田陈煤矿安全监控系统升级改造研究与应用

李在阁 刘琛琛 赵 斌

(枣庄矿业集团田陈煤矿通防科，山东 枣庄 277523)

煤矿井下是一个特殊的工作环境，有易燃易爆可燃性气体和腐蚀性气体，具有潮湿、淋水、矿尘大、电网电压波动大、电磁干扰严重、空间狭小、监控距离远等特点。矿井监控系统与一般工业监控系统相比具有电气防爆、传输距离远、网络结构宜采用树形结构、监控对象变化缓慢、电网电压波动大、电磁干扰严重、工作环境恶劣、传感器( 或执行机构)宜采用远程供电、不宜采用中继器等特点。为了促进安全监测监控新技术新装备的推广应用，提高安全监控系统技术性能和安全可靠性，适应煤矿安全生产的需要，促进安全监测监控多元融合和信息共享，提高煤矿安全预测预警水平，实现安全监测监控信息的深度分析和综合利用，支持安全监管监察，促进煤矿企业合理有效使用安全监控系统，充分发挥安全监控系统在煤矿安全生产中的重要作用，提升井下日常安全生产技术保障水平，国家煤矿安监局下发了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号），明确要求了安全监控系统升级改造内容。

1 安全监控系统概况

田陈煤矿原使用中煤科工集团重庆研究院生产的KJ90NB型安全监测监控系统，于2001年4月安装运行，在2005年6月、2007年12月、2009年11月及2016年5月分别进行了技术升级改造，系统一直运行稳定，数据可靠。

监控中心站设于矿调度室内，配备主备机、服务器、网络避雷器、系统避雷器、接地装置及稳压备用电源、录音电话、打印机、KJ90-2008监控中心软件、WIN 2003 SERVER操作系统、SEQ SERVER2005数据库、KJ90NB双机热备软件、360杀毒软件、网络防火墙。通过局域网以网页形式同时对外发布数据。

KJ90NB型安全监测监控系统已经基本满足《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）颁布之前的相关安监标准，但随着国家安监标准的提高，煤矿安全监管水平的不断提升，在煤矿安全生产、安全监控系统运行中逐步暴露出一些问题与《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）要求有较大差距。

2 安全监控系统升级内容

2.1 传输数字化

原使用的监控分站至模拟量传感器的传输方式为频率传输，需升级系统软件和现有传感器后达到数字传输要求。

2.2 增强抗电磁干扰能力

KJ90NB安全监控系统需升级至KJ90X取得抗干扰认证，符合升级改造要求。厂家可提供矿用产品检测检验机构出具的抗电磁干扰能力检测报告。

2.3 推广应用先进传感技术及装备

目前采用的架构为传感器→分站→交换机→中心站3层网络层级，在用设备符合上述要求，本次升级改造推广使用激光传感器、多参数传感器，新增了相应传感器的数量。

2.4 提升传感器的防护等级

将采、掘面传感器的防护等级由IP54提升到IP65，其他传感器优先选用防护等级达到IP65的传感器。

2.5 完善报警、断电等控制功能

系统实现分级报警，推行逻辑报警，完善就地断电功能，提高断电的可靠性，并加强馈电状态监测。

2.6 支持多网、多系统融合

监测监控、人员定位、应急广播等系统各厂家共同配合，对各自系统软件进行统一协议，开放数据库接口，实现地面融合。

2.7 增加自诊断、自评估功能

实现系统自动判断传感器是否漏装的检测报警功能，具备定期未标校提醒功能，完善对控制器的工作状态进行实时监测功能。

2.8 加强数据应用分析

使安全监控系统具有大数据的分析与应用功能。

2.9 提升系统性能指标要求

更换部分监控相关设备备用电源能维持断电后正常供电时间由2h提升到4h。

2.10 增加加密存储要求

安全监控系统采用算法对数据库加密，满足《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）要求，数据无法被破解篡改，符合要求。

2.11 方便用户使用、维护、培训

软件界面更加友好，方便调用，强化帮助功能。

3 安全监控系统升级改造过程

（1）2017年底，与厂家联系对原用的安全监控系统进行评估，准确把握监控系统升级的标准、规范、技术要求内容，制定了《安全监控系统升级改造实施方案》，并通过集团公司审查。

（2）为推动安全监控系统升级改造工作的落实，矿成立了以矿长、总工程师为组长的领导小组，成员由各生产专业主要领导组成，通防科负责具体安全监控系统升级改造项目的落实、实施。

（3）2018年初，上报监控系统升级改造招标计划，购置了网络交换机、监控分站及激光甲烷传感器等各类设备。

（4）2018年8月设备到货后，制定了《安全监控系统升级期间运行安全措施》，安全监控系统升级改造期间，分区域实施，系统正常运行，同时由现场瓦检员和安监员加强现场安全监测管理，保障升级改造工作顺利进行。

（5）参照工作方案，分别按照七二采区、七一采区、北五采区、北三采区、地面设备的顺序，将各采区升级所需的监测设备运送到位，将分站更换为满足数字化传输的总线型分站，然后将所有模拟量传感器更换为数字型传感器，并更改接线方式，使传输信号正常上传，对监控分站和传感器进行调试，待信号稳定后，完成该采区升级改造。

（6）2018年9月底，完成全矿井的监控系统升级改造工作，实现系统整体上传。

4 安全监控系统升级改造效果

（1）监控设备抗干扰达到国家标准，达到国内领先水平, 有效避免井下复杂使用环境对设备稳定运行的影响。

（2）传感器的防护等级由IP54提升至IP65，可以抵御矿尘、淋水等对设备性能的影响。

（3）升级后实现分级响应，系统具有分级报警功能，根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等设置不同的报警级别，实施分级响应；实行逻辑报警，根据巷道布置及瓦斯涌出等的内在逻辑关系，实施逻辑报警。

（4）升级后对监测监控、人员定位、应急广播等系统各厂家共同配合进行统一协议，开放数据库接口，该矿安全监控系统现已具备地面融合的条件。

（5）安全监控系统分站至中心站系统应用工业以太网传输，实现系统主传输环网连接。

（6）环网交换机、分站备用电源达到4h以上的要求。

（7）升级后的安全监控系统数据加密能够满足要求，数据无法被破解篡改。

（8）升级改造后软件界面友好，方便调用，强化帮助功能强大，各功能操作的实用性、系统稳定性、方便调用等各项性能均能符合要求。

5 结论

通过升级、简化系统结构，监控系统实现全数字化传输，实现全面抗干扰，系统运行更加稳定可靠。田陈煤矿安全监控系统升级改造完成后能够完全满足《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）文件的要求。