KJ73N型安全监控系统技术方案 2修改.docx

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KJ73N型安全监控系统技术方案2修改

贵州泰昌安能源集团矿业有限公司

兴仁县潘家庄镇兴顺煤矿

安全监控系统升级改造技术方案

二0一七年二月二十二日

兴顺煤矿安全监控系统升级改造技术方案

为保证兴顺煤矿安全监控系统升级改造工作的有序、有效进行，确保达到预期效果，根据安全监控系统现状、监测监控的技术发展和兴顺煤矿安全生产的客观需求，制定本方案。

兴顺煤矿目前采用KJ73N监控系统，该系统设计理念先进，功能比较完善，绝大部分符合监控系统升级改造技术方案的要求，现经过全面评估后，将对现有监控系统进行部分改造，改造计划如下。

一、传输数字化改造

兴顺煤矿现有系统KJ73N是重庆梅安森科技股份有限公司设计安装。

KJ73N型安全监控系统支持多种组网结构：

如果煤矿井下建设有矿井工业以太环网，则安全监控系统分站通过环网接入器接入工业以太环网上传监测数据值监控中心站。

如果矿井没有建设环网，则本安全监控系统可以单独通过电缆组网或者通过电缆+光缆方式组网实现监控数据的传输。

本方案组网按照矿用阻燃光缆+矿用通讯电缆形成总线式传输网络建设，系统结构图如下：

说明：

1）监控系统中心站监控主机采用双机热备配置，井下监控分站上传的监控数据同时写入监控主机、备机数据库。

监控主备机之间通过网线连接进行“心跳”监测，当主监控机发生故障时，备监控机自动启动，切换时间小于30秒。

监测数据不丢失。

2）监控主机接入局域网，局域网上的终端可以通过WEB浏览进入实时监控画面进行相关的查询、打印图表等操作。

3）主传输线路采用光传输，地面数据接口选择带光口传输接口，与井下矿用数据传输光端机通过矿用阻燃光缆连接。

4）井下安全监控分站之间、监控分站与光端机之间采用矿用阻燃电缆通过总线方式连接。

5）各类监测传感器和断电执行器与分站之间采用矿用阻燃电缆连接。

6）系统传输制式为485传输。

特点：

1）监控主机双机热备份，保证数据不丢失。

2）KJ73N型安全监控中心站软件支持Web浏览查询功能，局域网上终端均可通过IE浏览查询实时监控状态和历史信息，并进行相关的操作。

3）监控中心站软件支持联网功能，对外提供标准接口，准确上传监测监控数据。

4）井上下主干采用光传输，传输速率高、距离远、损耗低，且由于光缆不导电，具有良好的防雷效果。

5）井下光端机之间可以串接，在现场需求的情况下，可以方便增加光端机的数量，系统的后期拓展更加方便，且节省投资。

6）系统最大支持256台监控分站。

系统结构

1）第一层：

地面监控中心站及网络终端等，是整个监控系统的核心，负责整个系统设备及监测数据的管理、定义配置、实时数据采集、分析处理、统计存储、屏幕显示、查询打印、实时控制、远程传输、画面编辑、网络通讯等任务。

网络终端完成系统监测信息异地实时共享，能够以文本或图形方式显示安全生产信息，查询各类报表数据。

主要有主控机、交换机、打印机、UPS电源、交流稳压电源、电源避雷器等设备。

2）第二层：

井下智能监控分站是监控系统主干设备。

其中分站主要完成对所监测的传感器和识别器的数据采集、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。

3）第三层：

各类模拟量传感器、开关量传感器及断电控制器等设备，是整个监测系统最前沿的终端设备，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。

二．增强抗电磁干扰能力改造

现在KJ73N中心站和井下分站采用矿用电缆接入方式组网，根据要求，下一步将采用光纤入井，光纤接入传输接口进行数据传输，光纤不具导电能力，有效防雷，可以增强抗电磁干扰能力。

