煤礦安全監控系統

一、系統概述

隨著煤礦行業的不斷向前發展，安全生產事故的發生率也在不斷的提高。為了加強煤礦井下瓦斯安全的運行管理，有效遏制重特大瓦斯事故的發生，提高安全管理技術水平，為了高標準、高質量完成該項工程，為了預防瓦斯爆炸危險，以便及時準確地反映井下各監測點的環境參數及主要設備運行狀況，達到對危害的早期預測和預報。一旦發現有瓦斯超限立刻發出聲光報警，并進行風、電、瓦斯閉鎖，確保礦井生產的正常運行和人身安全，以及設備的正常運行，滿足綜合調度管理對環境安全、采掘設備、供電系統等有關信息的實時、全面、準確、可靠的要求，滿足管理信息系統對輔助決策信息的要求。需裝備煤礦安全生產監控系統，它是促進煤礦安全綜合管理六大系統建設，快速健康發展的首要條件。

根據*關于印發“煤安監函〔2016〕5號”通知的要求，為提高煤礦安全監控準確性、靈敏性、可靠性、穩定性和易維護性，增強煤礦安全保障能力，煤礦安全監控要進行全面升級。《煤礦安全生產在線監測聯網備查系統通用技術要求和數據采集標準（試行）》、《煤礦安全監控升級改造技術方案》等文件為系統的升級改造明確了方向。

安全監控系統傳感器原來采用頻率量模擬信號傳輸，頻率型信號在傳輸過程中容易受到井下大型機電設備、變頻器等設備的電磁干擾而產生數據誤傳和誤報警。實現全數字化傳輸，具有自診斷、突出報警功能，能夠實現數據融合，監控系統設備具備抗*力，運行更加穩定可靠。，以工業以太環網＋現場總線作為系統的信息傳輸平臺，系統利用工業以太網平臺的快速通道實現多主并發通訊技術，使系統在設備抗干擾、實時性、可靠性、穩定性、擴展性、數字化、數據分析應用、數據融合、新技術應用等方面技術水平進一步提升。系統必須通過抗干擾（浪涌、靜電、射頻電磁場輻射、電快速瞬變脈沖群）試驗，并取得安標國家礦用產品安全標志中心2018年新版頒發的“MA”系統認證，KJ_ _X。

煤礦安全監控系統

二、新標準升級的主要內容

煤礦安全監控升級改造技術方案所要求的升級改造主要內容包括：

傳輸數字化

在分站至中心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳輸，實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展。

增強抗電磁*力

安全監控系統及組成設備采用抗干擾（EMC）技術設計，通過以下試驗：地面設備3級靜電抗擾度試驗，評價等級為A；2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級為A；2級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為A；交流電源端口3級、直流電源與信號端口2級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級為B。

試驗條件：形成完整的系統架構，組成設備的類型齊全；至少一臺分站達到滿載要求；交換機及接口的每個電口至少帶載一臺設備。

試驗加載方法：系統中不同類型組成設備均分別進行試驗；試驗在系統正常工作狀態下進行，即系統傳感、傳輸、顯示、控制、執行的功能正常。

推廣應用*傳感技術及裝備

推廣使用架構簡單系統以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數傳感器。

突出礦井的采煤工作面進、回風巷，煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面回風流中，采區回風巷，總回風巷瓦斯傳感器*使用激光、紅外等全量程傳感器。突出、高瓦斯礦井的回風隅角建議采用無線傳感器。建議加裝粉塵監測設備。

提升傳感器的防護等級

將采掘面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65。

完善報警、斷電等控制功能

系統實現分級報警，根據瓦斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、瓦斯超限范圍等，設置不同的報警級別，實施分級響應。各級別報警濃度值的設置可由煤礦企業根據相關法規標準和實際情況決定。

推行邏輯報警，根據巷道布置及瓦斯涌出等的內在邏輯關系，實施邏輯報警，促進各類傳感器的正確安裝、設置、維護，監控系統的正常使用，防止違法行為。具體邏輯關系可由煤礦企業根據實際情況進行設置。

完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態監測。

推行區域斷電，可由煤礦企業根據井下供電系統的實際情況進行設置。

支持多網、多系統融合

實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。

多系統的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。鼓勵新安裝的安全監控系統采用井下融合方式。在地面統一平臺上必須融合的系統：環境監測、人員定位、應急廣播，如有供電監控系統，也應融入。其它可考慮融合的系統：視頻監測、無線通信、設備監測、車輛監測等。

格式規范化 

系統主干網應采用工業以太網。

分站至主干網之間宜采用工業以太網，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末應采用工業以太網。

模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業以太網、RS485、CAN；無線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。

系統改造后支持聯網并按要求數據格式上傳。

增加自診斷、自評估功能

實現系統定期的自診斷、自評估，能夠預先發現系統在安裝使用中存在的問題。自診斷的內容至少應包括：

傳感器、控制器的設置及定義；

模擬量傳感器維護、定期未標校提醒；

模擬量傳感器、控制器、電源箱等設備及通信網絡的工作狀態；

中心站軟件自診斷，包括雙機熱備、數據庫存儲、軟件模塊通信。

加強數據應用分析

安全監控系統應具有大數據的分析與應用功能，至少應包括以下內容：

偽數據標注及異常數據分析；

瓦斯涌出、火災等的預測預警；

大數據分析，如多系統融合條件下的綜合數據分析等；

可與煤礦安全監控檢查分析工具對接數據。

應急聯動

在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。

提升系統性能指標

系統巡檢周期不超過20s；

異地斷電時間不超過40s；

備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維持2h時必須更換；

具有雙機熱備自動切換功能；

模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%；

分站的遠程本安供電距離（在設計工況條件下）實行分級管理，分別為2km、3km、6km。

增加加密存儲要求

為有利于安全監管監察和企業安全管理，對采掘工作面等重點區域的瓦斯超限、報警、斷電信息應進行加密存儲，采用如MD5、RSA加密算法對數據進行加密，確保數據無法被破解篡改。