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麻家梁礦安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)改造

文檔作者：李素芬文檔來源：大同煤礦集團(tuán)公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月17日
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江西煤炭科技
JIANGXI COAL SCIENCE &amp;amp; TECHNOLOGY
2016年第1期
No．1 2016
麻家梁礦安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)改造
李素芬
(大同煤礦集團(tuán)公司，山西大同037003)
摘要：針對現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足，提出了利用系統(tǒng)軟硬件升級改造、增加監(jiān)控分站、增加饋電狀態(tài)的監(jiān)測、
采用低功耗傳感器等手段，最大程度兼容原監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)計的改造方案。通過系統(tǒng)改造，使數(shù)據(jù)源更加多樣化，數(shù)據(jù)
展示更加直觀，并兼具了圖形格式的矢量化、實時監(jiān)控的實時性、報警事件的智能性等特點。通過麻家梁礦一年的實際應(yīng)
用，升級改造方案正確、可行，從根本上解決了原系統(tǒng)存在的不足。
關(guān)鍵詞：安全監(jiān)控；升級改造；優(yōu)勢；應(yīng)用
中圖分類號：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006～2572(2016)01—0004—04
Technical Transformation of Safety Monitoring System in Majialiang Colliery
Li Sufen
(Datong Coal M ining Group Co．，Ltd．，Datong，Shanxi 037003)
Abstract：Aiming at the shortage of current coal mine safety monitoring system ，means of software and hardware
upgrading，increasing monitoring substation，increasing monitoring of feedback electricity state and using low
power consumptive senor has been proposed，the transformation scheme is compatible with the original monito—
ring system tO the maximum extent．After system transforming，data sources are more diverse，data presentation
are more intuitive，which has the characteristics of vector graphic format，real— time monitoring and intelligent a—
larm event，etc．，One year of practical application in Majialiang Colliery proves that the transformation scheme is
correct and practical，and fundamentally solves the existing deficiencies of the original system．
Key words：safety monitoring；upgrading；advantage；application
煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)測監(jiān)控井下的各類環(huán)
境安全參數(shù)，如CH 、CO、風(fēng)速、溫度等。能隨時向監(jiān)控中
心站反映井下環(huán)境變化，使監(jiān)控人員能及時了解分析井下
各地點有關(guān)環(huán)境參數(shù)的變化情況，對存在的問題及時作出
處理，從而有效避免事故發(fā)生。同時系統(tǒng)能監(jiān)測煤礦各生
產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備運行情況，使系統(tǒng)監(jiān)測范圍更全面，有效減
少各工作人員的作業(yè)量，幫助領(lǐng)導(dǎo)和調(diào)度員及時了解生產(chǎn)
狀況。因此煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在保證煤礦安全，提高生產(chǎn)
效率等方面發(fā)揮著極其重要的作用。
l 概述
· d ‘
麻家梁礦于2012年1月7日安裝并運行由山西美安
科技有限公司生產(chǎn)的KJ160N系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行兩年多來，
運行不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)無故死機，斷電現(xiàn)象。根據(jù)《煤礦安
全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求(AQ6201—2006)》、《煤礦安全
監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范(AQ1029—2007)》以
及《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，KJ160N 型系統(tǒng)從技術(shù)上、功能
