安全监控系统升级改造实践与经验

关键词：智能化;煤矿安全监控系统;新技术;统一规划;系统升级

中图分类号：TD76      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）06-0117-03

Abstract：With the acceleration of mine information，intelligence and automation construction，many problems existing in the original coal mine safety monitoring system can not meet the needs of coal mine safety production. It is necessary to upgrade and reform the safety monitoring system，apply more new technologies to the system，and improve the stability of the system operation. Yankuang Group in accordance with the requirements of the national and Shandong upgrading and transformation standards，reasonably formulates upgrading and transformation plans，unifies planning，and steadily advances. The company has quickly and efficiently completed the upgrading and transformation of the coal mine safety monitoring system.

Keywords：intellectualization;coal mine safety monitoring system;new technique;unified planning;system upgrade

0  引  言

煤矿安全监控系统是煤矿安全生产中最早使用的信息化系统，也是煤矿安全生产最基本、最重要的安全保障技术装备。在煤矿灾害事故监测、辨识、预警以及隐患排查治理等方面发挥着重要作用。随着矿井信息化、智能化、自动化建设的加快，原安全监控系统存在传感器防护等级低、抗环境干扰性能差、不能实现分级报警的问题，而且巡检周期、异地断电时间、备用电源续电能力等技术指标已不适应现代化矿井的需求。为了将更多的新技术应用到系统中，提高系统运行的稳定性，企业急需对安全监控系统进行升级改造。

自2017年1月开始，兖矿集团各生产矿井按要求逐步推进安全监控系统升级改造工作，其中兴隆庄煤矿作为国家试点单位，率先于2017年年底完成了安全监控系统升级改造，为公司其余矿井升级改造工作起到了示范带头作用。公司省内外19对矿均在2018年底前全部完成了升级改造工作。

1  安全监控系统升级改造的经验做法

1.1  吃透标准

2016年12月29日，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》，明确了升级改造的要求。

集团公司兴隆庄煤矿作为试点单位，依据国家要求率先开展了升级改造工作，从2017年1月开始，历经标准学习、系统调研、方案制定、审核、实施，到2017年7月底顺利完成了新旧系统交割。2017年8月～10月，完成工业性测试及系统联调，并于年底通过了验收。

2017年8月8日，山东煤矿安全监察局在充分调研和听取各矿业集团及煤矿意见的基础上，制定下发了《山东煤矿安全监控系统升级改造技术方案实施标准》，细化了标准，明确了实施细则。

文件下发后，公司先后组织了两期培训班，同时邀请常州所等专家来公司，到矿上对标准进行培训和详解;兴隆庄煤矿根据标准在现场进行经验汇报，使公司相关人员彻底学透、吃透标准和要求，为升级改造工作打下扎实的基础。

1.2  充分调研

为开展系统升级改造工作，公司采取走出去与请进来相结合的方式，组织公司相关部室与试点单位兴隆庄煤矿共同组成调研组，先后赴多家公司学习调研。同时，将经验丰富的常州所、重庆院等专家请到公司，通过听取介绍、现场参观、座谈交流的形式，掌握各家监测系统优缺点，为系统选型及升级改造工作提供了指导思路。明确集公司全力抓好兴隆庄煤矿试点示范矿井建设活动，其余矿井参考示范矿井经验，先建设示范采区，然后全矿井推广升级改造的工作原则。

1.3  安全第一

系统升级改造是为了更加安全可靠，因此，公司要求各矿根据系统特点和工作量进行安排，本着系统稳定、安全可靠、分布实施的原则，提前谋划施工中可能出现的问题，制定保障应急措施，精细排定系统升级改造进度，采用新旧两套系统并列运行的方式，分采区、分地点进行升级改造工作，要求在新系统未安设完成前确保旧系统正常运行，同时做好新旧系统切换时的应急预案，避免数据断档，实现系统平滑过渡。

