煤矿安全监控系统融合升级的设计及智能化建设展望

（福建煤电股份有限公司 福建龙岩 364000）

0 引言

根据国家煤矿安监局印发的 《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）和福建煤监局、省经贸委、省安监局联合印发的 《福建省煤矿安全监控系统装备联网和维护使用指导意见（修订）》（闽煤安监综合〔2018〕1号）等规范性文件要求，为规范煤矿安全监控系统建设和管理等工作发挥出较好的保障和促进作用，全省所有煤矿（含新建、改扩建矿井）必须建设安全监控系统，作为颁发（变更、延期）煤矿安全生产许可证的必备条件之一。煤矿安全监控系统的建设，必须符合新《煤矿安全规程》和国家、福建省《指导意见（修订）》的有关标准及规定的要求。通过煤矿安全监控系统，煤矿安全监察机构和各级煤矿行业管理部门可以有效、灵活地开展煤矿安全生产监管和远程监察工作。为了提高煤炭企业的安全生产，所以煤矿安全监控系统融合升级是必要的。

1 翠屏山煤矿安全监测监控系统融合升级前存在的问题

（1）该矿升级前在用井下安全监控系统、井下人员定位系统和井下应急广播系统，形成信息孤岛，各个系统间数据都是独立的。三套系统需三套设备和三套备机，故障率比较高，维护量比较大。

（2）升级前的系统稳定性和准确性差，抗电磁干扰能力较低且在井下潮湿的环境下容易出现误报警。模拟信号容易受到传输线路的干扰，且模拟信号传输不能复用。每个传感器必须通过一条独立电缆与分站进行信号传输，井下各个系统单独布线，无系统融合功能，重复敷设电缆，不能实现电缆的共享，布线量大。

（3）功能不完善，不能进行应急联动。智能化程度低，不能自诊断、调校提醒，模拟量数据传输误差大，显示数据非实时数据等。

2 翠屏山煤矿安全监控系统融合升级设计及其优缺点

2.1 翠屏山煤矿安全监控系统融合升级设计的介绍

升级后的煤矿安全监控系统实现全数字化传输，具有自诊断、预警功能，能够实现数据融合，监控系统设备具备抗干扰能力，使数据更加具有实时性、可靠性、稳定性、扩容接入能力、防护等级、数字化、数据分析应用，运行更加稳定可靠。

福建煤电股份有限公司信息中心人员和福建省华厦能源设计研究院有限公司工程师及翠屏山煤矿监测监控管理员，于2019年7月份开始对翠屏山煤矿安全监控系统融合升级进行实地勘察和方案的设计。并向福建煤电股份有限公司提出升级改造一体化论证，积极响应福建省煤监局安全监控升级改造的标准，开展升级改造方案的设计。

KJ90X安全监控新系统是中煤科工集团重庆研究院新研发的，基于工业以太环网加现场总线通信架构的，采用分布式控制和多系统数据融合的系统。新系统主干网采用工业以太网传输，区域控制器到主干网采用以太网或RS485总线进行传输，传感器到区域控制器数据传输实现数字化传输，设计传感器使用RS485总线传输技术，数据传输采用CRC16校验，确保数据传输的可靠性。对传感器类型自动识别，可自动与中心站软件定义传感器类型进行匹配比对，不匹配时进行提示，防止传感器错接引起误报。另外，还可以对传感器预热、调校、自检、故障等状态进行识别，为数据的分析和故障的处理提供了依据（系统结构如图1所示）。

通过融合接口及协议规范，安全监控系统、人员定位系统和调度广播系统提供的数据按照协议要求实现融合联动，联动参数还可以进行设置。在瓦斯超限、火灾、断电等需要立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位等系统应急联动。联动控制程序提供给用户应急预案的管理功能，并在后台自动监测预案等相关监测点的数据。当某个预案条件满足触发时，会自动提醒用户是否执行联动控制，并发出声光报警通知危险区域人员撤出。当用户确认执行时，联动控制程序根据预案执行联动，也可以通过人员定位系统双向紧急呼叫功能撤人（如图2所示）。

2.2 翠屏山煤矿安全监控系统融合升级后的优缺点

通过与原来模拟信号的KJ90安全监控系统进行比较，KJ90X安全监控新系统的优点是线路敷设比较清楚，便于查找和维护；每台区域控制器都有自己的IP地址，便于查找和判断故障；新系统主干网采用工业以太网传输，数据的抗干扰性强准确性高、数据更新也比较实时；新系统将安全监控系统、人员定位系统、广播系统在地面集中到一套软件系统里实现地面的融合，界面也比较直观便于操作。新系统的不足是地面用软件进行系统的融合，井下系统虽然三个系统都接入区域控制器来传输数据，但未能实现井下的融合。

3 煤矿安全监控系统智能化建设展望

随着科技的不断发展，安全监控系统的技术也会得到不断的更新。本人对安全监控系统智能化发展有一些设想。

3.1 利用物联网和互联网+技术实时预警

煤矿安全监控系统虽然实现多系统融合，但是只是地面的融合，井下各个系统设备仍独立工作，并未实现集中融合，未来可以利用物联网技术来实现。未来可以开发一款APP或利用微信小程序，结合短信平台，利用互联网+技术，就是利用APP或微信小程序实时查看安全监控系统的数据，并可以设置相应的权限。当井下设备运行出现异常或数据出现异常时，通过移动终端的声光、震动和短信的形式，来提醒相应权限的管理人员来进行实时预警。权限较高的管理人员还可以远程对调度人员和当班安全员进行远程安排部署，做到井上井下沟通，一有危险可以及时发现，及时安排处理。

3.2 云计算和大数据技术的应用

目前的煤矿安全监控系统数据存储量比较大，只能实现简单的数据分析、逻辑操作，无法对整个数据进行系统的分析和评估，也不能实现设备自调校和设备故障自检，无法做到智能化重大隐患的预警。未来应该将云计算和大数据技术应用到煤矿安全监控系统里，实现数据系统的分析和评估智能化等，对井下重大隐患进行预警。

4 结语

随着科学的不断进步，相信在不久的将来，煤矿安全监控系统一定能实现真正的智能化，并能融入煤矿安全生产的各个环节上。