煤矿安全监控系统升级改造产品检验方案.docx
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煤矿安全监控系统升级改造产品检验方案
煤矿安全监控系统升级改造产品检验方案
安标国家矿用产品安全标志中心
二○一七年四月
煤矿安全监控系统升级改造产品检验方案
前言
为贯彻执行《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》，保证煤矿安全监控系统升级改造工作稳妥有序开展，根据相关标准的规定，结合安全监控系统现状及检测检验技术发展及，经反复讨论、比对试验、征求社会各方意见建议及专家论证，形成本检验方案。
1适用范围
本方案适用于《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》中涉及的13项内容的检验，升级改造未涉及的内容，执行现行标准。
2检验准备要求
系统生产企业在送检之前，应做好文档准备和样品准备工作。
2.1文件资料要求
检验实施前，送检企业应向检验机构提供以下书面材料，为检验机构高效有序开展检验工作提供参考：
（1）梳理出完备的技术资料，包括企业标准（或技术说明）、使用说明书、受控表、图纸；
（2）提交传感器到其上级设备的通讯协议文件；
（3）提交自评估报告和自检报告，自检检验报告应重点体现系统巡检周期、异地断电时间、备用电源时间等技术指标的测试情况和结果数据；
（4）抗干扰摸底测试报告，应包含抗干扰测试详细情况和结果数据。
2.2样品要求
除应符合MT/T772-1998第5章的要求外，还应满足以下要求：
2.2.1轮巡主从式的系统送样要求
（1）中心站设备。
应包含：
监控主机设备2台（含显示器）、打印机1台、井上传输设备1台。
（2）井下传输设备。
系统主传输为环网的，应至少2台完整整机；其他接口设备各1台；其它为机芯（模拟传输设备）构成环路等网络机构的最大配置，多种型式的传输设备每种至少1台。
（3）分站。
整机数量应不少于3台，系统配备多种型式分站时每种至少1台，其余为模拟分站设备。
（4）电源。
应不少于3台，多种型式的电源每种至少1台。
（5）信号转换器（如有）。
总数应不少于1台，多种型式的信号转换器每种至少1台。
（6）每种本安电源最大组合负载的全部传感器。
（7）传感器、执行器、声光报警器。
每种设备至少1台整机，数字量传感器设备及数字量传感器模拟板总数要满足2台分站满容量；执行器、声光报警器的设备总数应满足甲烷风电闭锁的检验需求。
（8）井上融合后的系统牵涉到联动子系统的设备由企业提供最小组合样品（至少包含人员分站、人员识别卡、应急广播设备）满足应急联动功能的检验需求。
（9）井下融合后的系统企业提供人员、应急广播等系统全部设备，且满足各自行业标准送样要求。
（10）构成系统的其它必要设备。
2.2.2其它巡检方式系统送样要求
（1）分站。
应不少于3台整机，系统配备多种型式分站时每种至少1台，其余为模拟分站设备。
测试前，1台整机分站必须挂满实际传感器，其余所有分站（含模拟分站）均采用软件程序模拟满容量上传数据包。
（2）其余要求与轮巡主从式的系统一致。
2.2.3抗电磁干扰试验（EMS）的样品准备
在前述样品中选择相应设备用以进行EMS试验，至少应具备下列设备：
（1）中心站设备（即地面设备）一套，一般至少应有：
a）监控主机1台（含显示器）；
b）地面交换机等接口设备各1台，且应满足系统所需的全部下井数据通道的配置需求；
c）声光报警器（如有）1台，如有多种，应各有1台；
d）避雷器（如有）1台，如有多种，应各有1台；
e）其他与井下设备可靠运行密切关联设备，例如将矿用隔爆兼本安型交换机放置在地面中心站作为地面交换机使用时，该设备也应视为中心站设备。
