赵庄二号井监测监控系统改造方案研究

杨振东 张亚峰

摘要：研究了矿井监测监控系统的环网结构，分析了矿井监测监控系统存在的问题：1、分站总线长度距离长；2、总线管理工作和标准化工作不好开展；3、监测监控系统安全运行不稳定因素多4、系统巡检周期长、中心站手动控制和异地断电执行时间长等。针对性地提出来合理的系统改造方案。

关键词：监测监控系统 交换机 分站 系统改造

引言

矿井监测监控系统是煤矿高产、高效、安全生产的重要保证。世界各主要产煤国对此都十分重视，陆续研制、生产和推广使用了环境安全、轨道运输供电、排水、矿山压力等监控系统，提高了生产率和设备利用率，遏制了矿山安全事故的发生。矿井监控系统的推广使用，实现了甲烷超限断电、停风断电、通风系统监控、煤与瓦斯突出预报等功能，从而减少了瓦斯与煤尘爆炸、火灾、水灾、顶板灾害等事故的发生，保障了煤矿安全生产和矿工生命的安全。文献[1]文献[2]文献[3]对将以太环网技术应用到监测监控系统的可行性进行了研究：快速断电控制。监控仪采用多CPU处理方式和数字编码远控技术，系统在满负载状态下，能在2秒钟内完成全分站的6—8路断电控制。地面主机还具有“通播断电”功能，系统在紧急情况时能够在2秒钟内切断全矿井所有被控机电设备电源。

基于防爆工业以太网的安全监控系统设计基于现代控制理论，具有较高的鲁棒性和冗余措施，可保证系统长时间安全运行。它采用了高速的传输控制技术，能快速可靠地进行远程监测监视和控制，采用开放式的通信协议，如现场总线和TCP/IP 等，以实现与第三方设备接口的通信，具有较强的可扩展性，是煤矿监测监控的发展方向。文献[4]

1.系统运行情况

赵庄二号井装备了由重庆煤科院生产的KJ90NB型监测监控系统，该系统由地面环网交换机、监控机、数据库服务器、WEB服务器、井下环网交换机、监测监控分站及各类传感器、执行器组成。中心站设备包括监控机两台（两台监控机满足一用一备且10分钟之内正常切换的要求），数据库服务器一台，web服务器一台，环网交换机一台。井下设有环网交换机两台，地面环网交换机下挂分站两台，两台井下环网交换机共计下挂分站十九台。

该系统目前安装分站21台，测点共计224个，瓦斯测点66个。该系统监测测点主要包括瓦斯、一氧化碳、氧气、二氧化碳、温度、风门开关、局部通风机开停、主要通风机开停、负压、水仓液位、风速、设备馈电状态等种类。

2.系統运行面临的问题

环网交换机安装在东盘区某地点，接入设备为安装在东盘区各地点的监控分站，环网交换机安装在副立井底，接入设备为安装在副井底和西盘区范围内各地点的监控分站。

系统安装之初，矿井并为开拓西盘区巷道，所以没有设计西盘区的交换机。随着西盘区巷道的开拓，西盘区各生产地点对于监控分站的需求越来越多，距离越来越远，也逐渐暴露出了一些问题。

2.1分站距离交换机的距离远，485总线长度和数量不断增加。井下环境的特殊性使得系统总线的管理工作及标准化工作变得越来越复杂；

2.2系统安全运行的不确定性增加；由总线担负更长距离的信号传输工作，会使系统面临电磁干扰、故障点多、故障点难判断等问题；

2.3系统最大巡检周期不断增加；系统最大巡检周期目前为8-9秒，随着西盘区巷道的不断延伸，西盘区异地断电的被控电气设备的断电闭锁时间最大可能延迟16-18秒。

3.系统扩容方案

3.1改造前系统环网结构

改造前系统共有交换机三台，分别是地面交换机、副立井底交换机和东胶机尾交换机。光缆分布情况为：由地面机房沿副立井井筒敷设两根光缆至副立井底，一根熔接至副立井底交换机，另一根对熔至东胶机尾交换机处。另外，由副立井底交换机处敷设一根光缆沿六号交叉点敷设至东胶机尾并熔接至东胶机尾交换机。

3.1.1在西盘区避难硐室安装一台环网交换机。

西盘区避难硐室位于西盘区各工作面的中心位置，可以减少西盘区各工作地点监控分站至交换机的总线距离

3.1.2将西盘区避难硐室交换机接入环网

（1）在西盘区避难硐室安装一台交换机；

（2）在六号交叉点加装一台光缆熔接盒；

（3）由西盘区避难硐室敷设两根光缆至六号交叉点；

（4）在六号交叉点光缆熔接盒处截断副立井底交换机与东胶机尾交换机之间的光缆，分别与来自西盘区避难硐室交换机两根光缆对熔。

改造后环网结构如图1

图1

4.结论

通过对矿井监测监控系统环网的改造工程，有效地解决了分站总线长度距离长、总线管理工作和标准化工作不好开展、监测监控系统安全运行不稳定因素多、系统巡检周期长、中心站手动控制和异地断电执行时间长等问题，极大的提高了系统运行的稳定性，保障了广大职工的生命财产安全和矿井的安全生产。

参考文献：

[1]孙继平.煤矿安全监控系统2006

[2]雷晓红.监测监控系统以太环网技术应用探析 2013.10

[3]胡冰. 浅谈工业以太网在丁集煤矿安全监测监控系统中的应用2008

[4]程德强，李世银，李鹏，田隽，庞平.煤矿安全监测监控系统2006

[5]国家安全生产监督管理总局. 煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201—2006）2006.2

[6]孙继平. 煤矿安全监控技术与系统 2010.10

[7]杨玲玲 宋磊 张文杰. 煤矿安全监测监控系统的应用及发展2010.11

[8]张涛，薛鹏骞，蒋静坪. 基于CAN总线的煤矿安全监测监控系统的设计2007.6

[9]张坤.矿井安全生产监测监控系统设计2011.6.