1.4  合理规划

升级改造工作具有相对集中、时间紧、任务重、设备供货紧张、头绪繁多的特点，同时各矿安全监控系统类型、运行年限、运行状况各不相同，按期安全高效完成此次升级改造工作的难度非常大。

公司及时召开专题会议，提前谋划部署，按照一矿一策的方法。本着升级目标不能动，能升级的优先选用升级方案，不能适应国家及省要求的重新选系统，对每个矿井制定完善切实可行的升级改造方案。各矿按照方案认真梳理工作内容，优化安装路线，合理规划安装流程，制定详细的进度计划，并严格落实考核，确保了升级改造工作的高质高效完成。

1.5  抓好示范

兴隆庄煤矿作为试点单位，公司明确要求，升级改造工作必须一次安全到位，必须具备良好的示范作用，真正提炼经验教训，达到项目示范带头效果。公司从资金、技术、人员、设备、机构、制度等方面全方位给予支持，要求厂家24小时提供现场服务，集团、煤业两级公司指定专人进行工作协调，切实抓好示范试点工作。

试点工作中，本着充分暴露和解决问题的态度，对出现的每一个问题，无论大小，一律不放过。升级改造过程中先后对系统进行了四次更新，改进问题三十余处，对传感器进行了十余次改进，确保了系统升级改造后安全可靠运行，也为公司后续升级改造矿井积累了丰富的实践经验。

1.6  着眼未来

此次安全监控系统升级改造做了一些多元化的尝试。一是应用不同厂家多元化的先进技术;二是在济二煤矿实现了井下的一个综合分站多系统的融合;三是激光、多参数以及无线等多种新式传感器的应用，新式传感器如图1所示。

新技术新装备的推广应用提高了系统的技术性能和安全可靠性，提高了煤矿安全预测预警水平，提升了灾害应急处置能力，实现了多系统融合和信息共享，为煤矿建设“自动化、用人少、高可靠性”的灾害预控系统奠定了坚实的基础。

安全监控系统升级改造后，新系统各项指标达到了标准要求，部分指标更加凸出。

2.1  传输数字化

传感器全部实现了数字化传输，实现了传感器故障诊断、即插即用、在线标校、地址重复提示等功能。多台传感器共同用一芯电缆，有效减少了井下布线数量，传感器模块化设计简化了设备安装调试过程，数字化传输系统布置图如图2所示。

系统不受变频器、无功功率补偿器等启停时的电磁干扰，有效解决了运行不稳定、冒大数等问题。

2.3  应用新式传感器

在采掘工作面及回风安设低功耗激光甲烷传感器，提高传感器响应速度和稳定可靠程度;使用多参数传感器，减少了现场设备数量，单一传感器与多功能传感器对照图如图3所示。

传感器防护等级由IP54提升到IP65，并且进行了二次仪表统一设计，变送器小型化设计，使安装、使用、维护更方便。

2.5  完善报警断电功能

实现了分级报警、逻辑报警、就地断电、区域断电，可通过系统软件远程设置，软件与传感器门限配置一致。

2.6  多系统融合

实现了安全监控系统、人员位置监测系统、视频监控系统、语音广播系统的融合，并将安全监控系统、调度通讯、人员位置监测系统数据通过GIS实现“一矿一图”信息综合显示，方便应急救援指挥人员更直观、便捷地了解井下情况。

2.7  传输格式化

规范上传格式，完成与集团公司、省局的监测数据上传工作。系统支持联网，并按要求数据格式上传。

2.8  自诊断功能

实现了分站、传感器、电源箱、控制器自诊断功能，帮助维修人员快速判断故障原因，缩短排查和解决问题的时间，提升井下安全生产技术保障水平。

2.9  异常数据分析

加强数据应用分析、伪数据标注及异常数据分析，加强对瓦斯涌出、火灾等的预测预警。

2.10  系统报警联动

在气体超限、停风等需立即撤人的紧急情况下，通过应急联动平台、短信报警平台，手机客户端的使用，有效提升矿井事故防控预警和应急处置能力，实现安全监控信息的深度分析和综合利用