上、信號傳輸上都存在一定的不足和隱患，更不適應(yīng)現(xiàn)代
化礦井安全生產(chǎn)的需要，為了更好地把好“一通三防”監(jiān)測
監(jiān)控這道防線，在集團(tuán)公司的大力支持下，對安全監(jiān)控系
統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

2)為了解決原系統(tǒng)設(shè)備故障閉鎖功能無法正常使用，
井下斷電器會出現(xiàn)無故自行斷電情況，現(xiàn)將新系統(tǒng)斷電改
為智能配置下發(fā)機制，通過中心站配置并下發(fā)寫入井下分
站的硬件程序來實現(xiàn)每個瓦電閉鎖、風(fēng)電閉鎖，分站本地
按照配置自行執(zhí)行斷電，整個斷電過程直接由硬件執(zhí)行，
保證了井下實時斷電。
3)為了解決原有系統(tǒng)巡檢周期過長，導(dǎo)致井下數(shù)據(jù)不
能及時上傳至地面中心站，根據(jù)該礦實際情況，通過原有
井下環(huán)網(wǎng)平臺光纜和KJ3O6一J1百兆交換機組建一套安
全監(jiān)控系統(tǒng)專用環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即傳感器通過電纜傳
至分站，分站通過RS485接口接人KJ306一J1百兆交換
機，通過光纜上傳至地面中心站。井下交換機每路485接
口主動巡檢分站，巡檢完成后自動生成IP包上傳中心站，
一個485接口所接分站數(shù)量小于8臺，每臺分站巡檢使用
時間-d0．4 S。交換機到中心站采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，安全監(jiān)控數(shù)
據(jù)量小，此部分上傳時間可忽略不計，以此保證了整個系
統(tǒng)巡檢周期<3O S，交叉斷電時間不大于2倍的巡檢周期。
4)為了解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)重復(fù)且記錄不準(zhǔn)確，查詢
歷史數(shù)據(jù)，會出現(xiàn)死機的情況?，F(xiàn)依托國內(nèi)優(yōu)秀的實時數(shù)
據(jù)庫產(chǎn)品ThinkDB，對數(shù)據(jù)庫平臺進(jìn)行升級。ThinkDB既
提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫的SQL語句標(biāo)準(zhǔn)訪問，也提供實時數(shù)據(jù)
特性的海量歷史訪問，同時，也提供實時數(shù)據(jù)與關(guān)系數(shù)據(jù)
的融合應(yīng)用、關(guān)聯(lián)訂閱和聯(lián)合分析等多種功能服務(wù)，為該
礦的綜合數(shù)據(jù)管理提供全方位的支持。另外雙機熱備也
是通過基于ThinkDB層面的數(shù)據(jù)冗余設(shè)計，基于數(shù)據(jù)同步
模式的非共享存儲的高可用部署解決方案，不僅節(jié)約了成
本，而且保證了數(shù)據(jù)的實時同步和有效備份。
5)為了解決部分傳感器不能設(shè)定下限報警值，現(xiàn)對原
有中心站軟件系統(tǒng)，進(jìn)行更換并人性化改造，針對各類傳
感器現(xiàn)場安裝的實際情況進(jìn)行參數(shù)的更改。
6)為了解決系統(tǒng)中心站變更設(shè)備，上傳軟件不能同
步，現(xiàn)對數(shù)據(jù)上傳軟件進(jìn)行更換，更換后的數(shù)據(jù)可以自動
根據(jù)中心站的變動而更新。
7)為了解決傳感器曲線查詢圖不符合《煤礦安全監(jiān)控
系統(tǒng)通用技術(shù)要求(AQ6201—2006)》，現(xiàn)對系統(tǒng)軟件圖形
顯示部分進(jìn)行升級，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)源的多樣化(ChinDB、
ThinkDB、OPC)、數(shù)據(jù)展示的直觀性(圖形、圖表、報表)、圖
形格式的矢量化、實時監(jiān)控的實時性、報警事件的智能性
等特點。
· 6 ·
8)為了解決斷電器饋電模塊無法在斷電條件下，對井
下PBG50—10高壓開關(guān)進(jìn)行饋電狀態(tài)的監(jiān)測。通過查閱
PBG50—10型高開圖紙資料，利用高開信號控制箱內(nèi)的
81 、82 常開接點來控制100 V 電壓的有無，再將此電壓
信號接人饋電模塊，起到了饋電監(jiān)測的作用。但由于原有
斷電器饋電模塊不能監(jiān)測低于150 V 電壓，之后又對饋電
模塊進(jìn)行升級改造，由原來的電壓監(jiān)測范圍從150～ 1140
V改造為8O～1140 V。經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗，其可靠性達(dá)到
100 ，且無需增加設(shè)備，對于饋電狀態(tài)的監(jiān)測來說，這種
方法可以完全杜絕假斷電的可能性，保證了礦井的安全生
產(chǎn)。
9)為了解決井下無法實現(xiàn)長距離(大于2000 m)監(jiān)控
設(shè)備數(shù)據(jù)的傳輸。依據(jù)井下實際情況，長距離數(shù)據(jù)傳輸對
系統(tǒng)分站帶載能力要求較高，現(xiàn)通過采用監(jiān)控分站24 V
供電技術(shù)，采用低功耗傳感器，大大提升了帶載能力，并加
大了監(jiān)控電纜電源線的橫截面積，降低了監(jiān)控電壓在電纜
的損耗，保證長距離設(shè)備信號傳輸。
10)為了解決系統(tǒng)風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器誤動作較多的
問題，經(jīng)過井下實際條件反復(fù)實驗、調(diào)研，將原有風(fēng)筒風(fēng)量
開關(guān)傳感器的工作原理由按壓式改造為磁感應(yīng)式。使用
時，將它懸掛在風(fēng)簡正上方，使其弓形夾上面夾住風(fēng)筒。
