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【摘 要】为了实现安全监控系统的数字化，逐一对红岭矿原有旧监控系统结构、传感器等组成分析，得出了旧监控系统不具备分级报警、多网融合等功能，通过统筹统筹系统结构设计、系统软件更新、高技术指标硬件设备三方面，可以实现矿井旧监控系统的全面升级改造，进而可以保证矿井实现分级报警、多网融合等功能，实现安全高效生产，为相似条件矿井提供了有效经验。
【关键词】监控系统;分级报警;多网融合;改造升级;
1矿井监控系统现状
1.1工作面概况
目前红岭煤矿开拓区域为17采区，其中-445m回风大巷剩余工程量87m，-445m胶带大巷剩余工程量为250m。系统形成后，布置首采面底抽巷。
1.2监控系统概况
红岭煤矿现安装有北京仙岛新技术有限责任公司生产的KJ66NB型煤矿安全监控系统一套，监控主机设置在调度室，从主副井铺设两趟光缆进入井下形成环网，地面安装一台交换机，-140大巷安装一台交换机，二平巷安装两台交换机，共计4台交换机。
2矿井原监控系统缺陷分析及升级改造方案
2.1原监控系统缺陷分析
依据《煤矿安全规程》2016修订版及《煤矿安全监控系统升级改造技术方案（煤安监函[2016]5号）》的相关要求对红岭煤矿现有安全监控系统进行分析，发现以下几个方面与规程和标准不符：
系统巡检周期大于20s。各类传感器与分站采用频率或电流信号传输数据，应该更换为数字传感器，实现数字化传输。过抗电磁干扰差，系统存在误报警、误断电现象。
安全监控系统无应急联动功能，在瓦斯超限、断电等需要立即撤人的紧急情况下，不能自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。
监控系统软件未实现分级报警，系统未实现分级报警，不能根据瓦斯浓度大小、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。
目前使用电源不具备电源信息管理及抗干扰功能。
采掘面使用的传感器防护等级较低，采掘面传感器的防护等级为IP54，需提升到IP65。
2.2 监控系统升级改造方案
为实现模拟量传感器至分站数字化传输;采掘工作面传感器的防护等级由IP54提升到IP65;系统主传输提升为千兆以太环网;完善报警、断电等控制功能;数据存储采用RSA加密算法，防止数据被破解篡改;备用电源断电后正常供电时间提升到4h，双机热备实现自动切换;升级监控系统软件，完善监控系统软件的自诊断、自评估功能、分级报警、断电控制、双机热备份等功能。依托4台千兆核心环网交换机通过光缆传输形成一个千兆工业以太环网传输平台;共更换IP65防护等级的监控分站共计40台。
3 矿井监控系统改造方案实施概况及结果分析
3.1 监控系统升级改造方案实施概况
本次改造方案监控系统采用先进的分布式处理模式，充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。
A.网络终端完成系统监测信息异地实时共享，将以文本或图形方式显示安全生产信息，支持查询各类报表数据显示。
B.智能监控分站负责对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等;
C.各类模拟量、开关量传感器及断电控制器等设备负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。
3.2 监控系统改造方案实施结果分析
1分级报警功能
根据甲烷浓度大小、甲烷超限持续时间、甲烷超限范围等，可以实现不同报警级别、实施分级响应，且报警级数应不低于四级。
（1）Ⅳ级：矿井根据监控重点，设定监控区域甲烷传感器的预警、断电值，但甲烷传感器实时数据不超过《煤矿安全规程》及AQ 1029-2019标准规定的报警值。实行蓝色预警。
（2）Ⅲ级：报警持续时间小于10min，且最高甲烷浓度小于1.5%、相继报警的传感器台数不超过2台（含2台），实行黄色报警。
