KJ90NB监测监控系统在蒋庄煤矿中的应用

赵 滨 陈 伟

（1.枣庄矿业（集团）有限责任公司 通防处，山东 枣庄 277519；2.枣庄矿业（集团）有限责任公司 蒋庄煤矿，山东 枣庄 277519）

1 引言

目前我国煤矿安全生产形势十分严峻， 以2008年百万吨死亡率（每生产一百万吨煤死亡人数）为例：美国为0.028，印度为0.154，俄罗斯为0.19，南非为0.0798，波兰为0.29，而我国为1.182。 为保障煤矿安全生产，通过研究国外监测监控系统并结合我国煤矿的实际情况， 国内先后研制出KJ101、KJ4-2000、KJ95、KJ70、KJ31、KJ65、KJ66、KJ15、KJ80、KJ92、KJ2000 等著名监测监控系统[1-2]。 国内监测监控系统均可用于环境安全监测和生产工况监测，不同的是系统的中心站、分站、软件设计和传感器类型不同[3-5]。其中，官地矿对KJ4 系统升级改造成能更好地处理数据、监测井下生产工况地KJ66 系统[4]；重庆煤科院设计的KJ90 型煤矿综合监控系统集环境监测、生产监控、网络化管理、图像监视为一体，能挂接瓦斯抽放、火灾监测等多种子系统，结构新颖，配置灵活，工作可靠，具有很高的性能价格比[5]。

蒋庄煤矿建立了KJ90NB 监测监控系统， 该系统采用以太网加现场CAN 总线多主体系结构， 适合煤矿监控环境特点，易于实现系统升级换代；支持多主通讯，通讯方式灵活，可靠性高；通讯速率快，实时性好，无中继传输距离远；严重故障自动脱离总线，避免影响其它节点；有标准化协议可用，易实现各设备接口的统一；集成和扩充节点方便，容易接入各种子系统。 特别是以太网加现场CAN 总线多主体系结构，在现场应用时已规划为光纤冗余环网工作模式加分站星型布局， 彻底解决了传输距离短的问题，系统强壮性也得到了很大的提高。目前该系统运行安全、可靠，有效地提高了监测监控的数字化管理水平。

2 蒋庄煤矿概况

蒋庄煤矿地处山东省滕州市境内，隶属于枣庄矿业集团公司，是一座年生产能力为275 万吨的现代化矿井。 煤矿现有4 个采区，-320 水平有北六采区、南七采区和南九采区，-430 有163采区。 北六采区距离下井口约500 米，南七采区距离下井口约2 500 米， 南九采区距离下井口约3 500 米，163 采区距离-430水平变电所约1500 米，-320 水平和-430 水平通过轨道暗斜井、皮带暗斜井和回风暗斜井连通；4 个采煤工作面、1 个备用面和9个掘进工作面，其中北六采区2 个掘进工作面，南七采区1 个采煤工作面、3 个掘进工作面，南九采区2 个采煤工作面、1 个备用工作面、2 个掘进工作面，163 采区1 个采煤工作面，-430 水平还有1 个开拓巷道和一个泄水巷。

蒋庄煤矿有机电峒室8 个，分别是中央变电所、大巷变电所、北一变电所、南七变电所、南九变电所、北八变电所、二水平变电所和163 变电所，这8 个机电峒室均设置在进风巷道中，并有独立的回风通道。 此外，蒋庄煤矿地面有一座洗煤厂，有原煤仓和精煤仓各一个， 井下有5 个集中煤仓；-430 水平南翼皮带巷兼做采区回风巷； 矿井共有6 个设置在矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门。 矿井采用混合式通风系统，机械抽出式通风方法，中央和南翼各有一个风井。

3 KJ90NB 监测监控系统

3.1 系统组成

蒋庄煤矿安全监测监控系统由地面中心站、工业以太环网交换机、通信光纤、安全监测监控分站、监测监控传感器等组成。地面主机安装于调度室内，主服务器配双机热备功能。 地面以太环网交换机1 台、井下以太环网交换机5 台、安全监测监控分站45 台、传感器325 个，隔爆兼本质安全型不间断电源45 台，信号避雷装置1 对。 蒋庄煤矿监测监控系统结构简图如下图1 所示。

图1 蒋庄煤矿KJ90NB 系统结构简图

3.2 系统主要设备

3.2.1 地面中心站

地面中心站的主要功能是集中、连续地对地面及井下各种环境参数、工况参数和监测子系统的信息进行实时采集、分析处理、动态显示、统计存储、超限报警、断电控制和统计报表的查询、打印。

中心站配置IPC610 监控主机2 台，数据库服务器2 台，软件运行平台为WIN98/2000/2003 环境， 通过Ethernet 以太局域网组成全网络化环境，协议支持标准TCP/IP 等。

