南关矿安全监测监控系统改造技术方案

裴小刚

（山西汾西矿业南关煤业有限责任公司，山西 晋中 031304）

1 概述

南关矿是山西焦煤汾西矿业集团规模较大且生产工艺先进的一个生产单位，井田面积293km²，地质储量7770万t，设计开采能力140万t/a。南关矿的安全监控系统相对于其生产工艺还比较落后，严重影响其生产安全，威胁煤矿工人的生命安全。在分析南关矿现有安全监测监控系统现状的基础上，提出改造原则以及改造方案。

2 现有安全监测监控系统现状

2.1 环网

南关煤业目前采用KJ95N安全监测系统，系统传输方式采用电缆传输，由于开采的年限长、采面多，因此根据煤安规程的要求安装了较多的分站，由于采区比较分散，因此传输线路布置比较长，给系统的维护带来了不便也影响了系统的抗干扰性[1-2]。同时，系统采用巡检的方式采集数据，当分站数量比较多的时候，巡检时间也相应地增加，虽然满足了AQ的标准，但是影响了系统反应实时数据的速率以及断电的时间。作为一个现代化的大型矿井，为提高系统数据传输的稳定性及实时性，必须对监控系统的信息传输通道进行改造，来满足煤矿安全高效生产的要求[3]。

2.2 安全监测监控系统

南关煤矿2008年安装并使用天地（常州）自动化股份有限公司的组件版KJ95N安全监测监控系统，于2012年1月底升级成NET版KJ95N安全监测监控系统。系统设备主要布置在精煤筒仓顶、原煤仓顶、皮带走廊、风机房、压风机房、主副斜井、行人斜井、回风斜井、井下变电所、水仓、避难硐室、瓦斯抽放泵站、注氮泵站、采掘工作面、开拓工作面等场所，目前运行情况基本稳定。该系统的设备安装情况如下：

（1）监测监控主机及服务器：3台服务器主控机配置，CPU为X5670 3.07GHz；内存为8GB；硬盘容量为300G；网卡数量：集成四口千兆以太网卡；显卡为G200ev。

（2）分站及电源：共44套，地面5套，公共区域5套，一采区4套，三采区30套。

（3）传感器：用于检测温度、烟雾、瓦斯等外部环境的传感器多套。

2.3 人员定位系统

南关煤业于2010年5月安装投入由太原海斯特公司研制的KJ291B型人员定位管理系统，设备通过线缆与地面上位机通信，目前系统运行正常。经过调研沟通得知，具备与第三方厂家系统的融合联动功能，能按照第三方厂家的要求提供数据接口、通信协议以及数据字典，融合后可实现对人员定位分站的报警联动和人员定位卡的报警联动功能。

2.4 应急IP广播系统

南关煤业于2012年8月，安装投入由徐州江煤科技公司研制的KT183型应急IP广播系统一套，设备通过工业环网与地面上位机通信，目前系统运行正常。经过调研沟通得知，具备与第三方厂家系统的融合联动功能，能按照第三方厂家的要求提供传输接口、通信协议以及数据字典，融合后可实现对井下广播主机及终端的应急语音播放功能[4-5]。

3 安全监测监控系统改造方案

3.1 改造原则

本次改造的原则以保证稳定、安全、可靠为前提，以高水平、高质量为目标，对南关矿现有安全监测监控系统进行改造。

3.2 改造后的安全监测监控系统

3.2.1 系统简介

系统基于工业以太环网+现场总线通信架构，结合现有的矿井环网，采用TCP/IP技术、无线传输技术以及网络技术等技术方案对南关矿进行改造。改造后的南关矿安全监测监控系统能够保证其安全、稳定，保证安全生产，保证工人生命安全。

3.2.2 系统组成

改造后的南关矿安全监测监控系统采用工业以太环网+现场总线架构，由监控系统主备机、多系统融合服务器、交换机、监控分站、传感器、执行器、电源等组成，如图1所示。改造后的南关矿安全监测监控系统的功能：

（1）传感器以及监控主机有分级报警功能；

（2）具有自定义报表功能，可根据实际情况灵活定义报表；

（3）具有数据存储功能；

（4）具有数据加/解密功能；

（5）具有电源管理功能，实现智能电源实时在线监测和管理；

（6）采用B/S模式，具有实时数据、报警数据的网页浏览和图形浏览功能；

（7）可实现与人员定位、应急广播、视频的联动功能；

（8）能够实现监控系统内环境及设备监测数据上传。

改造后的南关矿安全监测监控系统的性能指标如表1所示。

图1 改造后的南关矿安全监测监控系统组成

表1 系统性能指标

3.2.3 系统设计

改造后的南关矿井下已建成百兆工业以太环网，但目前该环网已接入工业视频系统，严禁安全监控系统与图像监视系统共用同一芯光纤规定，需在井下单独建立监控系统传输网络；根据该次煤矿安全监控系统升级改造方案要求，煤矿安全监控系统应具有多网、多系统融合功能，根据该矿实际情况本方案将采用地面融合方式实现；目前南关矿已建成人员定位、应急广播及视频监测等系统，为提高煤矿安全，进一步提高煤矿大数据利用，要求升级改造必须具有人员定位、应急广播及视频监测系统联动功能。

4 结语

改造后的安全监测监控系统结合以太网、传感器网以及光纤传输等技术，符合未来安全监控系统数字化、智能化以及网络化的发展趋势。该系统的井下工业性试验证明，改造设计方案安全、稳定、实时性好。