（2）井下交换机等接口设备，应满足如下配置：
a）系统主传输为环网的，应至少2台，且保证不同规格型号的交换机每种1台；其他接口设备各1台；
b）系统主传输为非环网的，各种规格型号接口设备应至少各1台。
（3）传感器、执行器（含声光报警器）等井下终端设备。
每种传感器、执行器等井下终端设备至少1台，具体数量应满足异地断电功能测试的最大配置需要。
（4）分站类设备。
分站类设备的总数，应满足测试所需所有传感器、执行器硬件连接需求。
a）如果只有一种分站，则应至少2台；
b）如果存在不同型号、不同功能的分站类设备，每种应至少1台，且应保证安全监控分站的数量不少于2台。
（5）电源类设备：
每种电源设备至少1台。
（6）电缆：
必须使用技术文件规定型号规格的实际电缆。
（7）构成系统的其它必要设备。
3传输数字化
要求：
所有的井下分站至中心站的传输都必须是数字化；所有模拟量传感器至分站的传输必须是数字化；开关量暂不作要求。
判别：
对于模拟量传感器，如全为数字传感器则符合要求；否则应通过转换器进行模数转换，转换器与传感器必须采用一体化设计或一体化固定。
分站连接模拟量传感器的接口必须为数字接口。
4增强抗电磁干扰能力
根据《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的要求，被试系统EMS试验施加部位（即具体设备的有关端口）应执行GB/T17799.2-2003《电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验》的规定。
4.1系统连接及典型运行条件设置
4.1.1中心站设备的连接要求
应按照系统技术文件规定的连接方式进行连接。
4.1.2主传输设备的连接要求
（1）系统主传输为环网的，应将地面交换机与各种规格型号井下交换机进行环网连接；
（2）交换机类设备的每个电信号接口至少带载一台配套设备；
（3）其他接口设备按照系统技术文件规定的连接方式进行连接。
4.1.3分站、传感器、执行器等终端设备的连接及配置要求
（1）系统只有一种分站时的要求：
选取2台分站配置成为具备异地断电控制逻辑的对应关系；其中一台分站接满甲烷风电闭锁测试所需传感器、执行器；另一台分站接入至少一台执行器、至少一台传感器（传感器类型不限）。
（2）系统中存在不同型号、不同功能的分站时，连接要求如下：
a）如果安全监控分站类型仅为一种，则选取2台该种分站，并按照前一条要求完成连接和配置；
b）如果安全监控分站类型为两种，则选取该两种分站各1台，并按前一条要求完成连接和配置；
c）如果安全监控分站类型为三种或更多，则应进行分组，每组为两种分站各1台；每组均按前一条要求完成连接和配置；
d）如果系统存在其他功能的分站（人员管理分站、电力监控分站等），其连接和配置应满足该种分站的最大监控容量测试要求。
4.1.4系统其他设备的连接要求
需要接地的设备（如避雷器、隔爆兼本安型电源），必须遵照其产品技术资料规定的接地方式完成相关连接。
产品技术文件中规定的标准配置应为长距离传输/供电线缆的，EMS测试时不得使用仿真线，且应遵照具体的EMS试验方法规定的长度完成电缆连接。
4.1.5典型运行条件设置要求
被试系统连接完成后，应核查前述的安全监控异地断电控制逻辑关系的正确性、检查其他功能（如人员管理、电力监控等）的监控容量配置的完整性。
被试系统运行后，首先检查安全监控异地断电控制功能是否正常，监控软件界面是否能够正确显示相关模拟量数值、开关量状态、报警状态，实时曲线是否正常刷新。
其后应检查其他功能（如有，例如人员管理、电力监控等）的监测控制能力，具体检验方法应执行相应行业标准规定的试验方法。
4.2试验顺序选择
为保证试验有效进行，建议抗电磁干扰试验执行以下顺序：
