煤矿安全监控系统升级改造实践与应用

摘要：文章详细介绍了平煤股份一矿结合矿井安全监控系统本身特点，将现用的KJ2000N煤矿安全监控系统升级为满足国家最新标准的KJ2000X全数字化煤矿安全监控系统，实现了全数字化数据传输，经过实践应用充分发挥了该系统的高可靠性、实用性、先进性、开放性及可扩展性，能够满足煤矿建设高产、高效、安全现代化矿井对安全生产监测监控的需求，可有效提高矿井的防灾抗灾能力。

关键词：煤矿安全;监控系统;升级改造;实践应用

一、问题提出

煤矿安全监控系统主要用于对井下环境参数进行监测、对机电设备的工作状态进行监控，并实现超限报警、断电、通知撤人等功能，是煤矿安全生产最基本、最重要的安全保障。由于现有的大部分仍基于AQ6201 - 2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》研发的煤矿安全监控系统已经不能体现当代的先进技术水平，现在迫叨需要满足新标准拥有新技术的新一代安全监控系统来为煤矿安全生产提供更有力的保障。对此，平煤一矿将现用的由北京瑞赛长城航空测控技术有限公司生产的KJ2000N煤矿安全监控系统升级为由该公司研发生产的满足国家最新标准的KJ2000X全数字化煤矿安全监控系统，该系统是根据国家最新标准运用先进技术研发生产的新一代全数字化安全监控系统，通过实践应用取得了良好的效果。

二、KJ2000X全数字化煤矿安全监控系统基本情况

KJ2000x安全监控系统采用新型的千兆（百兆）工业以太网加现场总线传输方式，实现全数字化数据传输，主干网采用光缆为主的通讯介质，井下矿用隔爆兼本安型网络交换机为核心部件，形成光纤冗余环网结构。系统由如下设备组成：

l.煤矿安全监控系统中心站：包括终端、采集、GIS图形定义与顯示、双机热备、煤与瓦斯突出等的预测预警软件。

2.煤矿安全监控系统交换机：包括矿用隔爆兼本安型网络交换机，可以组成千兆（百兆）光纤环网，实现多系统Vlan划分，提供CAN总线通信接口、RS485总线通信接口。

3.煤矿安全监控系统分站：RS485信号采集。

4.煤矿安全监控系统传感器：矿用全型号传感器，全数字化信号传输。

5.煤矿安全监控系统断电器：具有RS485通信接口，实现数字化控制。

三、安全监控系统升级改造技术方案

（一）将中心站软件由原KJ2000N监控系统软件升级为KJ2000X数字化监控系统软件

1.重新配置一台服务器，并安装KJ2000X安全监控系统软件、采集程序及其他相关软件，作为KJ2000X安全监控系统运行主机。

2.在KJ2000X安全监控系统软件上将原系统交换机、分站、传感器等相关配置信息进行一比一配置。

3 .KJ2000X安全监控系统软件配置全部完成后，将原监测中心站核心交换机网络接口由原监控主机挂接至新监控主机，实现井下数据的传输。

（二）新交换机组网

1.中心站重新安设一台核心交换机，与原核心交换机采用电口直连方式共同连接监控主机。

2.将井下现用交换机，自原环网一侧逐一替换为新型交换机。

3.井下交换机更换完毕后构成环网结构，采用电口连接模式与中心站新核心交换机连接，同时拆除原中心站核心交换机。

（三）更换并下分站、电源箱、模拟量传感器

以交换机为单位，逐一替换原交换机下挂接分站，更换分站时，同时更换新型分站所配接的电源箱、电池箱及传感器。

四、安全监控系统升级改造后系统主要优点

（一）全数字化传输并具备标准化的传输制式

井下网络交换机通过光缆连接形成TCP/IP工业以太环网，交换机与分站之间采用CAN总线通讯，分站至传感器采用RS485信号，实现所有井下设备通讯的标准化和数字化。

（二）具备电磁兼容能力

对监控系统包含的所有井下设备进行了重点技术攻关，通过了过流检测、过压检测、脉冲检测、控制电路、模块化设计一系列措施，通过实际现场应用能够大大加强远距离带载能力，提高传感器长距离供电传输，同时采用抗静电、电磁辐射、瞬变脉冲、浪涌干扰设计，各类设备均己通过抗干扰性能3倍级指标要求。

（三）界面友好，操作简单，配接新款激光传感器

此次升级我们保持了以往的软件界面和操作风格，值机人员无需特殊培训即可轻松适应新软件的操作，避免由于不熟练可能导致的误操作等现象。并且激光传感器具有标校周期长，误报率低的特点。

（四）系统可支持多网、多系统融合、可实现多系统之间的应急联动

中心站软件采用ArcGis技术，并为其他系统如人员定位、应急广播，供电监控系统、视频监测、无线通信、设备监测、车辆监测等预留接口，并可形成统一软件平台，实现多系统软件融合。通过多系统软硬件融合，让之前各个相对独立的子系统形成一个有机的整体，可实现在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，自动发布广播并对人员定位识别卡发出警报。

（五）自诊断、自评估功能：实现系统定期的自诊断、自评估，能够发现系统在安装使用中存在的问题

1.传感器、控制器的设置及定义;

2.传感器维护、定期未标校提醒;

3.传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态;

4.中心站软件自诊断，包括双机热备、数据库存储等功能。

（六）应急联动机制

在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。监控系统各设备均配套大容量锂离子蓄电池后备电源，可保证交换机、分站等设备在交流电停止后持续工作不低于4小时，部分低功耗设备，后备电源时间可达6至8小时以上。

五、结论

KJ2000X数字化监控系统具有本安电源在线监测、故障诊断、锂电池待机及远程充放电测试等功能。实时数据显示能显示各监测点的当前状态或数值，当系统设备故障或模拟量超限时，系统显示故障设备名称、报警测点名称及数值，并将故障信息和报警信息存人数据库，供查询统计分析。信息查询方式灵活，可进行分类，时间分段和日期查询，查询信息以数值、曲线和柱图多种方式显示。可同时显示六个测点的曲线并可通过游标获取相应的数值及时间，显示曲线可进行横向或纵向放大，查询时间段可设定。具有很强的自检诊断功能，能及时发现系统设备故障，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警。还能在屏幕实时弹出信息窗，所有设备事故均形成事故表，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。该系统在使用过程中稳定可靠，为矿井安全生产提供了有力的安全保障。

作者简介：钱媛（1991-），女，河南平顶山人，毕业于河南理工大学，现在平顶山天安煤业股份有限公司一矿监测队工作，主要从事矿井安全监控系统技术管理工作。