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        神農(nóng)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)改造實(shí)踐

        2020-12-16 07:42:50
        山東煤炭科技 2020年11期
        關(guān)鍵詞:神農(nóng)分站斷電

        張 亮

        (山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)神農(nóng)煤業(yè)有限公司,山西 高平 046700)

        隨著國(guó)家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)要求的提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要,煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)成為煤礦日常安全管理和災(zāi)害防治不可或缺的安全裝備[1-4]。

        1 監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

        神農(nóng)煤業(yè)現(xiàn)開(kāi)采15 號(hào)煤層,自燃傾向性質(zhì)為自燃,煤塵無(wú)爆炸性。礦井現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)為KJ90NB 系統(tǒng),在地面監(jiān)控室安裝一用一備兩臺(tái)主機(jī),故障時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行切換,并進(jìn)行聲光同步報(bào)警。系統(tǒng)主要對(duì)礦井各主要生產(chǎn)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的瓦斯?jié)舛?、一氧化碳濃度、風(fēng)速、溫度、設(shè)備啟停情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控并預(yù)警。

        根據(jù)國(guó)家和山西省煤礦安全監(jiān)察局相關(guān)文件要求,神農(nóng)煤業(yè)目前的KJ90NB 型安全監(jiān)控系統(tǒng)在傳感器數(shù)據(jù)傳輸方式、硬件設(shè)備的抗電磁干擾能力、傳感器的防護(hù)等級(jí)、多網(wǎng)多系統(tǒng)融合、傳感器技術(shù)及裝備等方面均存在較大的差距,需對(duì)其監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行全部更換。

        2 系統(tǒng)改造方案

        2.1 系統(tǒng)改造

        神農(nóng)煤業(yè)本次監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用全新KJ160X 安全監(jiān)控系統(tǒng),傳感器與分站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)+CAN 總線傳輸,分站與基站之間采用以太網(wǎng)光通信傳輸;采用地面融合方式,按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式,通過(guò)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的融合;系統(tǒng)采用架構(gòu)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本次系統(tǒng)升級(jí)改造屬于全部更換改造類(lèi)型,要更換內(nèi)容包含:機(jī)房設(shè)備及軟件、傳感器、分站、基站環(huán)網(wǎng)、斷電控制器。

        2.2 升級(jí)后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        KJ160X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式處理模式,設(shè)計(jì)為分層結(jié)構(gòu),操作性強(qiáng),易于管理維護(hù),其系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1 所示,具體如下。

        (1)地面監(jiān)控中心站,采用全網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),對(duì)整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)各終端設(shè)備以及其監(jiān)測(cè)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析處理,并可對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、傳輸、共享,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各終端設(shè)備的實(shí)時(shí)控制;其網(wǎng)絡(luò)終端可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的異地共享,礦井的安全生產(chǎn)信息可以通過(guò)文本、圖形顯示,并可形成數(shù)據(jù)報(bào)表。

        (2)KT137-F1 礦用本安型基站組成千兆環(huán)網(wǎng),完成與KJ160X-F 礦用分站、地面監(jiān)控中心及數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)通訊。

        (3)KJ160X-F 礦用分站,對(duì)其所監(jiān)測(cè)的各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和預(yù)處理,并進(jìn)行分類(lèi)整理顯示,同時(shí)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警提示和斷電控制;并可實(shí)現(xiàn)與KT137-F1 礦用本安型基站的數(shù)據(jù)通訊、所接傳感器的集中供電。

        (4)礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備由各類(lèi)傳感器和斷電控制器組成,也是完成數(shù)據(jù)采集、就地顯示、超限報(bào)警和執(zhí)行控制指令的設(shè)備,其安全可靠運(yùn)行是整個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障。

        圖1 KJ160X 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

        2.3 升級(jí)后系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

        (1)最大監(jiān)控容量

        系統(tǒng)最多可接入分站64 臺(tái),最多支持1 條以太網(wǎng)光環(huán)路(千兆光環(huán)網(wǎng)),系統(tǒng)最大測(cè)點(diǎn)容量為1600 個(gè)(包括模擬量、開(kāi)關(guān)量、控制量)。每臺(tái)KT137-F1 礦用本安型基站具有3 條千兆以太網(wǎng)光支路和4 條百兆以太網(wǎng)光支路,每臺(tái)基站最大允許接入4 臺(tái)分站(百兆光支路)。每臺(tái)KJ160X-F 礦用分站最大允許接入測(cè)點(diǎn)容量為25 個(gè)。分站具有2路CAN 支路,1 路RS485 支路。每1 路CAN 支路最大允許接入測(cè)點(diǎn)容量為10 個(gè),2 路CAN 支路共計(jì)最大允許接入測(cè)點(diǎn)容量為20 個(gè),RS485 支路最大允許接入測(cè)點(diǎn)容量為5 個(gè)。

