煤矿安全监控系统升级改造实施方案

贵州钰祥矿业集团投资有限公司金沙县沙土镇盛安煤矿安全监控系统升级改造实施方案矿井名称：金沙县沙土镇盛安煤矿矿井所在地：贵州省毕节市金沙县沙土镇编制日期：2017年3月18日盛安煤矿安全监控系统升级改造实施方案为了提高煤矿安全监控系统准确性、灵敏性、可靠性、稳定性和易维护性，增强煤矿安全保障能力，根据贵州省安监局、煤监局（黔安监规划函20172号）关于转发国家煤矿安监局关于印发煤矿安全监控系统升级改造技术方案的通知要求，要求大型矿井、煤与瓦斯突出矿井的煤矿企业2018年底前完成，其它煤矿企业“十三五”末前完成在用安全监控系统升级改造工作，盛安煤矿为30万吨高瓦斯矿井，计划2020年底完成，为极积响应市、县的号召，加快煤矿安全监控系统升级改造工作，对我矿现有KJ90NB安全监控系统进行升级改造，为保证本次安全监控系统升级改造顺利进行，特制定本实施方案。一、领导机构组长：朱军涛副组长： 王华钊 成员：刘 广丁光成朱典祥顾诗杰潘华军丁献坤二、工作目标通过对现有KJ90NB安全监控系统升级改造，促进我矿安全监测监控多元融合和信息共享，提高我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，进一步提高管理系统业务操作和运行管理水平，全面掌握应知应会和基本操作技能，完善系统建设，按新标准（煤矿安全监控系统通用技术要求、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范）要求安装、使用、调校等各类监控传感器，消除外因干扰，确保监控系统实现时时准确监控；严格落实瓦斯、一氧化碳超限处理制度，明确处理程序和流程，学会报警原因分析，充分发挥调度指挥作用，做到超限处理程序化，确保安全监控系统真正起到应用的预警作用，提高安全监控系统技术性能和安全可靠性，适应煤矿安全生产的需要。三、时间安排升级改造工作从2020年4月1日至：2020年12月31日，共分三个阶段进行：第一阶段：2020年4月1日至2020年5月31日：贯彻学习阶段，同时与重庆煤科院签订安全监控系统升级改造技术合同。根据市局通知要求，制定本矿的实施方案，组织本部门全体人员进行学习，贯彻落实。同时，对监控员、维检员按煤矿安全监控系统升级改造技术方案（煤安监函20165号）进行培训，熟悉系统升级改造运行情况、井下安全监控装备、参数设置、控制范围等基本信息，并能详细流利的进行讲解。第二阶段：2020年6月1日至：2020年11月30日：升级改造阶段。结合通知要求和安全监控系统升级改造技术方案，逐一进行落实，升级改造完后，及时测试运行，检查运行状态是否符合规定要求，制定总结报告。第三阶段：12月1日至12月30日，检查验收阶段。做好日常维护、巡检工作，全力配合钰祥矿业集团投资有限公司检查，同时在第一阶段的基础上，要巩固安全监控管理、维护、值机人员的业务知识和操作技能，对系统运行情况要熟练掌握，培训值机人员要能流利的进行讲解。四、安全监控系统升级改造技术方案1、对应国家煤矿安监局煤矿安全监控系统升级改造技术方案的响应要求重庆煤科院KJ90N煤矿安全监控系统完全符合国家煤矿安全监察局印发煤矿安全监控系统升级改造技术方案通知的各项技术要求，现将技术响应情况汇总见下表1：升级改造技术要求KJ90N煤矿安全监控系统满足情况说明1、传输数字化在分站至中心站数字化传输的基础上，将传感器（模拟量）至分站升级为数字传输，实现安全监控系统的数字化，促进智能传感器发展。KJ90N煤矿安全监控系统在分站至中心站已实现数字化传输的基础上，监控分站和传感器之间传输也采用数字化传输，传输方式为RS485，提升数据传输过程中的抗干扰能力，满足“传输数字化”的要求。2、增强抗电磁干扰能力安全监控系统及组成设备采用抗干扰（EMC）技术设计，通过以下试验：地面设备3级静电抗扰度试验，评价等级为A；2级电磁辐射抗扰度试验，评价等级为A；2级脉冲群抗扰度试验，评价等级为A；交流电源端口3级、直流电源与信号端口2级浪涌（冲击）抗扰度试验，评价等级为B。试验条件：形成完整的系统架构，组成设备的类型齐全；至少一台分站达到满载要求；交换机及接口的每个电口至少带载一台设备。试验加载方法：系统中不同类型组成设备均分别进行试验；试验在系统正常工作状态下进行，即系统传感、传输、显示、控制、执行的功能正常。