KJF130型监控分站在鲍店煤矿6304工作面的应用

张得勇 高 阳 赵青山

（1.兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿，山东 邹城 273513；2.兖州煤业股份有限公司通防部，山东 邹城 273513）

1 KJF130监控分站结构

6304综放工作面是鲍店煤矿安全监控系统升级改造的示范工作面，该工作面采用天地（常州）自动化有限公司生产的KJF130型监控分站。

该分站由外部防护外壳和内部机芯组成。分站防护外壳为不锈钢材质，其上方有一挂环，便于搬运和安装时挂吊钩。外壳采用正面开门，门的四周有橡胶圈衬垫，门上有2个锁紧螺栓，可根据需要拧紧或打开。门盖上有一长方形液晶显示窗，用以在不打开外壳的情况下，观察分站相关数据显示情况，配合遥控器完成人机交互过程。分站内部机芯由成型的塑料壳体及壳体内部的电路板组成。电路板共有2块，分别是主板、液晶显示板。2块电路板安装在塑料壳体内，便于一体化拆卸维护、安装和调试。

2 KJF130监控分站原理

2.1 工作原理

分站电路由主板、显示板两部分组成，其中主板上有两个无线通信板的插槽，便于分站无线通信功能的增加和删除。主板微处理器为32位ARM处理器，该处理器含有大容量存储器和动态RAM。处理器的5路RS485串口和2路CAN用于作远距离传输，与其它设备通信，2路以太网电口及光口实现其它以太网设备的接入，光口用于以太网的级联。分站采用汉字显示的液晶器作为人机交互输出，可以显示4行8列共计32个汉字或64个字符。

2.2 最大传输距离

（1）分站至环网接入器、光端机的RS485信号最大传输距离为3km (使用MHY32、MHYV或MHYP电缆，芯线截面积不小于1.5mm2)；

（2）分站至环网接入器、光端机的以太网电信号最大传输距离为10m (使用MHYV电缆，芯线截面积不小于0.75mm2)；

（3）分站至环网接入器、光端机的以太网光信号最大传输距离为10km（使用MGTSV矿用单模光缆；光纤接点总数8个，其中热熔接点3个，冷熔接点3个，活动连接点2个）；

（4）分站与传感器、断电器的最大传输距离（包含模拟量信号、开关量信号、RS485数字量信号）为6km(使用MHY32、MHYV或MHYP电缆，芯线截面积不小于1.5mm2)；

（5）分站CAN信号的最大传输距离为5km(使用MHY32、MHYV或MHYP电缆，芯线截面积不小于1.5mm2)。

2.3 最大监控容量

4路RS485数字量信号端口（采集控制用），每路可接入8台RS485数字设备，且分站最多接入6台RS485型断电器。

2.4 接线

分站接线按所接信号类型不同，共分为3个接线区。低速总线接线区，分别为RS485信号1-5、CAN信号1-2；电源接线区，分别为电源1-6输入及电源RS485信号。当电源通过航空插头接入分站时，不需要改变电源接线；以太网接线区，分别为以太网电口1-2，以太网光口1-2，如图1所示。

图1 KJF130监控分站接线图

（1）低速总线接线区

① RS485-1，提供A1、B1、PE1三个端子，主要用于在分站作为从设备时连接传输接口，在不需要对设备供电时，也可以作为主设备连接各传感器、执行器。

② RS485-2～RS485-5，每路各提供V+、V-、A、B、PE五个端子，主要用于在分站作为主设备时连接各类传感器、执行器，也可以根据需要作为从设备连接传输接口等。

③ CAN-1～CAN-2，每路各提供V+、V-、H、L、PE五个端子，可以连接传输接口、各类传感器、执行器。

（2）电源接线区

① 电源在不通过航空插头接入分站时，需要在电源接线区接线；

② 电源接线区有3个接线端子共15芯，分别为6路电源的正负极以及RS485的A、B、PE。6路电源的第一路即V1为分站主板的供电电源，V2～V6为各低速总线设备的供电电源，A、B、PE为电源的RS485信号。