作为系统的传输网络，为实现高速、稳定、防雷等特点，我们选用光纤独立组网方式。

井下设备使用KJ73-G型数据传输光端机各分站的连接节点，将分站RS485信号转换为光网络信号进行上传。

并可代替上位机对过连接分站进行巡检，减少上位机电脑的负荷，有效提高了巡检速率和传输的高效及稳定。

传输介质采用光纤维，不具导电性，有效的实现了防雷功能，减少了信号避雷器等设备。

地面设备使用KJJ55N型带光口的数据传输接口，接收井下KJ73-G数据传输光端机传送来的数据，将数据转换后传送给上位机进行分析处理、储存、显示、打印等。

矿用数据传输光端机安装位置设置在主传输光缆进线井底。

三．推广应用先进传感器技术及装备

针对这一要求，兴顺煤矿准备采购具有激光、红外功能的低功耗传感器，安装在采煤工作面、回风巷、总回风等重要位置，在上隅角安装无线全量程传感器。

在采面回风巷，我们安装了粉尘传感器，加强对粉尘的检测力度。

四．传感器的防护等级

兴顺煤矿将更换一批防护等级达到IP65标准的传感器，安装在采掘面等特殊位置。

五．完善报警。

断电等控制功能

KJ73N系统具有快速、可靠的三级断电功能

第一级：

传感器输出断电控制，响应速度最快，配合远程断电器，使用灵活。

第二级：

分站断电控制，动作时间<1.5秒，可远程操作，可靠性高。

第三级：

中心站远程手控断电及异地交叉断电功能。

可实现远距离遥控断电，跨分站远程控制关联分站执行断电等功能。

KJ73N系统可以根据瓦斯浓度大小。

瓦斯超限持续时间。

瓦斯超限范围设置不同的报警级别，实施分级响应。

当检测信号出现超限告警、断电或状态变动等异常情况时，系统能够发出语音告警，提示异常状况发生的地点及类型。

系统还支持短信告警等多种告警方式，可通过网络运营商平台将告警报告以短信形式发送到指定的手机用户。

六．支持多网，多系统融合

KJ73N型安全监控系统是集井下安全监控系统、生产监控系统、人员管理系统、瓦斯抽放监测监控系统、瓦斯突出预测预报系统、工业电视、电力自动化系统为一体的综合监控系统平台。

系统与人员管理系统能完全兼容，在系统中可直接添加人员读卡分站和动态目标识别器，即可实现安全监控与人员管理系统的共网运行，避免设备的重复投入。

系统地面中心站主机采用双机热备，数据可保存二年以上，当系统发生故障时，数据不丢失。

七．格式规范化

系统将建成井下工业以太网为主的光纤主干网，对传感器进行改造后将改变现有的模拟量传输方式，而改成数字化传输。

系统具备联网功能，可通过客户端对监控信息进行查询，分析。

并且可以按要求格式进行数据上传。

八．增加自诊断，自评估能力。

系统具有故障自动诊断功能，可自动判断出故障设备及定位到具体以太网交换机、监控分站、传感器等，自动弹出报警信息。

并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。

系统具有强大报警系统，在系统出现故障时，自动发出语音报警和光报警。

当通讯出现故障时，KJF86N型智能分站同样能够继续、独立地工作，并能存储最新8小时数据，同时可按设定的要求实现瓦斯超限断电报警、断电和复电解锁控制功能，断电逻辑可实现瓦斯风电闭锁装置和瓦斯断电仪的全部功能。

当通讯恢复时，分站可将存储的数据自动传回中心站主机，以弥补历史数据。

九．加强数据应用分析

KJ73N系统具有数据分析和处理能力，在发生超限时，自动根据规则生成措施提示，指导操作人员即时处理。

能对监测数据进行汇总，生成统计报表和进行趋势分析等，并以动态图形、曲线、表格等方式输出显示，支持多点同屏显示。

能打印各种数据报表，支持自定义报表格式。

系统软件的各类曲线查询均采用多变量坐标处理技术，使曲线的查询和调用如同股票K线图一样方便快捷，并能够将系统的各种告警、断电、控制等信息直接以文字注释方式自动生成在曲线上，极大地方便了安全监督管理。

系统软件能对监测数据进行汇总，生成统计报表和进行趋势分析等，并以动态图形、曲线、表格等方式输出显示，支持多点同屏显示。

报表编辑打印等采用EXCEL格式，可根据需要任意自主编辑处理，方便快捷。

十．应急联动

KJ73N型安全监控系统是集井下安全监控系统、生产监控系统、人员管理系统、瓦斯抽放监测监控系统、瓦斯突出预测预报系统、工业电视、电力自动化系统为一体的综合监控系统平台。

系统与人员管理系统能完全兼容，在系统中可直接添加人员读卡分站和动态目标识别器，即可实现安全监控与人员管理系统的共网运行，避免设备的重复投入。

十一.提升系统性能指标

系统独具特色的主从通讯协议，较好克服了通常主从式监控系统普遍存在的因巡检周期偏长（20s-30s之间时）出现的系统报警异常值或断电异常值漏测的缺陷。

本系统使用2台工控机来满足双机热备份，采用KJJ55N数据传输接口，具备双机故障自动切换功能，并完全满足切换时间小于30s。

本设计为保障监控中心断电正常运行，配备2kVA/2hUPS电源系统，完全能保证两台监控主机运行2小时以上。

为保证井下监控系统的备用电源，设计使用KDW0.3/600型电源箱为分站及传感器供电。

该电源箱技术先进，采用新型铅晶无记忆效应电池，使用先进的智能充放电管理，能有效满足分站及传感器满负荷运行4个小时以上。

十二.增加加密存储要求

KJF86N智能分站及传感器的数据存储电路用于分站存储所有传感器端口8小时监测的历史数据，即“黑匣子”功能。

存储芯片选用最新技术的“铁电”存储器，高速并行写入，100亿次擦写次数，比现有EEPROM和FLASH技术有更长的寿命。

系统采用了三级数据保护技术：

第一级：

传感器“黑匣子”数据存储保护，我公司所有模拟量传感器均能自动存储24小时监测数据。

第二级：

KJF86N系列分站均内置超大容量“铁电”存储器，可存储所有传感器端口8小时的监测数据。

第三级：

中心站双机数据自动备份技术。

存储器件采用可无限次数读写的铁电存储器，与目前采用EEPROM或FLASH作为存储器的分站，只能写千余次的寿命相比，数据存储的可靠性大大提高。

十三.方便用户使用，维护，培训

软件界面友好，方便调用，强化了帮助功能。

兴顺煤矿

2017年2月22日