榆树井煤矿安全监控系统升级改造经验介绍

胡顺仓 孙海洋

（内蒙古上海庙矿业公司榆树井煤矿，内蒙古 鄂托克前旗 016100）

1 矿井概况

榆树井煤矿地处内蒙古明长城以北的毛乌素沙漠边缘地带、鄂托克前旗境内。井田面积24.56km2，地质储量3.86亿t，可采储量2.45亿t。矿井设计生产能力3.0Mt/a。2007年8月开工建设，2010年7月建成试生产。

2 煤矿安全监控系统升级前状况

2.1 监控系统状况

榆树井煤矿安全监控系统于2010年4月安装，采用KJ90N系统，主要用来监测井上、下的各类环境参数和皮带、水泵开停等主要生产参数。系统能够监测的信号种类有：瓦斯、一氧化碳、风速、温度、开停、水位、馈电状态、风门、风压、料位等。具有自动、手动断电功能，可实现本地、异地断电。在系统进行数据采集的同时，完成记录、显示、超限报警控制、绘制图形和曲线、打印各种报表等任务。同时KJ90N系统还实现了主机、副机双机热备、监测数据的网上共享、数据联网上传等功能。

监测监控主机设置在调度室，有值班人员24h值班。

榆树井煤矿共安装了12套监控分站，分两种型号：四开四模互换的中分站4套，8开8模互换的大分站8套。信号传输方式为：

（1）分站与工业环网，采用RS485信号传输。

（2）环网与监控主机，实现了以太网传输。

（3）传感器与分站，采用200～1000Hz模拟信号、电流信号和RS485（智能开停传感器）信号传输。

（4）甲烷传感器和一氧化碳传感器全部采用了热催化元件作为工作媒体。

2.2 监控系统存在的问题

在使用过程中，整套系统几年来运行正常，但是由于技术的原因，表现出的固有缺点也很明显：

（1）分站采用了专用接口端子线的方式，导致分站附近众多接线盒聚集，无法实现标准布线，也容易造成线路故障的发生。

（2）传感器容易受外部环境影响冒大数，没有专业仪器无法找到故障产生的原因，是因受到变频器的影响还是音频电话影响较难判断和处理。

（3）传感器受淋水影响较大，较容易损坏。

（4）更换传感器时插错接口会发生人为制造传感器“报警”的现象，传感器与各自的线路必须对号入座。

（5）在回采工作面下隅角，传感器随着工作面推进而后撤，过程中造成线路频繁断线，维护难度大。

（6）采用热催化元件的传感器每月需要标校两次，造成工作量增加。

（7）分站可以远距离通信，而传感器却很难实现远距离供电和通信，距离在2km左右，容易出现“断线”故障。

（8）监控系统可以为其他平台提供数据，却不能融合其他系统的数据，产生了信息“孤岛”。

3 煤矿安全监控系统升级改造进程及工作经验

榆树井煤矿自2018年6月开始对监控系统进行升级改造，因KJ90N系统已取得了新的煤矿安全标志升级为KJ90X，技术比较成熟，该矿仍采用原厂家监控系统。目前已完成了服务器及软件的升级、9套新监控分站及60多台总线型传感器的更换。在升级过程中，总结经验如下：

（1）升级后，结构布置较为简单，实现了主机(以太网)-分站-传感器的较少层次布置。下一步分站采用以太网连接后，可以实现主机（分站）-传感器的更少层次传输；系统布线明显减少，一条线缆可以带四路传感器，大大方便了维护。

（2）分站后备电池由2h变成4h，分站通信中断时间明显减少。因为一般的供电故障在4h内都会得到解决，系统不间断运行有保障。

（3）分站布置更加优化。需要安装少量传感器的地点可以布置一条线路就能解决，不用单独安装1台分站；使用多参数传感器的地点，传感器数量减少了；回采工作面下隅角的传感器采用无线传感器以后，方便了挪移和维护，故障率较低。

（4）榆树井煤矿目前施工的巷道，长距离的设计有3000多米，平常使用的分站无法实现远距离本安供电。升级前在长距离巷道中部，使用分站“接力”的方式实现信号传输，但是在超限断电时会将第二台分站的电源断掉，这明显不符合要求。而本次国家煤矿安全监察总局要求监控系统生产厂家应提供本安供电分级较高的分站，供电距离最远可达6km的选择条件。

（5）目前，榆树井煤矿的监控分站与工业环网间多采用了RS485进行传输，在十三五末前，有足够的时间可以适时增加工业环网布置密度，方便用以太网或光缆取代RS485传输方式。

（6）在多系统融合方面，榆树井煤矿采用了地面系统融合，已布置了多台融合专用服务器。

（7）人员定位系统融合后，远距离巷道必须加大读卡器的布置密度。升级前识别卡只有定位节点和门禁的功能，而现在使用的双向卡提供了报警等互动功能，所以必须减少信号盲区的存在。

（8）榆树井煤矿的应急广播升级前使用的品牌，协议不统一不利于系统融合，该矿采用新的同一厂家的设备进行逐步更换，便于融合。

（9）分站至传感器的信号连接，一般采用单芯0.43mm2或0.52mm2截面积的监控电缆，在距离超过1km以后，往往会出现电源供给不足现象，导致信号“断线”。这时必须加大导线的截面，采用“并线”的方式来解决，使用该分站的本安传输距离不小于2km的1.5mm2截面积的电缆来实现。

（10）掘进工作面的传感器必须布置在风筒的另一侧，而风筒传感器宜放置在风筒的末端，所以建议厂家开发无线风筒传感器，便于布线和现场使用。

4 结束语

监测监控技术人员一般重在对传感器“弱信号”的处理进行研究，但随着《煤矿安全规程》对煤矿安全监控系统专网的开放，各系统的融合已经全面展开，对软件方面和机电方面人才的需求更加强烈，部门间的配合也将更加密切。这些要求和需求必将有力推动榆树井煤矿监测监控和智能化矿山建设更进一步发展。