KJ90N煤矿安全监控系统所有设备通过合理的电路设计，通过第三方检验机构检验，满足以下抗电磁干扰能力：静电放电抗扰度试验（严酷等级3级：接触放电，6kV，正负极各10次，每次1s）；射频电磁场辐射抗扰度试验（严酷等级2级：场强3V/m，频率80MHz1GHz，调制信号AM、80%、1kHz，驻留时间2s）；电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（严酷等级3级：2kV，交、直流电源端口、通信接口及I/O端口，重复频率100kHz，正负极各1min）；浪涌（冲击）抗扰度试验（严酷等级3级：2kV，交、直流电源端口、通信接口及I/O端口，正负极各5次，每次1min）。注：以上测试内容在“安标国家矿用产品安全标志中心”管网上可查询。3、推广应用先进传感技术及装备推广使用架构简单系统以及激光、红外等低功耗传感器、自诊断型传感器，鼓励使用多参数传感器。突出矿井的采煤工作面进、回风巷，煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面回风流中，采区回风巷，总回风巷瓦斯传感器推荐使用激光、红外等全量程传感器。突出、高瓦斯矿井的回风隅角建议采用无线传感器。建议加装粉尘监测设备。KJ90N煤矿安全监控系统，除原有常规的传感器外，研发了一批新型传感器，包含煤矿用红外甲烷传感器GJG100H(B)、GJG10H；煤矿用红外温度传感器GWH120(A)矿用粉尘浓度传感器GCG500(A)；多参数传感器GD4等多种类型的光学类传感器和无线传感器，具有标校周期长稳定性高的优点，满足“推广应用先进传感技术及装备”的要求。4、提升传感器的防护等级将采掘面传感器的防护等级由IP54提升到IP65。KJ90N煤矿安全监控系统所有设备，所有传感器防护等级均由IP54提升到IP65，完全满足“提升传感器的防护等级”的要求。 5、完善报警、断电等控制功能系统实现分级报警，根据瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等，设置不同的报警级别，实施分级响应。各级别报警浓度值的设置可由煤矿企业根据相关法规标准和实际情况决定。推行逻辑报警，根据巷道布置及瓦斯涌出等的内在逻辑关系，实施逻辑报警，促进各类传感器的正确安装、设置、维护，监控系统的正常使用，防止违法行为。具体逻辑关系可由煤矿企业根据实际情况进行设置。完善就地断电功能，提高断电的可靠性，并加强馈电状态监测。推行区域断电，可由煤矿企业根据井下供电系统的实际情况进行设置。目前中煤科工集团重庆研究院KJ90N安全监控系统已经具备分级报警、逻辑报警以及区域断电功能，KJ90N安全监控系统将对原有的报警功能进一步修改，方便操作人员使用，满足“完善报警、断电等控制功能”的要求，区域断电的逻辑关系可由煤矿企业根据实际情况进行设置。6、支持多网、多系统融合实现井下有线和无线传输网络的有机融合、监测监控与GIS技术的有机融合。多系统的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。鼓励新安装的安全监控系统采用井下融合方式。在地面统一平台上必须融合的系统：环境监测、人员定位、应急广播，如有供电监控系统，也应融入。其它可考虑融合的系统：视频监测、无线通信、设备监测、车辆监测等。KJ90N系统已在多个煤矿应用了多系统融合平台，基于GIS地理信息系统融合技术，将监测监控、视频监控、人员定位等多个系统融合在一起，分业务版块管理。KJ90N安全监控系统不仅可以通过开放数据接口做到地面系统融合，也能通过“KJ90-F16(C)分站”实现硬件层面的安全监控系统与人员定位系统传输接口的融合，完全满足“支持多网、多系统融合”的要求。7、格式规范化系统主干网应采用工业以太网。分站至主干网之间宜采用工业以太网，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末应采用工业以太网。模拟量传感器至分站的有线传输采用工业以太网、RS485、CAN；无线传输采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。系统改造后支持联网并按要求数据格式上传。盛安煤矿已采用百兆工业以太网，满足本次升级改造要求。分站至主干网之间采用RS485传输模式，并预留网络接口，可升级至工业以太网的传输模式，满足“十三五”末采用工业以太网的要求。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传输方式。KJ90N安全监控系统联网上传数据格式严格按照煤矿安全生产在线监测联网备查系统通用技术要求和数据采集标准（试行）规定的格式存储。以上几点均满足“格式规范化”的要求。8、增加自诊断、自评估功能实现系统定期的自诊断、自评估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题。