煤矿KJ95N煤矿安全监控系统升级改造方案

煤矿煤矿 KJ95NKJ95N 煤矿安全监控系统煤矿安全监控系统 升级改造方案升级改造方案 1 1 背景背景 1.11.1 国家要求国家要求 针对目前国内煤矿安全监控系统存在的问题，2016 年 12 月 29 日国家煤矿 安监局印发了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的通知-煤安监函〔2016〕 5 号，通知要求：“大型矿井、煤与瓦斯突出矿井的在用安全监控系统升级改造 工作应在 2018 年底前完成；其他矿井应在“十三五”末完成”。 煤矿安全监控系统升级改造技术方案所要求的升级改造主要内容包括： （1） 传输数字化 在分站至中心站数字化传输的基础上，将传感器（模拟量）至分站升级为数 字传输，实现安全监控系统的数字化，促进智能传感器发展。 （2） 增强抗电磁干扰能力 安全监控系统及组成设备采用抗干扰（EMC）技术设计，通过以下试验： 地面设备 3 级静电抗扰度试验，评价等级为 A；2 级电磁辐射抗扰度试验，评价 等级为 A；2 级脉冲群抗扰度试验，评价等级为 A；交流电源端口 3 级、直流电 源与信号端口 2 级浪涌（冲击）抗扰度试验，评价等级为 B。 试验条件：形成完整的系统架构，组成设备的类型齐全；至少一台分站达到 满载要求；交换机及接口的每个电口至少带载一台设备。 试验加载方法： 系统中不同类型组成设备均分别进行试验；试验在系统正常 工作状态下进行，即系统传感、传输、显示、控制、执行的功能正常。 （3） 推广应用先进传感技术及装备 推广使用架构简单系统以及激光、红外等低功耗传感器、自诊断型传感器， 鼓励使用多参数传感器。 突出矿井的采煤工作面进、回风巷，煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘 进工作面回风流中，采区回风巷，总回风巷瓦斯传感器推荐使用激光、红外等全 量程传感器。突出、高瓦斯矿井的回风隅角建议采用无线传感器。建议加装粉尘 监测设备。 （4） 提升传感器的防护等级 将采掘面传感器的防护等级由 IP54 提升到 IP65。 （5） 完善报警、断电等控制功能 系统实现分级报警，根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围 等，设置不同的报警级别，实施分级响应。各级别报警浓度值的设置可由煤矿企 业根据相关法规标准和实际情况决定。 推行逻辑报警， 根据巷道布置及瓦斯涌出等的内在逻辑关系， 实施逻辑报警， 促进各类传感器的正确安装、 设置、 维护， 监控系统的正常使用， 防止违法行为。 具体逻辑关系可由煤矿企业根据实际情况进行设置。 完善就地断电功能，提高断电的可靠性，并加强馈电状态监测。 推行区域断电，可由煤矿企业根据井下供电系统的实际情况进行设置。 （6） 支持多网、多系统融合 实现井下有线和无线传输网络的有机融合、监测监控与 GIS 技术的有机融 合。 多系统的融合可以采用地面方式， 也可以采用井下方式。鼓励新安装的安全 监控系统采用井下融合方式。在地面统一平台上必须融合的系统：环境监测、人 员定位、应急广播，如有供电监控系统，也应融入。其它可考虑融合的系统：视 频监测、无线通信、设备监测、车辆监测等。 （7） 格式规范化 系统主干网应采用工业以太网。 分站至主干网之间宜采用工业以太网，也可采用 RS485、CAN、LonWorks、 Profibus。“十三五”末应采用工业以太网。 模拟量传感器至分站的有线传输采用工业以太网、RS485、CAN；无线传输 采用 WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。 系统改造后支持联网并按要求数据格式上传。 （8） 增加自诊断、自评估功能 实现系统定期的自诊断、 自评估， 能够预先发现系统在安装使用中存在的问 题。自诊断的内容至少应包括： 1)传感器、控制器的设置及定义； 2)模拟量传感器维护、定期未标校提醒； 3)模拟量传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态； 4)中心站软件自诊断，包括双机热备、数据库存储、软件模块通信。 （9） 加强数据应用分析 安全监控系统应具有大数据的分析与应用功能，至少应包括以下内容： 1)伪数据标注及异常数据分析； 2)瓦斯涌出、火灾等的预测预警； 3)大数据分析，如多系统融合条件下的综合数据分析等； 4)可与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据。 （10） 应急联动 在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、 人员定位等系统的应急联动。 （11） 提升系统性能指标 1)系统巡检周期不超过 20s； 2)异地断电时间不超过 40s； 3)备用电源能维持断电后正常供电时间由 2h 提升到 4h， 更换电池要求 由仅能维持 1h 时必须更换，提高到仅能维持 2h 时必须更换； 4)具有双机热备自动切换功能； 5)模拟量传输处理误差不超过 0.5%； 6)分站的最大远程本安供电距离（在设计工况条件下）实行分级管理， 分别为 2km、3km、6km。 （12） 增加加密存储要求 为有利于安全监管监察和企业安全管理， 对采掘工作面等重点区域的瓦斯超 限、报警、断电信息应进行加密存储，采用如 MD5、RSA 加密算法对数据进行 加密，确保数据无法被破解篡改。 （13） 方便用户使用、维护、培训 软件界面友好，方便调用，强化帮助功能。 根据 《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》 的要求， 我单位新一代 KJ95NKJ95N 煤矿安全监控系统的各类设备及监控软件均由天地（常州）自动化股份有限公煤矿安全监控系统的各类设备及监控软件均由天地（常州）自动化股份有限公 司研制、生产。司研制、生产。系统具有容量大、速度快、更稳定、更可靠、更安全、融合深、 改造成本低、安装维护使用方便等鲜明特点，在关键技术及功能、性能指标上处 于行业领先地位。完全满足了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》中所提出 的传输数字化、抗电磁干扰、逻辑报警、分级报警、区域断电、自诊断、自评估 功能等要求，部分性能及功能指标高于国家升级改造要求和同行业水平。 1.21.2 煤矿在用系统现状煤矿在用系统现状 山西华晋吉宁煤业有限责任公司井田位于山西省乡宁县枣岭乡樊家原村一 带，井田地理坐标为：东经： 110°33′34″～110°37′46″，北纬：35°48′ 05″～35°50′36″。沿井田向东 12km 的县乡级水泥路即可与 209 国道相接， 沿209国道向北约 30km 可达乡宁县城， 沿 209 国道向南约15km 可达河津市市区， 与国道 108 线及南同蒲铁路接运；井田向东直距临汾市 110km，向南距运城市 130km。交通条件较为方便。 井田位于吕梁山南端，总体地形为中部高南北低，地形切割较为强烈，黄土 冲沟发育， 主要山梁走向为东西向， 最高点在整合区北部的樊家原， 标高 843.2m， 最低点位于西南侧黄河谷地内，标高 387.0m，相对高差 456.2m，属中山区。 经过各大系统建设， 吉宁煤矿已建设完成煤矿安全监控系统， 具体情况如下： （1）环网情况： 吉宁煤矿于 2012 年 8 月装备了一套常州天地公司生产的 KJ95N 型煤矿安全 监控系统，在地面中心站配备主备机各 1 台，一主一备，数据传输通过 MT8000 数据接口箱与井下分站连接通讯。 本次监测监控系统升级改造将新建设一