xxx煤矿安全监控系统升级改造方案

xxx煤矿安全监控系统升级改造方案内容摘要：

分站至主干网之间宜采用工业以太网，也可采用RS48 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、RS48 CAN；无线传 输采用 WaveMesh、 Zigbee、 WiFi、RFID。 系统改造后支持联网并按要求数据格式上传。 XXX已采用我司的百兆工业以太网，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。 新 KJ73N 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。 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。 新 KJ73N 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 7 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。 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。 新 KJ73N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）新 KJ73N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）新 KJ73N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。 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新 KJ73N 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。 1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 %； （ 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。 新 KJ73N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 %； （ 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 （ 1路电源带 1台传感器，采用 ），大于 3km供电距离等级。 1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 MD 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，升级时间预计为 2018年 6月。 1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。 新 KJ73N 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。 XXX煤矿 安全监控系统升级要点 为了顺应国家安监局对下一代安全监控系统的要求，以及 KJ73N安全监控系统自身技术升级需要，我司原 KJF86N(08/16)型监控分站及各类传感器于 2020年 9月份进行规划布局性的统一升级，并对原使用长达 8年之久的系统设备进行了停产处理，在保证新设备与老设备完全兼容的前提下，通过分步实施 8 的方式将客户在用的监控系统升级为下一代产品，节省用户投资。 XXX 公司下属 XXX 煤矿 安全监控系统 的升级改造技术方案 根据各 矿井的实际情况， 按照“不重复投资、最大限度节省成本”的 原则， 在 满足升级改造的前提下， 尽 可能 的 采用 原系统 中 相关可以复用的 如线缆、工控机、服务器 、各类传感器 等设备 ，在 2018 年底前完成有针对性的全系统 升级 改造工作。 系统组网方式升级 《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》（简称 “升级改造技术方案” ）要求：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 RS48 CAN、 LonWorks、 Profibus。 “十三五”末应采用工业以太 网。 系统巡检周期不超过 20s。 XXX 公司下属 XXX 煤矿 ， 目前主干网采用工业以太网组网方式传输 ， 环网交换机至井下分站采用RS485 总线型组网方式传输，已经满足 升级改造技术方案要求。 其架构如图所示： 主传输平台采用井下交换机组成的冗余环网传输，传感器的数据信息通过矿用四芯电缆传给监控分站，分站通过 RS485 接口接入井下环网交换机，经过高速的光纤环网，信息被地面交换机接收，再通过矿端局域网与中心站之间实现信息传递。 巡检周期：通过工业环网采集每台分站数据约 秒，每个 IP 挂接 8 台，巡检完成需要 秒， 以太网具有快速的并发速度， 总的巡检周期约为 4 秒 ，异地断电时间不超过 10S，满足 “升级改造技术方案”提升系统性能指标的要求内容： （ 1）系统巡检周期不超过 20s，在瓦斯超限时瓦斯超限区域监控设备的巡检时间不超过 10s；（ 2）异地断电时间不超过 40s。 因此， XXX 组网方式无需进行升级改造，系统沿用原有网络结构和网络设备。 9 监控分站通讯制式升级 XXX 现使用的分站为 KJF86N(08/16)型分站，分站与传感器通信采用频率 /电流模式。 