望田煤业安全监控系统升级改造方案设计与实施

白 鑫 孙 岩 林晓峰

（山东能源龙口矿业集团有限公司望田煤业，山西 忻州 036600）

1 望田煤业安全监控系统简介

望田煤业是兼并重组矿井，重组后设计能力为120万t，兼并重组之前采用的是中煤科工集团重庆研究院研发生产的KJ90A系统，兼并重组阶段开始，该系统已经无法满足矿井安监测监控需求。2011年在其基础上升级为KJ90NB，2016年6月升级为KJ90X。

2 对照新标准，目前监控系统存在的问题

KJ90N系统主通讯传输模式为RS485总线通讯制，受总线制工作原理影响，一旦通讯线路经过干扰源时，总是会出现各类通讯异常现象。且传输中一旦某一节点出现故障，经常会导致附近多个节点同时无法通讯，对现场监测监控有较大影响。随着系统接入的分站数量、距离开始增加，巡检的时间也会逐步增大，这也是RS485通讯存在的问题之一。

KJ90N系统所采用的传感器、分站等设备全部根据《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）以及《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）标准进行开发的，后续购入的部分设备是按照《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）相关要求进行生产的。本次安全监控系统升级改造项目中，需要更换全部分站以及大部分传感器，仅有2016年后购买的部分甲烷、一氧化碳传感器可通过内部加装转换板等方式进行升级。

3 系统升级改造方法及步骤

3.1 新型安全监控系统简介

KJ90X安全监控系统在原KJ90NA、KJ90NB基础上进行全面升级，以工业以太环网＋现场总线作为矿井信息传输平台，整个系统利用工业以太网平台和多主并发通讯技术，使系统在设备抗干扰、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、数据融合、新技术应用等方面的技术水平得到进一步提升。同时系统通过了《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）对抗干扰（浪涌、静电、射频电磁场辐射、电快速瞬变脉冲群）的要求等级，并取得“MA”认证。

此次改造是从根本上对系统进行全面升级，原有系统的所有分站、传输接口等设备全部淘汰，将井下目前在用的分站全部进行升级换代。通讯模式从之前的RS485总线制升级至光纤传输。

目前在用的传感器中，符合改造要求的，在传感器内部加装相应模块完成改造。对于不合符要求的，全部进行更换。

在井下依托关键节点，根据分站数量及位置，尽可能采用网络传输，就近接入环网交换机。介于100～500m之间的分站，出于成本、维护等综合考虑，采用四芯线缆进行传输。大于500m范围的分站使用光纤进行传输。该模式可最大化利用现有资源，减少故障节点，降低后期维护难度，简化网络结构。

3.2 改造方法及步骤

望田煤业利用光纤通讯技术，将井下现场分站采集的数据传输至地面。同时引入moxa公司的工业级以太网交换机，形成井下安全监控专用环网，避免单点故障引起多路分站出现通讯故障。

（1）敷设主通讯光纤线路

根据望田煤业采区布置情况，在井下采区变电所、二采区避难硐室、二采区轨道巷底部、一采区上山变电所、西运输巷机尾部署5台工业以太环网交换机，各交换机之间敷设专用光纤线路，并从主副井实现双线路入井，实现环网闭合。

（2）敷设辅助通讯线路

以5台工业以太环网交换机为核心节点，依托环网交换机内的RS485转网络接口，在井下各个分站根据位置情况，距离不超过100m的全部采用井下阻燃网线与环网交换机进行连接，超过100m的分站敷设四芯通讯线缆，组成通讯线路。对于远端单独分站或者分站集群，采用光纤+阻燃网线的模式进行传输。

（3）敷设分站至传感器的通讯线路

由于KJ90X系统传感器工作原理均为总线制，因此可利用旧有线路将新传感器安装到现场，而无需重新敷设线缆。

（4）安装分站及传感器

根据现有设备部署将新设备安装至各位置。

4 系统升级期间的保障措施

根据相关要求，安全监控系统升级期间，在新系统未全面投入使用之前，旧有系统必须保持完好。望田煤业根据这一原则，在新系统全面投入使用之前，保持新旧系统同时运行，以便时刻监控井下环境变化。

5 系统升级改造效果

望田煤业安全监控系统经过升级改造后，能够满足《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（煤安监函〔2016〕5号）相关要求，并解决了之前使用旧系统时所面临的一些缺点。经过升级改造，提高了系统的稳定性和可靠性，使其能在煤矿安全生产中发挥更大的作用。