        (2)靜電抗擾度

        系統(tǒng)中各級(jí)設(shè)備均能滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)要求,評(píng)價(jià)等級(jí)達(dá)到A,各單機(jī)設(shè)備能夠正常運(yùn)行,數(shù)據(jù)通信和控制功能正常,沒(méi)有誤報(bào)警、誤動(dòng)作、顯示亂碼等現(xiàn)象。

        2.4 主要設(shè)備

        本次安全監(jiān)控系統(tǒng)改造的主要設(shè)備有KDW660-19B 礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源,KDG0.3-660礦用隔爆兼本質(zhì)安全型斷電控制器,GFW15X 礦用風(fēng)速、風(fēng)向傳感器,GKT5L(A)設(shè)備開(kāi)停傳感器,GWD50(A)溫度傳感器,GTH500(A)一氧化碳傳感器,GPD5(A)礦用壓力傳感器,GFK50(A)風(fēng)門(mén)開(kāi)閉傳感器,GJC4(A)低濃度甲烷傳感器,GCG1000 粉塵濃度傳感器,GQL5 礦用煙霧傳感器,GRY5-25(A)煤礦用二氧化碳氧氣傳感器,GJJ100 煤礦用激光甲烷傳感器,GFT10(A)礦用風(fēng)筒風(fēng)量開(kāi)關(guān)傳感器,KJ160X-F 礦用分站,F(xiàn)YF5遙控發(fā)送器,GJJ100W 礦用無(wú)線激光甲烷傳感器,KT137-F1 礦用本安型基站等。

        3 系統(tǒng)功能

        神農(nóng)煤業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造后,具有如下功能:

        (1)傳輸數(shù)字化。系統(tǒng)監(jiān)控室的主機(jī)、機(jī)房基站和井下基站三者之間采用光纜通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)千兆連接,井下基站和各分站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)百兆連接,各分站和各類(lèi)傳感器之間采用通信電纜實(shí)現(xiàn)CAN 總線連接。

        (2)抗電磁干擾能力。各類(lèi)分站和傳感器均能通過(guò)相關(guān)檢測(cè),評(píng)價(jià)等價(jià)為A。

        (3)報(bào)警、斷電控制功能。通過(guò)設(shè)置不同警報(bào)級(jí)別的瓦斯?jié)舛?、超限時(shí)間、范圍等參數(shù),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的分級(jí)響應(yīng);并可根據(jù)礦井巷道布置、各點(diǎn)瓦斯涌出關(guān)系,實(shí)現(xiàn)邏輯報(bào)警;同時(shí)系統(tǒng)可根據(jù)報(bào)警情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,就地?cái)嚯?,并根?jù)瓦斯涌出和超限發(fā)展趨勢(shì),對(duì)整個(gè)影響區(qū)域進(jìn)行斷電,實(shí)現(xiàn)區(qū)域斷電。

        (4)自診斷、自評(píng)估功能。該系統(tǒng)能夠進(jìn)行自行診斷、評(píng)估,對(duì)各類(lèi)傳感器、控制器、斷電器等設(shè)備在安裝使用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行自我診斷,預(yù)先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)報(bào)警提示維護(hù)。

        (5)數(shù)據(jù)應(yīng)用分析功能。系統(tǒng)可對(duì)各種錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并具備大數(shù)據(jù)分析功能,對(duì)瓦斯涌出等進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警,且可與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)檢查分析工具對(duì)接數(shù)據(jù)。

        (6)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。礦井出現(xiàn)各類(lèi)安全預(yù)警后,可根據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)控制礦井?dāng)嚯姡⑴c礦井人員定位和通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通,對(duì)處于危險(xiǎn)區(qū)的人員進(jìn)行報(bào)警,通知其撤離。

        4 結(jié)語(yǔ)

        神農(nóng)煤業(yè)通過(guò)安全監(jiān)控系統(tǒng)改造,采用了全新KJ160X 安全監(jiān)控系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行穩(wěn)定,易于維護(hù);不僅實(shí)現(xiàn)了傳輸數(shù)字化,且系統(tǒng)具有抗電磁干擾能力,報(bào)警、斷電控制功能,自診斷、自評(píng)估功能,數(shù)據(jù)應(yīng)用分析以及應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能,有效提升了礦井安全生產(chǎn)保障能力,滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的需要。

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