房核心交換機(jī)，形成工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。然后以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為媒介，將業(yè)務(wù)終端、顯示終端、數(shù)據(jù)中心、移動應(yīng)用、井下各監(jiān)測分站、各系統(tǒng)模塊整合，實現(xiàn)安全監(jiān)測、人員定位、應(yīng)急廣播、視頻監(jiān)測等系統(tǒng)的融合，達(dá)到系統(tǒng)之間的信息共享及應(yīng)急聯(lián)動。

根據(jù)搭建的多系統(tǒng)融合平臺及架構(gòu)設(shè)計，選用山西陽光三極公司研發(fā)的KJ340X 型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計安全監(jiān)控多系統(tǒng)融合拓?fù)鋱D，如圖2所示。

圖2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3 KJ340X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的安裝使用

3.1 安裝及維護(hù)

必須先完成系統(tǒng)軟件、環(huán)網(wǎng)的建設(shè)，再按片區(qū)完成分站、電源、傳感器的更換工作。具體步驟如下：第一步是建設(shè)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)專用千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)；第二步為了不中斷安全監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行及數(shù)據(jù)上傳，在監(jiān)控室搭建新的安全監(jiān)控系統(tǒng)平臺，新舊兩套軟件系統(tǒng)并列運行，并生成數(shù)據(jù)上傳至上級監(jiān)管部門；第三步是分階段、分區(qū)域進(jìn)行分站、電源、傳感器的更換，優(yōu)先改造不具有斷電控制功能區(qū)域的分站及傳感器，再改造采掘工作面的分站、電源、傳感器，逐步接入新系統(tǒng)；第四步是對接人員管理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)等，實現(xiàn)多系統(tǒng)的融合及聯(lián)動；第五步是貫穿整個安裝過程的調(diào)試、校核及維護(hù)管理工作。

3.2 升級后的使用效果

升級后的系統(tǒng)符合《煤礦安全規(guī)程》及國家煤礦安監(jiān)局印發(fā)的《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。系統(tǒng)具有融合功能，實現(xiàn)人員定位、廣播、通訊、視頻監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控及電力監(jiān)控等系統(tǒng)的融合交互，實現(xiàn)應(yīng)急聯(lián)動，聯(lián)動關(guān)系可根據(jù)實際情況設(shè)置。系統(tǒng)實現(xiàn)“一礦一圖”功能，集成煤礦安全環(huán)境狀況各方面的信息于一個界面，直觀展示煤礦安全生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測實時數(shù)據(jù)及變化趨勢，滿足安全管理需要。

系統(tǒng)可接入分站數(shù)量最大255 臺，每臺分站可配接傳感器最大32 個，系統(tǒng)最大測點數(shù)8160 點；系統(tǒng)巡檢周期小于10s，本地斷電時間小于2s，異地斷電時間小于20s；分站具有遠(yuǎn)距離供電功能，最大距離不小于6km；系統(tǒng)采用全數(shù)字傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高，抗干擾能力強(qiáng)，有線支持以太網(wǎng)、RS485、CAN 傳輸方式，無線支持Zigbee；系統(tǒng)已通過抗電磁干擾試驗；系統(tǒng)具有分級報警和邏輯報警功能；具有就地斷電功能和異地斷電功能，并加強(qiáng)了饋電狀態(tài)監(jiān)測，提高斷電的可靠性；系統(tǒng)具備定期的自診斷、自評估功能，具備分級報警、邏輯報警、就地斷電、異地斷電等功能。

4 結(jié)語

安全監(jiān)控系統(tǒng)作為煤礦信息化的基礎(chǔ)將得到越來越多的關(guān)注和重視。一些老舊礦井現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)不達(dá)標(biāo)，推倒重建的成本高、工期長。裕興煤業(yè)有限公司對原有的安全監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行多系統(tǒng)融合，利用新技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行升級改造，取得了良好的應(yīng)用效果，同時控制了成本，縮短了工期，為礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化改造提供了新的思路及成功經(jīng)驗。