射频电磁场辐射抗扰度试验、静电放电抗扰度试验、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、浪涌（冲击）抗扰度试验。
具体的试验实施次序可由送检方与检验机构协商确定。
4.3射频电磁场辐射抗扰度试验
4.3.1试验等级要求
（1）频率范围：
80～1000MHz；
（2）场强：
3V/m；
（3）调制方式：
1kHz，80%，AM调制；
（4）扫频驻留时间：
≥2s；
（5）评价等级：
A。
4.3.2试验要求
（1）试验样品范围：
本试验的被试设备（EUT）为被试系统整体。
（2）试验布置应满足以下要求：
a）EUT的边线应当平行于均匀域布置，以使影响最大（GB/T17626.3-2006第9页第二行为“最小”，是翻译错误）；其余试验布置应遵守GB/T17626.3-2006第7章的规定。
b）为了能够有效运行被试系统典型运行条件，需要将需进行操作的终端设备（异地断电测试时选取的关键传感器等设备）放置于电波暗室之外，由试验人员直接设置其输出状态；因此，需要将本试验分成两个（或更多）批次进行。
如果系统规模庞大，众多被试设备无法一次性放置在试验转台（净区），则应将各种设备进一步分类，以满足更多批次进行辐射抗扰度试验的需要。
（3）试验程序：
具体试验程序遵守GB/T17626.3-2006第8章的规定。
（4）注意事项：
如果分站数据上传方式为总线型，应使用分站模拟设备配满单条总线支路最大容量，分站模拟设备应后放置于电波暗室之外。
4.4静电放电抗扰度试验
4.4.1试验等级要求
（1）直接施加的放电：
接触放电，±6kV，每点正负各十次，间隔1s；
（2）间接施加的放电：
水平耦合和垂直耦合，±6kV，每点正负各十次，间隔1s；
（3）评价等级：
A。
4.4.2试验要求
（1）试验样品范围：
本试验的被试设备（EUT）为被试系统的“地面设备”——即2.2.3中的中心站设备，应对这些设备逐台进行试验。
（2）试验布置要求：
试验时应将被试设备放置在静电放电试验台上，试验布置应遵守GB/T17626.2-2006第7章的规定。
（3）试验程序：
每台被试设备均应进行直接施加的放电试验和间接施加的放电试验，其中直接施加的放电均采用接触放电方式施加；详细方法执行GB/T17626.2-2006第8章的规定。
（4）注意事项：
每一个试验点/面均应从最低等级开始逐级施加，直至预期等级。
4.5电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
4.5.1试验等级要求
（1）测试电压：
供电电源端口、功能接地端口±1kV（峰值），
信号/数据/控制端口±0.5kV（峰值）；
（2）脉冲前沿：
5/50ns（Tr/Th）；
（3）重复频率：
100kHz；
（4）评价等级：
A。
4.5.2试验要求
（1）试验样品范围：
本试验的被试设备（EUT）为被试系统整体。
（2）试验布置要求：
试验布置应遵守GB/T17626.4-2008第7章的规定。
（3）试验程序：
具体试验程序遵守GB/T17626.4-2008第8章的规定。
（4）注意事项：
试验过程中须对各个设备及各设备间的互连线逐一进行试验。
仅由电池供电的设备（如矿用隔爆型电池箱）的电源互连线无需进行本试验。
本试验不适用于规定长度小于10m的电缆固定连接的直流电源输入端口。
4.5.3相似部位的试验覆盖原则
（1）对于交流供电输入端具有多个供电等级可选的设备，应选择最严酷的条件进行试验，例如在标准规定的最低供电电压条件下进行本试验。
（2）隔爆兼本安型电源与本安用电设备（分站、传感器等单机设备）之间的电源互连线的试验选择，应视本安用电设备的类型和各个设备的关联设备数量而定。
覆盖原则是：
依据关联设备列表进行组合，务必使每一种电源的直流电源输出端口、每一种本安设备的电源输入端口均被施加干扰。