（3）Ⅱ级：（1）30min>报警持续时间≥10min，最高甲烷浓度小于1.5%，且一起超限、相继报警的传感器台数不超过2臺（含2台）;（2）3.0%>甲烷超限浓度≥1.5%，且一起超限、相继报警的传感器台数不超过2台（含2台）。达到二个条件之一为Ⅱ级。实行橙色报警。
（4）Ⅰ级：（1）报警持续时间≥30min;（2）超过2台以上传感器相继报警;（3）甲烷传感器的甲烷浓度≥3%。达到三个条件之一为Ⅰ级。实行红色报警。
2煤与瓦斯突出等重大风险报警
（1）掘进工作面：①掘进工作面进风分风口处风向传感器监测到风流逆转;②掘进工作面甲烷传感器故障，且掘进工作面内其它甲烷传感器有1台及1台以上甲烷浓度突然升高;③掘进工作面内有2台及2台以上甲烷传感器甲烷浓度突然升高;④掘进工作面风速传感器超上限报警。出现以上情况之一，系统发出煤与瓦斯突出报警。
（2）采煤工作面：①采煤工作面进风风向传感器监测到风流逆转;②风速传感器超上限报警;③工作面或回风隅角处甲烷传感器故障，且该工作面内其它任一甲烷传感器的甲烷浓度突然升高;④工作面内有2台及2台以上甲烷传感器甲烷浓度突然升高。出现以上情况之一，系统发出煤与瓦斯突出报警。
4 结论
1通过实地查看及对比资料，有总站到分站等逐一分析矿井原有监控系统，得出了原有矿井监控系统不具备分级报警、不能实现融合等缺陷;
2井下监控系统在原有系统的基础上进行了针对性的改造升级，主要是采用更换高技术指标设备及传感器实现了分级报警功能。
3统筹系统结构设计、系统软件更新、高技术指标硬件设备三方面，可以实现矿井旧监控系统的全面升级改造，进而可以保证矿井实现分级报警、多网融合等功能，实现安全高效生产。
参考文献：
[1]河南省煤田地质局. 安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司矿井生产地质报告[R].郑州，2014
[2]红岭煤业监控中心. 安阳鑫龙煤业（集团）有限责任公司红岭煤矿安全监控系统升级改造技术方案[R].安阳，2017
[3]国家安监总局. 煤矿安全监控系统升级改造技术方案 . 北京
（作者单位：安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司 监控中心）
【关键词】监控系统;分级报警;多网融合;改造升级;
1矿井监控系统现状
1.1工作面概况
目前红岭煤矿开拓区域为17采区，其中-445m回风大巷剩余工程量87m，-445m胶带大巷剩余工程量为250m。系统形成后，布置首采面底抽巷。
1.2监控系统概况
红岭煤矿现安装有北京仙岛新技术有限责任公司生产的KJ66NB型煤矿安全监控系统一套，监控主机设置在调度室，从主副井铺设两趟光缆进入井下形成环网，地面安装一台交换机，-140大巷安装一台交换机，二平巷安装两台交换机，共计4台交换机。
2矿井原监控系统缺陷分析及升级改造方案
2.1原监控系统缺陷分析
依据《煤矿安全规程》2016修订版及《煤矿安全监控系统升级改造技术方案（煤安监函[2016]5号）》的相关要求对红岭煤矿现有安全监控系统进行分析，发现以下几个方面与规程和标准不符：
系统巡检周期大于20s。各类传感器与分站采用频率或电流信号传输数据，应该更换为数字传感器，实现数字化传输。过抗电磁干扰差，系统存在误报警、误断电现象。
安全监控系统无应急联动功能，在瓦斯超限、断电等需要立即撤人的紧急情况下，不能自动与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。
监控系统软件未实现分级报警，系统未实现分级报警，不能根据瓦斯浓度大小、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。
目前使用电源不具备电源信息管理及抗干扰功能。
采掘面使用的传感器防护等级较低，采掘面传感器的防护等级为IP54，需提升到IP65。
2.2 监控系统升级改造方案
