新版煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述

   隨著煤礦行業(yè)的不斷向前發(fā)展，安全生產(chǎn)事故的發(fā)生率也在不斷的提高。為了加強煤礦井下瓦斯安全的運行管理，有效遏制重特大瓦斯事故的發(fā)生，提高安全管理技術(shù)水平，為了高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量完成該項工程，為了預(yù)防瓦斯爆炸危險，以便及時準(zhǔn)確地反映井下各監(jiān)測點的環(huán)境參數(shù)及主要設(shè)備運行狀況，達到對危害的早期預(yù)測和預(yù)報。一旦發(fā)現(xiàn)有瓦斯超限立刻發(fā)出聲光報警，并進行風(fēng)、電、瓦斯閉鎖，確保礦井生產(chǎn)的正常運行和人身安全，以及設(shè)備的正常運行，滿足綜合調(diào)度管理對環(huán)境安全、采掘設(shè)備、供電系統(tǒng)等有關(guān)信息的實時、全面、準(zhǔn)確、可靠的要求，滿足管理信息系統(tǒng)對輔助決策信息的要求。需裝備煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，它是促進煤礦安全綜合管理六大系統(tǒng)建設(shè)，快速健康發(fā)展的首要條件。

根據(jù)*關(guān)于印發(fā)“煤安監(jiān)函〔2016〕5號”通知的要求，為提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)準(zhǔn)確性、靈敏性、可靠性、穩(wěn)定性和易維護性，增強煤礦安全保障能力，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)要進行全面升級。《煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術(shù)要求和數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)（試行）》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》等文件為系統(tǒng)的升級改造明確了方向。

   安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器原來采用頻率量模擬信號傳輸，頻率型信號在傳輸過程中容易受到井下大型機電設(shè)備、變頻器等設(shè)備的電磁干擾而產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤傳和誤報警。實現(xiàn)全數(shù)字化傳輸，具有自診斷、突出報警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)融合，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備具備抗*力，運行更加穩(wěn)定可靠。全面升級后的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，以工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)＋現(xiàn)場總線作為系統(tǒng)的信息傳輸平臺，系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)平臺的快速通道實現(xiàn)多主并發(fā)通訊技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)備抗干擾、實時性、可靠性、穩(wěn)定性、擴展性、數(shù)字化、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、數(shù)據(jù)融合、新技術(shù)應(yīng)用等方面技術(shù)水平進一步提升。系統(tǒng)必須通過抗干擾（浪涌、靜電、射頻電磁場輻射、電快速瞬變脈沖群）試驗，并取得安標(biāo)國家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心2018年新版頒發(fā)的“MA”系統(tǒng)認證，KJ_ _X。

二、新版煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)升級的主要內(nèi)容

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案所要求的升級改造主要內(nèi)容包括：

傳輸數(shù)字化

在分站至中心站數(shù)字化傳輸?shù)幕A(chǔ)上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數(shù)字傳輸，實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，促進智能傳感器發(fā)展。

增強抗電磁*力

安全監(jiān)控系統(tǒng)及組成設(shè)備采用抗干擾（EMC）技術(shù)設(shè)計，通過以下試驗：地面設(shè)備3級靜電抗擾度試驗，評價等級為A；2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級為A；2級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為A；交流電源端口3級、直流電源與信號端口2級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級為B。

試驗條件：形成完整的系統(tǒng)架構(gòu)，組成設(shè)備的類型齊全；至少一臺分站達到滿載要求；交換機及接口的每個電口至少帶載一臺設(shè)備。

試驗加載方法：系統(tǒng)中不同類型組成設(shè)備均分別進行試驗；試驗在系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下進行，即系統(tǒng)傳感、傳輸、顯示、控制、執(zhí)行的功能正常。

推廣應(yīng)用*傳感技術(shù)及裝備

推廣使用架構(gòu)簡單系統(tǒng)以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數(shù)傳感器。

突出礦井的采煤工作面進、回風(fēng)巷，煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面回風(fēng)流中，采區(qū)回風(fēng)巷，總回風(fēng)巷瓦斯傳感器*使用激光、紅外等全量程傳感器。突出、高瓦斯礦井的回風(fēng)隅角建議采用無線傳感器。建議加裝粉塵監(jiān)測設(shè)備。