（3）不同设备本安端口之间互连线的试验选择，不得进行覆盖；根据系统企标配置要求，能够进行互联的两种设备均须互联后进行本项试验。
如果互连线上会出现不同信号类型（如频率型和电平型），应分别针对每一种类型的信号进行试验。
4.6浪涌（冲击）抗扰度试验
4.6.1试验等级要求
（1）测试电压：
交流电源端口±2kV（峰值），
直流电源端口及互连线±1.0kV（峰值）；
（2）浪涌次数：
正负各五次，交流电源端口还应考虑相位角；
（3）脉冲间隔时间：
≤60s；
（4）评价等级：
B。
4.6.2试验要求
（1）试验样品范围：
本试验的被试设备（EUT）为被试系统整体。
（2）试验布置要求：
试验布置应遵守GB/T17626.5-2008第7章的规定。
（3）试验程序：
具体试验程序遵守GB/T17626.5-2008第8章的规定。
（4）注意事项，具体有以下几个方面。
a）试验过程中须对各个设备及各设备间的互连线逐一进行试验。
仅由电池供电的设备（如矿用隔爆型电池箱）的电源互连线无需进行本试验。
本试验不适用于规定长度小于10m的电缆固定连接的直流电源输入端口；本试验不适用于实际使用长度小于10m的数据电缆。
b）每一个试验端口均应从最低等级开始逐级施加，直至预期等级。
c）在设备非本安直流电源设备供电端口施加干扰时，干扰输出端到被试设备之间的连接线长度不得大于2m。
使用电容耦合施加干扰。
无需设置试验相位。
d）在设备交流电源供电端口施加干扰时，干扰输出端到被试设备之间的连接线长度不得大于2m。
使用电容耦合施加干扰。
必须设置试验相位为0°、90°、180°、270°分别进行试验。
e）对称互连线指差模到共模转换损耗大于20dB的平衡对线；以太网电口互连线、Lonworks信号双绞互连线为对称互连线。
对非屏蔽对称信号互连线施加干扰时，使用对称信号耦合去耦网络配合浪涌发生器施加干扰，干扰耦合方式首选避雷器，也可用钳位电路耦合。
施加干扰时，仅采用线-地耦合。
f）RS485信号互连线、CAN信号互连线、模拟量和开关量信号互连线均为不对称互连线。
对非屏蔽不对称信号互连线施加干扰时，使用不对称信号耦合去耦网络配合浪涌发生器施加干扰，干扰耦合方式首选电容；如果因功能等问题而不能使用电容耦合时，则可改为避雷器耦合或钳位电路耦合。
g）在任何情况下，互连线上所采用的耦合方式都应该在测试报告中注明。
4.6.3相似部位的试验覆盖原则
（1）对于交流供电输入端具有多个供电等级可选的设备，应选择最严酷的条件进行试验，例如在标准规定的最低供电电压条件下进行本试验。
（2）隔爆兼本安型电源与本安用电设备（分站、传感器等单机设备）之间的电源互连线的试验选择，应视本安用电设备的类型和各个设备的关联设备数量而定。
覆盖原则是：
依据关联设备列表进行组合，务必使每一种电源的电源输出端口、每一种本安设备的电源输入端口均被施加干扰。
（3）不同设备本安端口之间互连线的试验选择，应视类似产品的具体电路原理而定；例如，互连线上会出现不同信号类型（如频率型和电平型），如果这两种信号是通过内部跳线选择了不同的电路端口，则应分别针对每一种类型的信号进行试验；如果这两种信号是由设备电路自行辨识，则可选其一进行试验。
另外，在查证充分的前提下，同类型的设备（分站类、接口类、传感器类）的不同型号产品的电源输入端口的电气原理、PCB布线及结构完全相同，则可考虑选取其中一种型号产品进行试验，从而覆盖该类型设备中其他设备的试验结果；相同电气原理、PCB布线及结构的结论，原始记录中应当有充分的证明过程作为支撑。
4.7试验结果的评价
试验结果应依据被试系统在试验期间和试验之后的功能丧失或性能降低现象进行判定，系统性能水平正常的描述内容应当具体明确。
4.7.1典型运行条件下被试系统功能与性能正常的基本条件