2.11  提升响应效率

极大地提高了系统性能，系统巡检周期不超过10秒，新系统最短巡检周期为2.05秒;异地断电时间不超过5秒，新系统最短时间1.6秒;备用电源能维持断电后正常供电时间由2小时提升到4小时。

2.12  数据安全性

系统实现了对数据传输、历史数据的加密存储，以防止违规删除、篡改监控系统报警和断电等重要数据。分站实现了断线续传功能，分站傳输中断后能够存储数据，并在通讯正常后上传，确保监测数据的连续性。

2.13  方便用户使用、维护和培训

软件界面友好，方便调用，强化帮助功能，降低使用门槛，设备即插即用，标校自动识别、提醒，故障诊断精确，用户体验良好。增加了远程放电维护管理功能及电压、电流、电池容量的数字化上传功能，大大增加了电源寿命，有效减少因检修停电造成的系统故障。

3  安全监控系统升级改造的感悟

3.1  符合国家科技兴安与安全发展战略的要求

系统新技术、设备新性能的应用，使煤矿安全监控系统更加的快速高效、安全可靠，大大提升了灾变应急处置能力。

3.2  “三减三提”为企业带来效益

3.2.1  减设备

多参数传感器、分体式传感器、多系统一体式融合分站大大减少了设备数量;多台传感器共线共缆，大幅减少了布线数量。

3.2.2  减人员

多系统的融合，设备数量的减少，系统维护周期的增长，安全可靠性的能力增强，使系统维护工作量和人员减少。

3.2.3  减故障

光纤数字化的传输，先进的激光甲烷传感器，传感器防护等级由原来的IP54提升至IP65，系统由原来巡检数据采集升级为主动传输采集，备用电源电力支持由原来的2小时升级到4小时，这些改变大大提升了系统整体的精准性、稳定性和可靠性，大大减少了系统的故障。

3.2.4  提效率

光纤数字化的传输大大提高了系统传输效率，传感器数据采集由原来秒级提升至毫秒级，新系统最短巡检周期由原来的10秒缩短至2.05秒，异地断电时间由5秒缩短为1.6秒。各类设备接入实现即插即用和故障自诊断，维护方便快捷，提高了工作效率。

3.2.5  提精准

数字化传输实现了传感器故障诊断、即插即用、在线标校、地址重复提示、防护等级的提升等功能，解决了传输干扰、冒大数的问题，大大提高了监测数据传输的抗干扰能力和精准度。

3.2.6  提安全

增强了抗干扰能力，具备强大的自诊断功能，传输精准快，系统稳定性业得到了提高，安全可靠性有了质的飞跃。

3.3  立足长远，展望未来，全面推进智慧矿山建设

安全监控系统升级改造具有划时代意义，多厂商进入形成良性竞争，促使设备生产厂商增加研发力度，保证系统的准确性和可靠性，实现数字化、精准、快速地进行传输以及系统安全稳定性的提升，使精准数字化监控系统替代人工瓦斯检查成为可能。未来更多系统科学化的技术和设备的应用，将提升矿井自动化、智能化水平，为构筑煤矿灾害预警、预测、预控、应急联动综合平台打下基础，将会实现从“事后监测”到“事前预警”的质的飞跃。

4  结  论

根据《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的要求，兖矿集团各煤矿对安全监控系统进行全面升级，采用全新的系统架构，实现了安全监控系统、人员位置监测系统、应急广播系统、视频监控系统等多系统的融合及联动，提升了矿井装备水平，为矿井安全生产提供了更加科学、稳定、可靠的保障。

参考文献：

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作者简介：王永胜（1967-），男，汉族，辽宁凌源人，硕士研究生，工程技术应用研究员，工程师，毕业于中国矿业大学，现任公司通防部副主任，从事矿井通风工作多年。