KJ66X安全监控系统在济宁何岗煤矿的应用

曹 雷 王广生 沈浩宇

（济宁何岗煤矿，山东 济宁 272118 ）

1 矿井概况

济宁何岗煤矿位于济宁煤田东北部，井田面积14.69km2。矿井地质构造复杂程度为中等，可采、局部可采煤层为3上、3下、6、16上、17煤层，主采煤层为3上、3下煤层。可采范围内3上煤层平均厚度1.79m，3下煤层平均厚度1.32m。矿井采用立井开拓，通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，副井进风，主井兼作回风井。矿井设两个水平，一水平已回采结束，现二水平生产，采煤工作面采用长壁后退式采煤法，炮采工艺，全部垮落法管理顶板。核定生产能力45万t/a。

2 升级依据

（1）《国家煤矿安监局关于印发〈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 )；

（2）《山东煤矿安全监察局关于转发国家煤矿安监局〈煤矿安全监控系统升级改造技术方案〉的通知》（鲁煤监技装〔2017〕13号）；

（3）《山东煤矿安全监察局关于印发山东煤矿安全监控系统升级改造技术方案实施标准的通知》（鲁煤监技装〔2017〕70号）；

（4）《关于做好煤矿安全监控系统升级改造工作的通知》（鲁煤监技装〔2018〕24号；

（5）山东煤矿安全监察局2018年3月31日全省煤矿安全监控系统升级改造专题会议会议精神。

3 实施情况

KJ66X安全监控系统是对煤矿安全生产进行实时监测与控制的系统软件。它具有系统定义、数据采集、动态显示、系统自检图、模拟图显示、二次数据处理、实时记录、曲线报表、网络共享、瓦斯抽放、核子秤计量、风机监测等多种功能。系统由地面中心站、服务器、信息传输网络、信息查看终端、传输系统、智能分站、各种安全生产参数监测传感器、断电器、报警器等设备组成。其中中心站、服务器、信息查看终端等设备运行在地面；信息传输网络连通地面及煤矿井下设备；传感器、断电器、报警器等设备运行在煤矿井下。主要机构设计为中心站—信息传输网络—智能分站—传感器。如图1所示。

图1 KJ66X安全监控系统示意图

3.1 安全监控系统的升级

3.1.1 传输网络的升级

矿井地面中心站与井下分站之间的主传输网络升级改造为千兆工业以太环网，分站升级为具有以太网接口的新型监控分站，模拟量传感器至分站的有线传输采用RS485传输方式；无线传输采用RFID方式。地面主传输设备由通讯接口装置更换为工业级千兆核心交换机，地面核心交换机与井下防爆型网络交换机通过光纤进行传输；监控分站与防爆型网络交换机之间也采用光纤通讯。完全实现井下设备之间的数字化通讯。

3.1.2 监控系统的升级

KJ66X安全监控系统对显示界面和功能进行了全面优化，简化了操作步骤和操作难度，增加了帮助功能，使用人员可在软件帮助下，按步骤操作，达到专业人员的操作和维护能力。具备分级报警、逻辑报警以及区域断电的功能，可依据甲烷浓度、一氧化碳浓度以及主通风机故障三种不同的参数设定分级报警，并为每一个参数设定相应的分级条件和标准。具备多传感器关联设置功能，能够实时进行多传感器区域关联报警判断，由此实现区域报警和分级报警功能。

对于每一台接入分站的传感器，系统会进行自动识别；定义测点时，如果和现场安装的传感器不符，软件会进行报警提示；当井下使用的传感器到达标校时间时，软件会自动进行提示，提醒维护人员对传感器进行标校，并自动识别传感器是否进行了标校。各个子系统在井下融合，数据采集后，可通过具备大数据分析等应用功能的新版安全监控系统，实现大数据分析。