为满足 RS485智能传感器的接入，提高设备抗干扰能力、信号传输可靠性及稳定性 ，并增加传感器自识别功能，需要将 KJF86N(08/16)型分站将升级为 KJ306F（ 16） H矿用智能型本安型分站。 分站升级后，与传感器 信之间全部采用数字信号进行数据通讯。 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。 KJ306F(16)H监控分站在运用新工艺、新技术提升其性能的同时，也兼容原有的频率量传感器接入，可在本次升级改造过程中更加灵活的解决 现场新、旧设备兼容问题，从而确保不影响矿方正常生产工作。 满足升级改造技术方案中相关技术要求 ，主要 优势体现 在 以下几点： （ 1）外壳采用不锈钢内部注塑工艺，防护等级提升至 IP65，满足 “升级改造技术方案”三、 4 提升传感器的防护等级要求 ； （ 2）采用全智能型传感器接口，抗干扰能力强， 满足“升级改造技术方案”三、 1全数字化要求 ； （ 3）分站与智能设备通信采用多路独立总线，互不干扰，降低设备故障风险； （ 4）分站通信采用标准的通信协议， 满足 “升级改造技术方案” 三、 7格式规范化的要求 ； （ 5）具备设备类型校验，杜绝误报 误断情况发生，支持远程在线升级，方便设备维护，满足 增加自诊断、自评估功能中关于传感器、控制器的设置及定义、工作状态、传感器维护提醒等要求 ； （ 6）采用 240*160 液晶中文汉显，就地直观读取功能； （ 7）系统通过 EMC检测认证，符合 GB/T17626 对电磁干扰的要求， 满足 “升级改造技术方案” 三、2 增强抗电磁干扰能力的要求 ； （ 8）采用模块化技术设计，维护简单、使用方便； 电源箱升级 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：备用电源能维持断 10 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，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。 电源箱具备通信网络的工作状态显示。 我司对监控系统关键设备 KDW660/24B(B)电源箱 24V安全栅进行了重点技术攻关，通过了过流检测、过压检测、脉冲检测、控制电路、模块化设计一系列措施，突破了该项技术难题，通过在同煤集团多个矿井的现场使用和验证，用 3平方线缆带载 2个 KGJ28A 传感器至 ，大大超出标准中规定中的要求，可解决井下由于远距 离带载而引起的传感器运行不稳定的问题。 升级后的电源箱具备以下功能： 采用铁锂电池作为备用电源，配合新型智能充放电管理系统，单独电池组所有外露端子均不带电，比传统铅晶、镍氢电池使用上更安全、更可靠。 8路 24V和 1路 12V本安电源均采用最新隔离开关电源技术稳压，本安电源转换效率高、输出稳定、纹波小、带载能力强。 当电网停电后，保证对甲烷、风速、风压、系统具有备用电源。 当电网停电后，可保证系统持续供电时间不少于 4小时。 具备数字通讯功能，可远程监测电池电量，并远程控制设备自带的两路近程断电和电池 维护性放电。 电源箱外部配置手动开关，便于现场使用与维护。 分站的最大远程本安供电距离实行分级管理，分别为 2km、 3km、 6km。 在 XXX 公司下属 XXX 煤矿 升级过程中，对 2020 年以前采购的 KDW660/24B(B)电源箱， 2020 年生产的 KDW660/24B(B)对负载能力为 3H，前期升级暂缓升级电源箱，暂时采用 3H的 KDW660/24B(B)电源箱和老电源箱， 2017年 6月新电源箱安标下达后再对电源箱升级。 井下各类传感器升级 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：三、 1 传输数字化、三、 2 增强抗电磁干扰能力、三、 3 推广应用先进传感技术及装备、三、 4 提升传感器的防护等级，等条 11 款的要求。 XXX 公司为了顺应国家安监局对下一代安全监控系统的要求，以及 KJ73N 安全监控系统自身技术升级需要，原有各类传感器于 2020 年进行规划布局性的统一升级， 2020 年以后出厂的传感器仅需通过增加 RS485 通信模块即可实现数字信号传输。 根据贵源煤矿二号台帐登记的传感器出厂时间， 2020 年以前的传感器需要升级至我司 2017 年以后出厂的 新型传感器， 2020年以后的传感器增加 RS485 通讯模块。 升级后传感器仍旧采用 4 芯电缆供电和通讯，在升级时无需重新敷设电缆， 只需要修改前端传感器接线盒内的接线方式即。 瓦斯抽采系统采用 GD5 型多参数传感器已具备 RS485 智能数字传输功能，满足 “升级改造技术方案” 要求，本次无需升级改造。 传感器及智能通信模块： 12 根据“ 采掘面传感器的防护等级由 IP54 提升到 IP65” 的要求，通过数字模块升级后的传感器不能用于采掘面，采掘面传感器必须使用 2017 年以后出厂的新传感器，通过灵活调配传感器使用，逐步淘汰早期产品， 使安全监控系统平滑切换至全新的产品，节约了升级成本。 升级后传感器具备以下功能： 具备传感器数据状态自诊断，设备标校自提示； 支持设备类型自校验功能，避免了误断情况的发生； 支持数据校验，智能防误报警处理，数据更真实可靠； 符合 GB/T17626 对电磁干扰的要求； 采用模块化技术设计，维护简单、使用方便； 防护等级 IP65。 推出环境型的激光和红外甲烷传感器，延长标校周期。 传感器 技术提升 激光 传感器 ： 激光甲烷传感器采用半导体激。