（1）各单机设备工作正常，未出现设备死机、复位、掉电现象；
（2）数据通信未见异常；
（3）就地、远程、异地控制功能未见异常；
（4）未出现误动作、误报警、异常大数、显示乱码现象。
4.7.2试验结果的评价等级标准
评价等级A：
试验期间，被试系统功能和性能水平无任何异常；
评价等级B：
被试系统功能和性能水平在试验期间出现下降或失效，但试验结束后系统无需人为干预即可自行恢复正常功能和性能水平；
评价等级C：
被试系统功能和性能水平在试验期间出现下降或失效，且试验结束后系统必须接受人为干预才可恢复正常功能和性能水平；
评价等级D：
被试系统功能和性能水平在试验期间出现下降或失效，到试验结束后，即使人为干预也无法恢复系统正常功能和性能水平。
4.7.3试验结果判别
各项试验应满足《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的规定。
5推广应用先进传感技术及装备
5.1具体要求
（1）系统架构简单；
（2）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；
（3）突出、高瓦斯矿井的回风隅角建议采用无线传感器；
（4）建议加装粉尘监测设备。
5.2判别方法
（1）架构简单：
在网络拓扑图中，由传感器至中心站的网络层级不超过3层；有线传输的每层转载不超过2次，无线传输的每层转载不超过4次。
（2）监控系统至少应包含有激光或红外全量程传感器，满足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，采区回风巷，总回风巷的需要；
（3）监控系统至少应包含有无线传感器，满足突出、高瓦斯矿井的回风隅角的监控需要；
（4）监控系统至少应包含粉尘监测设备，满足采掘工作面及主要转载点的监测需要。
6提升传感器的防护等级
6.1具体要求
采掘面传感器的防护等级应为IP65。
6.2定义
采掘面传感器，指在采煤工作面及进、回风巷内，掘进工作面迎头及掘进巷道内使用的传感器。
具体包括纳入安全监控系统主要监测参量的传感器，如气体类传感器、粉尘传感器、风速风向传感器、环境温度传感器等。
6.3检验要求
（1）每一种传感器各取一台进行检验。
检验时传感器应按工作状态设置，但不通电。
传感器各部位（包括气室）不得进行任何额外加工处理。
（2）IP65试验实施前，可对传感器进行标校。
（3）传感器本安外壳按照技术文件及图纸规定的安装固定方式完成组装，可以在外壳上寻找一个合适的穿孔（优先选择电缆穿孔）与真空管路相连。
（4）按GB4208-2008《外壳防护等级（IP代码）》的规定进行检测。
6.4结果评判
IP6×试验后首先检查本安腔体内部，若本安腔体内部没有明显的粉尘沉积，则应立即进行基本误差测定，仅当基本误差满足要求时，方可认为试验合格；其余情况均为不合格。
IP×5试验后应立即按标准要求进行耐压试验，耐压试验合格后进行基本误差测定。
仅当耐压试验和基本误差都满足要求时，方可认为试验合格；其余情况均为不合格。
7完善报警、断电等控制功能
7.1具体要求
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
7.2判别方法
7.2.1分级报警功能检查
（1）系统传感器分级报警设置应分别基于瓦斯浓度大小、瓦斯超限持续时间、瓦斯超限范围等设置，也可有两种及以上组合进行设置，原则上级数不低于四级，各级的报警浓度、持续时间应可任意设置。
表7-1、表7-2仅为示例，并非强制要求。
表7-1甲烷传感器按超限浓度和传感器数量分级报警设置
报警级别
传感器
级
级
级
级
单一传感器
≥标准报警值×1
≥标准报警值×1.5
≥标准报警值×2
标准报警值×2.5