新版软件系统采用RSA加密算法，具有加密存储功能，对采掘工作面等重点区域的瓦斯超限、报警、断电信息可进行加密存储。软件采用国家安监局提供的密钥对安全监控系统数据加密，不具有解密功能，只有通过安监局（集团安全部门）的解密密钥才能查看加密数据。有利于安全监管监察和企业安全管理，确保数据无法被破解篡改。

升级后KJ66X安全监控系统技术参数见表1。

新型KJ66X-F矿用本安型分站为数字化传输新型分站（图2、图3）。采用新型模块化设计，通讯接口采用RS485或工业以太网传输方式，模拟量/开关量接口自适应各类信号来源（RS485），新安装的系统或传感器采用RS485智能总线传输，之前安装的系统设备还可以继续使用，解决了新的标准要求和已安装设备的兼容性。可实现对传感器远程参数设置、远程查看设备状态信息等功能，有效提升传感器、断电器等设备数据传输的抗干扰能力，解决了安全监控系统的“误报、误控”现象。

根据新标准要求，北京华夏仙岛测控科技有限公司研发了一整套智能型传感器，新的KJ66X安全监控系统已经实现模拟量传感器数字化全覆盖，数字量传感器大部分覆盖的情况。

表1 KJ66X安全监控系统技术参数

图2 新型光、电综合通讯板

图3 新型KJ66X-F矿用本安型分站

3.1.3 新型传感器技术的应用

北京华夏仙岛测控科技有限公司自主生产的激光甲烷传感器采用半导体激光吸收光谱检测（TDLAS）技术，根据检测激光通过气室后的损失能量，进而计算出甲烷的浓度。激光甲烷传感器具有实时测量、准确度高、选择性好、无需经常标定等优点，非常适合用于煤矿井下甲烷气体的检测。

有线传输在之前的安全监控系统中一直是数据传输的唯一方式，但昂贵的电缆费用、高额的人工敷设成本、回收成本和维护成本给管理者造成了沉重负担。北京华夏仙岛测控科技有限公司在KJ66X安全监控系统中引入了无线传输，开发了系列无线产品，开启了监控系统有线与无线传输技术有机融合的先河。

3.2 GIS系统融合联动的应用

智能动态显示系统RED-GIS®是华夏天信智能物联股份有限公司自主产权的三维GIS系统，相对于其他GIS系统具有知识产权自主、扩展功能强、数据量不受限、井下全景展示等优点。将煤矿的矿产资源与地理信息等，采用全新技术手段，以三维、全景可视化等多种方式，实现数字化，实时展现井下状态，实现人员、设备的精准定位，是远程开采、安全监测监控、应急救援的智能化基础平台。RED-GIS®可将矿山的真实环境下实际的生产状况数字化，并在数字化的基础上创建三维全景模型。在RED-GIS®平台上实现井下人员、环境、设备的定位及展示，同时实现监测监控、人员定位、应急广播、电力系统、视频监控、应急救援等系统的融合及联动。

4 结论

本着“实用、可靠、先进、经济”的指导思想，根据煤矿安全监控系统相关标准规范的技术要求，通过升级改造煤矿安全监控系统，完成对矿井的环境监控和数据采集分析等功能，实现了煤矿企业监测管理的一体化及标准化，提高了矿井安全生产管理水平，整体提升了矿井自动化水平。新版KJ66X安全监控系统通过对采集数据进行综合分析，可以提早预知矿井采区或采面的安全程度，在危险出现时，系统能够融合联动其他系统，如调度通讯系统、人员定位系统、语音广播系统、电力监控系统等。多元融合和信息的共享，提高了煤矿安全预测预警水平，实现安全监测监控信息的深度分析和综合利用。支持安全监管监察，促进了煤矿企业合理有效使用安全监控系统，充分发挥了安全监控系统在煤矿安全生产中的重要作用，提升了井下日常安全生产技术保障水平。

图4 RED-GIS系统与人员定位的融合

图5 RED-GIS系统与语音广播系统的融合

图6 RED-GIS系统与安全监控系统的融合