提升傳感器的防護等級

將采掘面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o等級由IP54提升到IP65。

完善報警、斷電等控制功能

系統(tǒng)實現(xiàn)分級報警，根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮?、瓦斯超限持續(xù)時間、瓦斯超限范圍等，設(shè)置不同的報警級別，實施分級響應(yīng)。各級別報警濃度值的設(shè)置可由煤礦企業(yè)根據(jù)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和實際情況決定。

推行邏輯報警，根據(jù)巷道布置及瓦斯涌出等的內(nèi)在邏輯關(guān)系，實施邏輯報警，促進各類傳感器的正確安裝、設(shè)置、維護，監(jiān)控系統(tǒng)的正常使用，防止違法行為。具體邏輯關(guān)系可由煤礦企業(yè)根據(jù)實際情況進行設(shè)置。

完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態(tài)監(jiān)測。

推行區(qū)域斷電，可由煤礦企業(yè)根據(jù)井下供電系統(tǒng)的實際情況進行設(shè)置。

支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合

實現(xiàn)井下有線和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有機融合、監(jiān)測監(jiān)控與GIS技術(shù)的有機融合。

多系統(tǒng)的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。鼓勵新安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)采用井下融合方式。在地面統(tǒng)一平臺上必須融合的系統(tǒng)：環(huán)境監(jiān)測、人員定位、應(yīng)急廣播，如有供電監(jiān)控系統(tǒng)，也應(yīng)融入。其它可考慮融合的系統(tǒng)：視頻監(jiān)測、無線通信、設(shè)備監(jiān)測、車輛監(jiān)測等。

格式規(guī)范化 

系統(tǒng)主干網(wǎng)應(yīng)采用工業(yè)以太網(wǎng)。

分站至主干網(wǎng)之間宜采用工業(yè)以太網(wǎng)，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末應(yīng)采用工業(yè)以太網(wǎng)。

模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業(yè)以太網(wǎng)、RS485、CAN；無線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。

系統(tǒng)改造后支持聯(lián)網(wǎng)并按要求數(shù)據(jù)格式上傳。

增加自診斷、自評估功能

實現(xiàn)系統(tǒng)定期的自診斷、自評估，能夠預(yù)先發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在安裝使用中存在的問題。自診斷的內(nèi)容至少應(yīng)包括：

傳感器、控制器的設(shè)置及定義；

模擬量傳感器維護、定期未標(biāo)校提醒；

模擬量傳感器、控制器、電源箱等設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)；

中心站軟件自診斷，包括雙機熱備、數(shù)據(jù)庫存儲、軟件模塊通信。

加強數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用功能，至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：

偽數(shù)據(jù)標(biāo)注及異常數(shù)據(jù)分析；

瓦斯涌出、火災(zāi)等的預(yù)測預(yù)警；

大數(shù)據(jù)分析，如多系統(tǒng)融合條件下的綜合數(shù)據(jù)分析等；

可與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)檢查分析工具對接數(shù)據(jù)。

應(yīng)急聯(lián)動

在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應(yīng)急廣播、通信、人員定位等系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動。

提升系統(tǒng)性能指標(biāo)

系統(tǒng)巡檢周期不超過20s；

異地斷電時間不超過40s；

備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維持2h時必須更換；

具有雙機熱備自動切換功能；

模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%；

分站的遠程本安供電距離（在設(shè)計工況條件下）實行分級管理，分別為2km、3km、6km。

增加加密存儲要求

為有利于安全監(jiān)管監(jiān)察和企業(yè)安全管理，對采掘工作面等重點區(qū)域的瓦斯超限、報警、斷電信息應(yīng)進行加密存儲，采用如MD5、RSA加密算法對數(shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)無法被破解篡改。

方便用戶使用、維護、培訓(xùn)

軟件界面友好，方便調(diào)用，強化幫助功能。

根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》的要求，我單位新一代KJ307X煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的各類設(shè)備及監(jiān)控軟件均由淄博華勝自動化控制科技有限研制、生產(chǎn)。系統(tǒng)具有容量大、速度快、更穩(wěn)定、更可靠、更安全、融合深、改造成本低、安裝維護使用方便等鮮明特點，在關(guān)鍵技術(shù)及功能、性能指標(biāo)上處于行業(yè)靠前地位。*了《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術(shù)方案》中所提出的傳輸數(shù)字化、抗電磁干擾、邏輯報警、分級報警、區(qū)域斷電、自診斷、自評估功能等要求，部分性能及功能指標(biāo)高于國家升級改造要求和同行業(yè)水平。