自诊断的内容至少应包括：（1）传感器、控制器的设置及定义；（2）模拟量传感器维护、定期未标校提醒；（3）模拟量传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态；（4）中心站软件自诊断，包括双机热备、数据库存储、软件模块通信。KJ90N安全监控系统增加的“自诊断、自评估功能”包含以下几点：（1）分站可自动识别接入的传感器和控制器类型，并上传至监控系统，实现设备自动设置和定义，若手工定义与实际接入传感器不符时还可以发出报警提示。（2）采集传感器出厂日期，记录使用时间，统一设备台帐，系统可实现传感器维护和标校提醒。（3）具备设备自诊断功能，可在中心站查看设备工作状态（电流、电压、标校、故障等）参数。（4）中心站软件自诊断，可实现双机热备、数据库存储、软件模块通信等软件功能、模块运行状况的诊断功能，在软件模块未启动或意外停止运行时及时发出报警。9、加强数据应用分析安全监控系统应具有大数据的分析与应用功能，至少应包括以下内容：（1）伪数据标注及异常数据分析；（2）瓦斯涌出、火灾等的预测预警；（3）大数据分析，如多系统融合条件下的综合数据分析等；（4）可与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据。KJ90N安全监控系统增加的“数据应用分析功能”包含以下几点：（1）系统可自动标注异常数据，如调校报警、传感器失效报警等，并对异常数据实现智能分析。（2）KJ90N安全监控软件，包含瓦斯突出、火灾、地压异常、通风异常等多个智能分析模块，可根据矿井监测数据分析，提供决策依据。（3）KJ90N安全监控软件具有大数据分析功能，可在多系统融合的条件下实现综合数据分析和系统联动。（4）系统提供标准数据格式，可与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据。10、应急联动在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。在系统融合的基础上KJ90N安全监控系统具有实现应急联动功能，在紧急情况下，可自动与应急广播、通信、人员定位、短信报警等系统应急联动，发出警示信息。11、提升系统性能指标（1）系统巡检周期不超过20s；（2）异地断电时间不超过40s；（3）备用电源能维持断电后正常供电时间由2h提升到4h，更换电池要求由仅能维持1h时必须更换，提高到仅能维持2h时必须更换；（4）具有双机热备自动切换功能；（5）模拟量传输处理误差不超过0.5%；（6）分站的最大远程本安供电距离（在设计工况条件下）实行分级管理，分别为2km、3km、6km。KJ90N安全监控系统提升系统性能指标如下：（1）系统巡检周期不超过10s；（2）异地断电时间不超过20s；（3）备用电源能维持断电后正常供电时间由2h提升到4h；（4）具有双机热备自动切换功能；（5）模拟量传输处理误差不超过0.5%；（6）分站的最大远程本安供电距离不低于2km，经过试验测试过的距离为4.5KM（1路电源带1台传感器，采用0.52平方电缆），大于3km供电距离等级。12、增加加密存储要求为有利于安全监管监察和企业安全管理，对采掘工作面等重点区域的瓦斯超限、报警、断电信息应进行加密存储，采用如MD5、RSA加密算法对数据进行加密，确保数据无法被破解篡改。具有加密存储的功能模块，此项功能需在硬件更换完成后升级软件实现，升级完成时间预计为2020年11月。13、方便用户使用、维护、培训软件界面友好，方便调用，强化帮助功能。KJ90N安全监控系统界面和功能进行全面优化，简化操作步骤和难度，增加帮助提升功能，使用人员可软件帮助下，按步骤操作，实现专业人员的操作和维护功能。2、安全监控系统升级改造技术方案系统软件功能升级，对现有KJ90NB安全监控系统升级为KJ90N安全监控系统。系统硬件升级，对现有分站、电源和传感器进行升级，硬件升级数量和方式见下表2：型 号数量升级方式备注KJ90-F16分站14更换为总线型KJ90-F16(C)KDW660/12B电源14升级为KDW660/24B（A）不满足抗干扰、电池备用时间要求，应淘汰。KG9001C高低浓度甲烷传感器35更换成新总线型KG9001C传感器针对老外壳，约2015年10月前生产产品GW50（A）温度传感器18更换成新总线型GWP200传感器GTH500(B) 矿用一氧化碳传感器19更换成新总线型GTH1000传感器GFY15矿用风速传感器7更换成新总线型GFY15（B）传感器GFY15(B) 矿用双向风速传感器4内部插