3.2.2 监测监控分站

KJ90-F16 分站是系统的关键配套设备，主要实现对各类传感器的数据采集、实时处理、存储、显示、控制以及与地面监控中心的数据通信，当传感器监测超限时，能自动发出声光报警及断电控制信号；当与地面中心站失去联络时，可自动存储一段时间数据。 KJ90-F16 分站具有红外遥控初始化设置功能，可独立使用，还能实现瓦斯断电仪和瓦斯风电闭锁装置的全部功能。

3.2.3 KDG3K 型井下远程馈电断电器

KDG3K 型井下远程馈电断电器主要由一路馈电及一路断电部分组成，馈电部分直接接线至开关负荷侧，采用光敏原理来监测开关是否带电，馈电信号真实可靠，防止井下假断电。 断电部分采用了军工级高压继电器，触电方式控制，性能可靠。 以下为KDG3K 型井下远程馈电断电器主要技术指标：

馈电监测电压等级:660V AC、380V AC、220V AC；

断电容量:36V/5A 或660V/0.5A；

断电控制距离（分站到断电器之间）：不小于2km。

3.2.4 井下传感器类型及标校周期

甲烷传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、压差传感器、物位传感器、风速传感器、风筒传感器、开停传感器、馈电断电器、粉尘传感器。 按照《AQ1029-2007 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》要求每周对传感器进行标校一次。

4 KJ90NB 系统在蒋庄煤矿中的应用

4.1 系统功能特性

（1）系统实时采集存储间隔为1s 的数据，并通过显示器实时多屏多画面显示监测监控的情况。

（2）系统具有独特的三级断电功能，可进行传感器就地断电、分站程控断电、中心站手控断电和分站之间的交叉断电。

（3）通讯方式采用多主并发通讯技术，彻底突破了低速总线下的技术瓶颈，反应速度显著提高；系统节点容量大大增加，突破了现有煤矿监测监控系统所支持的节点容量的限制[6]。

（4）各安全监测监控分站至传感器采用RS485 总线电缆连接，主信号电缆型号选用MHYVP1*4*7/0.52；所有监测数据实时上传至地面监控主机， 矿井调度中心可实时监测井下各设点的监测数据情况。

（5）系统有较强的信息集成能力，支持COM/DCOM 组件、NETDDE、ActiveX 控件、OPC、VBA、ODBC、FTTP 等技术，无缝整合各子系统，实现信息共享和WEB 查询。

（6）系统采用冗余环网和双电源工作模式，某个节点和线路故障不影响整个平台通讯，自恢复时间短。

（7）传输介质支持光纤多模、单模、超五类双绞线和普通双绞线，满足矿井巷道分支特点，结构灵活。

（8）系统具有远程诊断功能，用户可随时查看KJ90NB 系统的运行状态。

4.2 井下安全事故的预防和紧急处理

（1）保证系统稳定、可靠运行，硬件设备能准确采集井下生产工况，传感器或井下分站的安设位置要符合有关规定。

（2）建立远程安全监测系统瓦斯短信报警系统，所有应接收瓦斯超限短信人员的手机24 小时不得关机。 在收到异常状态短信后通防科管理人员向通防值班室调度员询问， 矿井其它人员向矿调度室调度员询问，并按要求进行处理。

（3）每天安排1-2 名监测工待命、处理突发故障，并且在通防值班室备齐处理故障所需的备品备件。 监测工接到通知后必须在最短时间内到达故障地点， 确认监测监控故障设备及影响范围并通知监控中心，尽快将处理故障完毕。

（4）定期对系统进行维护，排除系统故障。 定期对故障现象、处理情况、相关经验和教训进行总结。

5 结论

（1）KJ90NB 监测监控系统在蒋庄煤矿应用取得明显效果，系统实时对井下生产和环境进行监测并反馈到控制站， 有效预防了安全事故发生。

（2）KJ90NB 监测监控系统维护方便，结构设计灵活，能进行功能扩充，满足矿上安全生产要求。

（3）KJ90NB 监测监控系统采用以太网加现场CAN 总线多主体系结构，适合蒋庄煤矿监测监控环境特点，支持多主通讯，通讯方式灵活，可靠性高。

[1] 刘淑琴. 煤矿安全监测监控系统的应用[J].Information Development and Economy，2004，14（8）:309-310.

[2]曾宇航.我国煤矿安全监控系统研究综述[J].软件导刊，2010（7）:140-142.

[3]王世兵.KJ66NA 安全监控系统在葛泉矿的应用[J].煤矿机械，2013，34（006）:191-192.

[4]杨树军，王常富.官地矿KJ4 安全生产监测系统改造[J].煤矿安全，2002，33（12）:30-31.

[5]曾祥鸿，黄强.KJ90 型煤矿安全生产综合监控系统[J].矿业安全与环保，2000，27（1）:18-20.

[6]范高贤，周波，殷庆平.光纤工业以太环网在煤矿安全监控系统中的应用[J].工矿自动化，2008（6）:108-110.