（3）以太网接线区

以太网接线区，有2路以太网电口、2路以太网光口。2路以太网电口分别为4芯可插拔式接入端子、RJ45端子；2路以太网光口为SC光纤接口。

3 KJF130监控分站融合理论

（1）利用该矿现有设备资源为基础，根据煤矿井下多个不同的监测监控类系统中采集参数的特点、数据表达形式以及不同系统对数据传输的速度、传输频率、响应时间的不同要求，井下融合建设安全监控、人员位置监测、语音广播等系统平台，最终通过综合调度一体化指挥系统实现对各系统的互联互动。

（2）井下的安全监控、人员位置监测、语音广播系统采用同一个传输层工业以太环网传输。多个监测监控类系统的监控主机均接入到同一个环网内，不同系统的采集控制设备接入到相同的传输设备中。

（3）安全监控、人员位置管理、语音广播等系统采用四层架构，分别是地面监控主机的应用层，井下、井上由交换机、光端机、以太网转现场总线的传输接口等传输转换设备构成的传输层，监控分站、采集分站、控制分站等构成的采集控制层，传感器、执行器构成的现场设备层。

4 KJF130监控分站的应用

（1）6304工作面通过KJF130监控分站把安全监控、人员位置监测、语音广播系统进行井下链路融合，具有相对开放性、通用性和较好的兼容性，所以在现场系统建设过程中，分站设备、网络传输设备以及传输线路等不存在重复建设现象，降低建设成本。监控系统网络构架简单，人员维护量较小，且各系统的数据可以共享，数据的综合分析较容易，数据反映较及时，数据评定比较准确。分站应用情况如图2。

图2 KJF130监控分站系统融合应用图

（2）6304工作面安全监测监控、人员位置管理、语音广播系统实现多个系统的全数字化、格式规范化，支持多网、多系统融合，系统设备支持更高等级的防护等级以及抗电磁干扰能力。快速低成本实现安全监测监控系统、人员位置管理系统、语音广播对讲系统互通互联的一体化融合的应用平台，并且能够扩展多种煤矿自动化系统，可以实现多个系统的现场层级数据融合供调度一体化平台访问，且能够通过调度一体化平台对多系统进行互联互动。系统布置情况如图3。

图3 6304工作面各系统布置图

KJF130监控分站具体应用情况如下：

① 分站安装在6304运顺联络巷，六采区KJJ32(A)环网接入器安装在601变电所，分站至环网接入器使用MGTSV矿用单模光缆以太网光信号传输，传输距离460m。

② 分站至工作面及工作面上隅角GJG100J激光甲烷传感器、运顺切眼、运顺中部人员定位接收器使用1根Φ0.43MHYV电缆传输，采用RS485数字量信号传输，传输距离约950m。

③ 分站至回风流甲烷、一氧化碳、温度、风速、粉尘传感器及回风流人员定位接收器使用1根Φ0.43MHYV电缆传输，采用RS485数字量信号传输，传输距离约60m。

④ 分站至6304运顺皮带驱动滚动下风侧一氧化碳、烟雾传感器使用1根Φ0.43MHYV电缆传输，采用RS485数字量信号传输，传输距离约100m。

⑤ 分站至6304工作面高防开关断电器、馈电传感器使用1根Φ0.43MHYV电缆传输，采用RS485数字量信号传输，传输距离约260m。

⑥ 分站至轨顺切眼、轨顺中部、轨顺联人员定位接收器使用1根Φ0.43MHYV电缆传输，采用RS485数字量信号传输，传输距离约1300m。

⑦ 分站至运顺切眼、运顺联语音广播箱使用MGTSV矿用单模光缆以太网光信号传输，传输距离约950m。

⑧ 分站至轨顺切眼、轨顺联语音广播箱使用MGTSV矿用单模光缆以太网光信号传输，传输距离约1300m。

5 结语

6304工作面KJF130监控分站的融合技术对于减少现场的设备数量、缩减系统的建设成本、简化现场维护工作量的效果极其明显。不仅能够实现系统数据的综合展示以及一定程度的综合应用，而且对于现场数据的融合及共享提供了解决方案。