沁峪煤矿安全监控系统关键技术的升级改造

何 帅

（山西兰花沁裕煤矿有限公司，山西 晋城 048212）

煤矿的安全监控系统是保证矿井安全生产的重要系统，为预防预测瓦斯、粉尘、水灾火害等起到重要作用，涉及电气系统、微计算、通信处理等综合功能，系统复杂，技术难度较[1-2]。为加强煤矿安全生产的信息化管理要求，2016年国家对煤矿安全监控系统提出了新的要求，相关文件相继出台，因此对煤矿原有安全监控系统的升级换代势在必行[3-4]。沁峪煤矿根据文件要求，针对本矿井原有监测监控系统的不足进行了升级改造工作。

1 沁峪煤矿安全监控系统的不足

沁裕煤矿目前安全监控系统型号为KJ70N，该系统主要用来检测有毒有害气体浓度、风量、风压、环境温/湿度以及局部通风机、皮带和水泵的开关状，根据最新的相关要求，发现存在以下问题需要解决。

1.1 无法实现传输数字化

原有的KJ70N安全监控系统中心传输接口与分站之间采用了现场总线的传输方式，模拟量传感器到分站之间的传输方式采用了频率型。该系统在模拟量传感器与分站的传输方式上未能实现传输工作的数字化传递。

1.2 抗电磁干扰能力较差

KJ70N安全监控系统及组成设备抗电磁干扰能力差，设备运行过程中，当变频设备启动时发现模拟量传感器存在数值有冒大、伪数据的现象。

1.3 传感器技术及装备功能缺失

现有的文件要求，突出矿井的采煤工作面进、回风巷，煤巷、半煤岩巷的传感器推荐使用激全量程传感器，回风隅角建议采用无线传感器。而沁峪煤矿现有监控系统架构层级过多，没有装备使用激光、红外等全量程传感器，缺乏自我诊断功能，参数采集范围较少。

1.4 报警、断电等控制功能缺失

现有监控系统仅可实现就地断电以及报警功能，但系统不具备此次升级改造的重要功能，如：分级报警、逻辑报警和区域断电等，断电、报警功能有待完善。

1.5 多网、多系统融合不便

多系统的融合需灵活设置，地面与井下可以使达到通用，普遍推荐鼓励新安装的安全监控系统采用井下融合方式。但沁峪煤矿现有的安全监控系统无法实现多网融合，难以对环境监测、人员定位、应急广播、实时视频等网络的接洽。

1.6 数据应用分析

现有监控系统无法实现大数据分析的功能，不能对采掘工作面应力变化、瓦斯含量变化、瓦斯涌出规律等数据实时显示并预测报警，这将直接影响到煤与瓦斯突出危险性的诊断与结果的预测。

2 沁峪煤矿安全监控系统升级改造的具体方法

根据对沁峪煤矿安全监控系统所存在问题的详细分析，为提高整个系统的安全可靠性，适应安全管理工作的需要、促进安全监测监控多元融合和信息共享决定采用全新KJ95X安全监控系统，并在以下方面进行了提升。

2.1 监控中心站改造

KJ95X 软件对硬件的要求较高，且数据库也需要安装在同一台主机上，因此监控主机、监控备机选用2台自带WIN10 操作系统平台的设备。该监控主机可以实现CH4、CO、CO2、O2等气体浓度，空气风速、环境温/湿度等数据的采集，并可显示馈电状态、风门状态、局部通风机的开停状态，按照数据契约要求转换生成标准数据，由联网集成厂家实现数据的上传、加密、解析处理。

2.2 监控分站改造

在原有监控分站旁增加KJF130 矿用本安监控分站和KDW65B 和KDW65C 型两种分站电源以满足新的现状要求。KJF130矿用本安监控分站采用TCP/IP传输方式接入工业以太环网。两种分站电源容量强大，能够维持断电后正常供电4h以上。分站与传感器之间采用RS485 分站式传输方式，实现了数字化传播。在设计工况条件下，对分站的最大远程供电距离实行了分别为2km、3km 和6km 的分级管理。传感器传输距离小于3km以内选用KDW65B电源，传感器传输距离大于3km以上选用KDW65C电源。

2.3 传感器改造升级

在原有传感器的基础上增加CH4、CO、CO2、O2、风速、负压、烟雾、开停、风门、水位、馈电等智能化的传感器。

2.4 网络传输设备改造

为实现安全监控系统的数字化，促进智能传感器的实际应用效果，进行了以下改造：

（1）工业以太环网：在井底中央变电所、201采区变电所配置2 台KJJ32(A)型矿用环网交换机。该本安型环网接入器适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，是一种轻便安装、解环自愈、低功耗的网络交换设备，具备RS485和CAN总线接入功能，为煤矿井下数据类传输系统提供可靠传输通道，也可作为主干以太环网的端口扩展和距离延伸。

（2）传输线缆改造：采用MGTSV-16B光缆，光缆从中心机房机柜出发经主井筒至15#煤中央变电所KJJ329(A)+KDW65，沿15#煤轨道大巷、15#煤副井、2#煤轨道大巷至201 采区变电所KJJ32(A)+KDW65，再沿2#煤胶带巷、2#煤轨道巷、副井筒至中心机房机柜，形成工业环形网络。

3 升级改造的效果

KJ95X安全监控系统采用工业以太环网+现场总线的架构，监控系统包括设备主机、多系统融合服务器、交换机、监控分站、传感器以及其他零部件。在沁峪煤矿的实际使用中，KJ95X监控系统将能实现数据的采集、处理、分析、显示、存储和打印功能，并支持对系统实时状态的反馈及分析进行历史数据的查看。其次，系统及设备的故障自我诊断、校验、GIS图形展示、瓦斯涌出量及涌出规律的预测也在本次升级中得到了完善；其次多系统融合服务器提供地面级多系统融合功能，可融合人员定位、IP广播、工业电视、电力监测等系统。

4 结束语

随着信息化技术在大型工业设备领域的快速发展，煤炭企业向智能化、自动化的发展的趋势日益明显。KJ95X新型安全监控系统很好地解决了沁峪煤矿原有系统的固有问题，有效防止了线路断线及“假数据”信号的问题提高了系统的整体稳定性和安全性。可以看出，煤矿安全监测监控系统的升级改造是企业发展的必要工作，可以为煤矿的安全管理和经济效益实现双赢。