煤矿安全监控系统升级改造研究.docx

第PAGE\*Arabic\*MERGEFORMAT7页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT7页煤矿安全监控系统升级改造研究摘要。针对汾西矿务局贺西煤矿kj95n安全监控系统存在的一些不足进行了升级改造研究。通过升级改造，提高了该矿安全监控系统的技术性能、安全可靠性和应用水平。关键词：煤矿；安全监控系统；应用；升级改造研究煤矿监测监控系统一般由传感器、执行机构、分站、传输接口、主机、系统软件等构成，用来监测ch4、co、co2、o2等气体浓度，预防有毒有害气体超限；监控风压、风筒、风门状态及局部通风机开机停机等，保证矿井供风正常；具有当所监控项目出现异常时自主报警、断电闭锁等功能。随着煤矿技术的进步，监控系统已趋于完善，但仍存在一些问题：监测监控系统厂家产品众多，但产品兼容性较差；系统功能存在缺陷，不能有效解决一些较低频率发生的安全问题；传感器使用寿命短、调校周期短，稳定性和可靠性能不尽人意。因此，对于安全监控系统的持续研究和不断试验仍需进行大量的理论实践。1现有系统概况贺西煤矿采用kj95n煤矿安全监控系统已累计运行14a，系统总体使用稳定，能满足煤矿的安全需要，但依然存在如下不足：a）虽然传感器能适用于采掘工作面应用场所，但防护等级达不到ip65要求；b）系统具有预警、报警功能，但未达到升级改造方案所要求的分级报警要求；c）系统可接入瓦斯抽放监测、矿井压力监测、采空区监测等系统，但多网、多系统融合程度低，未实现井下多系统设备共缆通信，即井下设备级数据融合；d）部分性能指标不满足要求：（a）异地断电时间为2倍巡检周期，在煤与瓦斯突出等极端情况下不能快速断电，无法满足煤矿安全生产要求；（b）备用电源能维持断电后正常供电时间2h，不满足4h的指标要求；（c）模拟量传输处理误差不超过1%，不满足不超过0.5%的指标要求；e）无存储加密功能。因此，有必要对贺西煤矿在用kj95n安全监控系统进行升级改造。2主要研究试验内容a）煤矿安全监控系统快速异地断电调度算法的研究。通过研究分析异地断电的原理、目标及目前异地断电的实现方法，形成异地断电控制的新算法，原aq6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求中规定异地断电时间不大于2个巡检周期（60s），本项目形成的异地断电控制算法保证异地断电控制能在10s之内完成；b）基于无主模式的新型安全监控系统架构研究。该系统采用工业以太网+现场总线的无主采集方式，计算机与传输接口（含智能网关）通过以太网连接，计算机不再作为巡检主机对分站进行一一巡检并得到分站的回复，智能网关替代了计算机的功能来巡检分站，并将得到的数据直接上传给计算机，无需等待，从而加快响应时间；c）煤矿安全监控系统大容量数据压缩传输、存储算法的研究。通过分析目前监控系统中数据的特点，研究系统数据的压缩算法，使系统总线上传输的数据均为有用数据，使系统数据量大大减小，提高数据传输的效率；d）传感器、电源等设备智能识别即插即用方法的研究。系统的各组成设备正常安装后，传感器、执行器、电源等设备通过即插即用的方式，将编码的设备信息数据发送至分站及业务主机，完成设备的即插即用，通过地面软件简单操作，即可完成设备配置投入工作；e）分级报警模型及传感器实现方法的研究。通过对建立分级报警模型及传感器实现方法的研究，形成新的传感器报警机制。根据系统对传感器分级报警点的设定，系统及传感器均实现分级报警；f）井下多系统数据融合装置研究。研究一款低功耗、运算速度快、数据存储容量大、具有有线与无线接口且抗干扰能力强的采集装置，实现井下多个异构系统的数据采集、控制，能适应于井下干扰大、环境恶劣的工况条件，并能24h连续稳定可靠工作；g）井下安全监控类系统数据、信息融合传输方法研究。针对井下不同安全监控类系统的性能、功能特点，及井下矿井巷道管状结构、复杂恶劣干扰工况环境对系统现场数据传输的影响，研究基于不同异构网络的传输控制方法，尤其在低速传输链路条件下的数据传输调度算法，在已承载不同系统不同传输带宽、传输速率大小容量数据包情况下，满足各类系统性能及功能中对数据传输实时性的要求。3研究的总体设计系统传输采用典型工业环网+现场总线传输架构，采用目前煤矿应用比较成熟的rs485总线，该总线抗干扰能力强，网络拓扑符合煤矿现场应用，系统工作原理采用多主结构、事件主动上传、传输压缩算法机制，缩短系统的巡检周期和异地断电时间，实现窄带优先传输和断线续传。开发无线信号转换器，接收人员定位信号，无线传输后自动接入系统，以实现多系统井下的链路融合。在部分采掘工作面、回风流及总回风处安装激光甲烷传感器，满足煤矿对新设