當(dāng)風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)量充足時，風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)壓使得弓形夾保持張開
狀態(tài)，弓形夾上的磁鐵使磁感應(yīng)開關(guān)閉合，當(dāng)風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)
壓下降時，兩個弓形夾會因自身的重量而合攏。磁感應(yīng)式
風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器大大降低了傳感器誤動作次數(shù)，很好
的起到監(jiān)測井下掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)量的
作用。下圖為物理機械按壓式(見圖2)和磁感應(yīng)式(見圖
3)風(fēng)筒風(fēng)量開關(guān)傳感器。
圖2 物理機械按壓式
圖3 磁感應(yīng)式
4 總體性能指標(biāo)與國內(nèi)和集團(tuán)公司內(nèi)其它單位
技術(shù)的比較
該系統(tǒng)是搭建于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺，由地面監(jiān)控中心
站及網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、智能監(jiān)控分站、各類模擬量傳感器、開
關(guān)量傳感器及斷電控制器等設(shè)備組成，共同完成整個系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集、通訊傳輸、分析處理、畫面編輯、顯示、打印等任
務(wù)，該系統(tǒng)還可以兼容生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)、瓦斯
抽放監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯突出預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)、工業(yè)電視、電
力自動化系統(tǒng)。
與國內(nèi)和集團(tuán)公司內(nèi)其它單位技術(shù)比較，KJ73N系統(tǒng)
的優(yōu)勢如下：
1)系統(tǒng)采用RS485數(shù)字傳輸技術(shù)，可有效解決大型礦
井660／I140電壓等級用電設(shè)備對信息的干擾，從而有效
避免誤報、亂控現(xiàn)象。
2)大型礦井的采集作業(yè)面較長，對系統(tǒng)分站帶載能力
要求較高(尤其是大功率傳感器)，該系統(tǒng)采用低功耗傳感
器和24 V供電技術(shù)，從而大大提高了傳感器的供電距離
及設(shè)備帶載能力。
3)系統(tǒng)增加故障自診斷功能，實現(xiàn)異常信息分站就地
存儲、探頭自身原因造成誤報警診斷及人為操作等。
4)系統(tǒng)具有可靠的遠(yuǎn)程標(biāo)效功能，大大提升了系統(tǒng)的
日常維護(hù)效率。
5)系統(tǒng)支持充放電管理、電量監(jiān)測功能，該技術(shù)大大
提升了電源維護(hù)效率和電池壽命。
6)傳感器、分站、通訊設(shè)備具備IP65防護(hù)等級，相對
于傳統(tǒng)的IP54防護(hù)等級而言大大提升了前端設(shè)備的防護(hù)
能力。
7)系統(tǒng)和設(shè)備通過了EMC認(rèn)證，全面提升了系統(tǒng)平
臺電磁兼容性，更加有效的避免了復(fù)雜電磁環(huán)境對系統(tǒng)信
號傳輸?shù)母蓴_。
5 應(yīng)用情況及社會經(jīng)濟(jì)效益
目前麻家梁煤礦所運行的KJ73N 安全監(jiān)控系統(tǒng)在
2014年8月16日安裝，于2014年9月1日與集團(tuán)公司正
式聯(lián)網(wǎng)。升級后的系統(tǒng)運行狀況非常穩(wěn)定，消除了原有的
各類隱患，解決了原系統(tǒng)存在的不足。系統(tǒng)運行至今，監(jiān)
控主機的聲光報警、備用電源，雙電源、主備機自動切換功
能測試正常，斷電和饋電狀態(tài)監(jiān)測、報警、顯示、存儲和報
表打印功能測試正常，為該礦的安全生產(chǎn)提供了強有力的
保障。
結(jié)合礦井建設(shè)情況，充分使用礦井現(xiàn)有材料資源包括
地面工控機、地面數(shù)據(jù)服務(wù)器、主傳輸光纜、各類傳輸線
纜，接線盒等，避免了二次投入，不僅確保了升級改造質(zhì)量
和性能，而且最大限度降低改造投入，系統(tǒng)改造前后相比
日常維護(hù)等各項費用可節(jié)約100萬元，收到良好的社會效
益和經(jīng)濟(jì)效益，并具有廣闊的應(yīng)用前景。
6 結(jié)語
該系統(tǒng)除具有原有KJI60N 系統(tǒng)所有的功能外，還具
有技術(shù)更先進(jìn)，功能更強大，可靠性更高，實用性更強等優(yōu)
點。使監(jiān)控系統(tǒng)在該礦生產(chǎn)中真正發(fā)揮出它所有的優(yōu)勢，
為該礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，避免因決策失誤而造成的財產(chǎn)
損失和重大安全事故。
參考文獻(xiàn)：
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C4]陳光海，姚向榮．煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)[M]．北京：煤炭工業(yè)
出版社，2007．
作者簡介：李素芬(1973一)，女，陜西科技大學(xué)本科畢業(yè)，工程
師，現(xiàn)任職于山西大同煤礦集團(tuán)公司通風(fēng)處，主要從事煤礦瓦斯
監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)工作。
收稿日期：2015—12—02 編輯：胡中祺
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