同一工作面2个或2个以上传感器
—
2个或2个以上同时报警
2个或2个以上同时报警，且其中一个≥标准报警值×1.5
2个或2个以上同时报警，且其中一个≥标准报警值×2
相邻区域传感器
—
—
相邻区域传感器同时报警，且其中一个≥标准报警值×1.5
相邻区域传感器同时报警，且其中一个≥标准报警值×2
表7-2甲烷传感器按超限时间分级报警设置
浓度（%）
时间（min）
≥标准报警值×1
≥标准报警值×1.5
≥标准报警值×2
标准报警值×2.5
≤1
级
级
级
级
≤30
级
级
级
级
≤60
级
级
级
级
＞60
级
级
级
级
（2）报警的响度或频率应由低到高设置，应为至少四级，且与分级报警相对应。
表7-3仅为示例，并非强制要求。
表7-3传感器声光分级报警方式
报警级别
级
级
级
级
声光频率
（占空比50%）
0.2Hz
0.5Hz
1Hz
5Hz
报警响度
（dB.A计权）
80
80
80
80
（3）井上、井下报警均应该满足分级报警要求且保持一致，具有语音功能的报警器还可通过语音提示报警区域、报警参数、报警级别等信息。
监测控制主机报警信息栏除满足AQ6201规定外，还应考虑按颜色进行等级区分。
表7-4仅为示例，并非强制要求。
表7-4监控主机分级报警颜色
报警级别
颜色
描述
级
蓝色预警
级
黄色预警
级
橙色预警
级
红色预警
7.2.2逻辑报警功能检查
逻辑报警，指监测到的瓦斯浓度明显违反矿井瓦斯涌出的内在逻辑关系，肯定有违章行为或监测装置失效的情况而应实施的报警。
（1）检查系统软件是否具备逻辑报警设置界面，且能同时配置不少于3组逻辑关系。
具体的逻辑关系可以根据矿井实际情况进行设置，检查软件是否可以配置各种逻辑关系的报警设置，如：
进风巷的瓦斯浓度高于回风巷的瓦斯浓度，有违正常逻辑，应报警。
（2）如果系统软件存在逻辑报警设置界面，且可以完成各种逻辑关系的报警设置，随机抽查2种不同的逻辑关系，经查验其逻辑报警按照预期条件动作，则认为系统具备逻辑报警功能。
（3）具体的逻辑关系，应由矿井根据《煤矿安全规程》（2016版）第四百九十八条等的相关规定，结合本矿井通风瓦斯管理中总结积累的瓦斯涌出规律进行确定，产品检验时无需逐一检查。
7.2.3就地断电功能检查
系统软件必须具有就地断电、馈电逻辑配置菜单，菜单中可查询当前系统中就地断电、馈电所有初始化参数配置，并且可进行打印；进行就地断电配置时，软件必须同时配置馈电状态，否则不予参与就地断电控制，并且系统软件必须包含馈电状态监测。
7.2.4区域断电功能检查
区域断电，指根据瓦斯涌出、超限发展的态势，由局部断电延展到区域性断电，以防止引燃引爆瓦斯。
（1）检查系统软件是否具备区域断电逻辑关系设置界面，具体的逻辑关系可以根据矿井实际情况进行设置，检查软件是否可以配置区域间断电控制的逻辑关系，如：
某一区域发生甲烷超限断电，但系统监测到该区域的甲烷浓度仍然持续升高，可能波及其他区域，根据区域间断电相应策略，该区域甲烷浓度上升到一定限度后应将可能波及区域的电源切断。
（2）如果系统软件存在区域断电逻辑关系设置界面，且可以完成各种区域逻辑关系的响应策略设置，经查验其区域断电策略按照预期条件动作，则认为系统具备区域断电功能。
（3）详细的区域间逻辑关系及响应策略，应由矿井根据《煤矿安全规程》（2016版）第十一章等的相关规定，结合矿井具体的采掘部署、通风系统、供电系统等进行确定，检验时无需逐一检查。
8支持多网、多系统融合
8.1具体要求
（1）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。
（2）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。
8.2判别方法
8.2.1硬软件有
升级会员 