为实现模拟量传感器至分站数字化传输;采掘工作面传感器的防护等级由IP54提升到IP65;系统主传输提升为千兆以太环网;完善报警、断电等控制功能;数据存储采用RSA加密算法，防止数据被破解篡改;备用电源断电后正常供电时间提升到4h，双机热备实现自动切换;升级监控系统软件，完善监控系统软件的自诊断、自评估功能、分级报警、断电控制、双机热备份等功能。依托4台千兆核心环网交换机通过光缆传输形成一个千兆工业以太环网传输平台;共更换IP65防护等级的监控分站共计40台。
3 矿井监控系统改造方案实施概况及结果分析
3.1 监控系统升级改造方案实施概况
本次改造方案监控系统采用先进的分布式处理模式，充分发挥各部分设备的性能优势，结构简洁，可操作性强，便于系统的日常维护及管理。系统主干连接为树型结构，安装扩展简单。
A.网络终端完成系统监测信息异地实时共享，将以文本或图形方式显示安全生产信息，支持查询各类报表数据显示。
B.智能监控分站负责对所监测的传感器数据采集、数据预处理、分类显示、报警、断电控制、与地面监控中心站的数据通讯、所接传感器的集中供电等;
C.各类模拟量、开关量传感器及断电控制器等设备负责对各监测点的物理数据采集、就地显示、超限报警、信号传输、对监控分站控制指令的执行等。
3.2 监控系统改造方案实施结果分析
1分级报警功能
根据甲烷浓度大小、甲烷超限持续时间、甲烷超限范围等，可以实现不同报警级别、实施分级响应，且报警级数应不低于四级。
（1）Ⅳ级：矿井根据监控重点，设定监控区域甲烷传感器的预警、断电值，但甲烷传感器实时数据不超过《煤矿安全规程》及AQ 1029-2019标准规定的报警值。实行蓝色预警。
（2）Ⅲ级：报警持续时间小于10min，且最高甲烷浓度小于1.5%、相继报警的传感器台数不超过2台（含2台），实行黄色报警。
（3）Ⅱ级：（1）30min>报警持续时间≥10min，最高甲烷浓度小于1.5%，且一起超限、相继报警的传感器台数不超过2臺（含2台）;（2）3.0%>甲烷超限浓度≥1.5%，且一起超限、相继报警的传感器台数不超过2台（含2台）。达到二个条件之一为Ⅱ级。实行橙色报警。
（4）Ⅰ级：（1）报警持续时间≥30min;（2）超过2台以上传感器相继报警;（3）甲烷传感器的甲烷浓度≥3%。达到三个条件之一为Ⅰ级。实行红色报警。
2煤与瓦斯突出等重大风险报警
（1）掘进工作面：①掘进工作面进风分风口处风向传感器监测到风流逆转;②掘进工作面甲烷传感器故障，且掘进工作面内其它甲烷传感器有1台及1台以上甲烷浓度突然升高;③掘进工作面内有2台及2台以上甲烷传感器甲烷浓度突然升高;④掘进工作面风速传感器超上限报警。出现以上情况之一，系统发出煤与瓦斯突出报警。
（2）采煤工作面：①采煤工作面进风风向传感器监测到风流逆转;②风速传感器超上限报警;③工作面或回风隅角处甲烷传感器故障，且该工作面内其它任一甲烷传感器的甲烷浓度突然升高;④工作面内有2台及2台以上甲烷传感器甲烷浓度突然升高。出现以上情况之一，系统发出煤与瓦斯突出报警。
4 结论
1通过实地查看及对比资料，有总站到分站等逐一分析矿井原有监控系统，得出了原有矿井监控系统不具备分级报警、不能实现融合等缺陷;
2井下监控系统在原有系统的基础上进行了针对性的改造升级，主要是采用更换高技术指标设备及传感器实现了分级报警功能。
3统筹系统结构设计、系统软件更新、高技术指标硬件设备三方面，可以实现矿井旧监控系统的全面升级改造，进而可以保证矿井实现分级报警、多网融合等功能，实现安全高效生产。
参考文献：
[1]河南省煤田地质局. 安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司矿井生产地质报告[R].郑州，2014
[2]红岭煤业监控中心. 安阳鑫龙煤业（集团）有限责任公司红岭煤矿安全监控系统升级改造技术方案[R].安阳，2017
[3]国家安监总局. 煤矿安全监控系统升级改造技术方案 . 北京
（作者单位：安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司 监控中心）