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摘要：結(jié)合王坡煤礦礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)在使用中存在的問題，進(jìn)行礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)改造設(shè)計(jì)。改造后系統(tǒng)運(yùn)行良好，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，提升了自動(dòng)化及遠(yuǎn)程控制水平，滿足了王坡煤礦安全監(jiān)控需求。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)控系統(tǒng)；升級(jí)改造；安全生產(chǎn)

1概況

王坡煤礦的建設(shè)規(guī)模300萬t/a大型礦井，井田面積25.35km2，綜合機(jī)械化放頂煤開采，建有配套的洗選廠和鐵路專用線。依據(jù)山西省國土資源廳許可，批準(zhǔn)開采3號(hào)、9～15號(hào)煤層，屬高瓦斯礦井，現(xiàn)開采3號(hào)煤層，3號(hào)煤層開采深度標(biāo)高807—400m。礦井采用分區(qū)通風(fēng)方式，機(jī)械抽出式通風(fēng)方法。上寺頭回風(fēng)立井配備2臺(tái)FBCDZ型對旋式軸流通風(fēng)機(jī)。礦井設(shè)計(jì)一井一面，采用斜井開拓，共布置6個(gè)井筒，包括原有的主斜井、副斜井、上寺頭回風(fēng)立井、塔里進(jìn)風(fēng)立井、塔里回風(fēng)立井，新建行人斜井。

2現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)分析。王坡煤礦當(dāng)前采用的是一套KJ90N型安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主干網(wǎng)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸，傳感器采用頻率或電流信號(hào)輸出，部分在用傳感器具備IP65防護(hù)等級(jí)和抗干擾能力。系統(tǒng)目前安裝監(jiān)控分站47臺(tái)、開關(guān)量傳感器200余臺(tái)、模擬量傳感器300余臺(tái)、斷電儀60余臺(tái)，監(jiān)控內(nèi)容為瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳以及瓦斯抽放管路中的流量、溫度、負(fù)壓、濃度、設(shè)備開停等模擬量和開關(guān)量等。現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

2.2存在問題。2.2.1未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸?，F(xiàn)有KJ90N型安全監(jiān)控系統(tǒng)模擬量傳感器到分站之間的傳輸方式采用的是頻率型傳輸，不能快速、精準(zhǔn)的將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，信號(hào)傳輸失真及受干擾性嚴(yán)重。2.2.2抗電磁干擾能力弱?，F(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)及組成設(shè)備抗電磁干擾能力差。設(shè)備運(yùn)行過程中，當(dāng)變頻設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)模擬量傳感器存在數(shù)值有冒大、偽數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，未達(dá)到安全監(jiān)控系統(tǒng)及組成設(shè)備采用抗干擾（EMC）技術(shù)設(shè)計(jì)要求。檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確會(huì)給系統(tǒng)及人員反饋錯(cuò)誤信息，容易造成誤判，影響礦井安全生產(chǎn)。2.2.3傳感器技術(shù)及裝備不全。當(dāng)前安全監(jiān)控系統(tǒng)層級(jí)過多，且受于設(shè)計(jì)局限，未使用激光等全量程傳感器，沒有自診斷型傳感器、無線傳感器，沒有多參數(shù)傳感器。根據(jù)王坡煤礦現(xiàn)場作業(yè)需求，在采區(qū)回風(fēng)巷、總回風(fēng)巷瓦斯傳感器要使用激光、紅外等全量程傳感器，回風(fēng)隅角要采用無線傳感器。

3安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造

3.1總體改造方案設(shè)計(jì)。結(jié)合前文分析，對王坡煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造設(shè)計(jì)。改造采用KJ90X煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分布式處理模式，能充分發(fā)揮各部分設(shè)備的性能優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)簡潔，可操作性強(qiáng)，便于系統(tǒng)的日常維護(hù)及管理。系統(tǒng)主干連接為樹型結(jié)構(gòu)，安裝擴(kuò)展簡單。改造后的安全監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示。

3.2多系統(tǒng)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)改造。KJ90X安全監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)采用用戶配置應(yīng)急聯(lián)動(dòng)預(yù)案，預(yù)案觸發(fā)后自動(dòng)或管理員確認(rèn)方式下發(fā)命令，子系統(tǒng)接收到命令后自動(dòng)執(zhí)行。用戶可以對聯(lián)動(dòng)預(yù)案進(jìn)行管理，可增加、刪除、修改，也可設(shè)置聯(lián)動(dòng)觸發(fā)條件、聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)及聯(lián)動(dòng)的方式，是否是自動(dòng)執(zhí)行。

3.3關(guān)鍵部件優(yōu)化選型設(shè)計(jì)。3.3.1礦用溫度傳感器選型設(shè)計(jì)。選用GWP200型礦用溫度傳感器，測量范圍-30～200℃，最大工作電流100mA，工作電壓范圍為9～25.0VDC，采用了RS485總線通訊，傳輸速率2400bps，具有IP65的防護(hù)等級(jí)，滿足王坡煤礦溫度檢測要求。3.3.2開停傳感器選型設(shè)計(jì)選用GKT0.5L型開停傳感器，用于監(jiān)測煤礦井下機(jī)電設(shè)備（如風(fēng)機(jī)、水泵、局扇、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、提升機(jī)等）開停狀態(tài)，可以將檢測到的設(shè)備開停狀況轉(zhuǎn)換成各種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并傳送給礦井生產(chǎn)安全監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井機(jī)電設(shè)備開停狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測、控制。該傳感器工作電壓9.0～25.0VDC，工作電流≤70mA，采用了RS485數(shù)字通信，最大傳輸距離2km，滿足井下使用需求。3.3.3液位傳感器選型設(shè)計(jì)。選用KGU9901型液位傳感器，該設(shè)備是一種全密封潛入式擴(kuò)散硅測量儀表，能對井下水倉、中央泵房和工業(yè)水塔水位（包含液體液位）等水位信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。測量范圍在0～10m，工作電壓9～25VDC，采用了IP65防護(hù)等級(jí)，利用RS485進(jìn)行通訊，滿足井下水位檢測要求。

4結(jié)語

為驗(yàn)證改造后的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)綜合性能，在王坡煤礦進(jìn)行了半年的運(yùn)行測試。結(jié)果表明，整套新系統(tǒng)運(yùn)行良好，系統(tǒng)中模擬量傳感器到分站數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化傳輸，各分站及傳感器通過了浪涌、靜電、群脈沖及輻射等抗干擾測試。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的5級(jí)分級(jí)報(bào)警，能根據(jù)顏色區(qū)別級(jí)別；傳感器的報(bào)警響度為80dB，聲光報(bào)警頻率可實(shí)現(xiàn)4級(jí)，能用不同頻率進(jìn)行區(qū)分。改造后的系統(tǒng)綜合性能達(dá)到了預(yù)期效果。據(jù)估算，改造后安全監(jiān)控系統(tǒng)能使礦井設(shè)備故障率同比降低60%左右，設(shè)備故障的維修時(shí)間縮短60%以上，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了井下作業(yè)安全性。

作者:張飛飛 單位:山西天地王坡煤業(yè)有限公司