1、正興煤業公司安全監測監控系統方案設計1 概述KJ90 型煤礦安全監控系統自成功研制并推向市場以來，經過不斷地完善和發展，目前已發展到達到 AQ6201-2006AQ6201-2006 新標準要求，基于工業以太環網平臺地第六代產品- -KJ90NBKJ90NB 安全監控系統,已從早期地煤礦安全監測系統發展成為集環境安全、生產監 控、信息管理、網絡運用、工業電視以及兼容瓦斯抽放、火災監測、電網監測、頂板 動態監測、主扇風機在線監測等多種子系統為一體地新型煤礦綜合監控系統，該系統以其技術先進性和實用性深受煤礦用戶地歡迎，在煤炭行業得到了很好地推廣應用，并在其 它非煤炭行業如環保、化工、公路及鐵路隧道

2、等民用方面得到應用到目前為止，已在國內多個省區,系統國內市場占有率在 50%以上，用戶普遍反應良好，取得了較好地經濟效 益和社會效益.KJ90NBKJ90NB 型煤礦安全監控系統自配套能力強 ，監控系統地各類設備及監控軟件均由 重慶煤科院一家研制、生產. .產品性價比高，售后服務有保障,能很好地控制監控系統總 體質量和性能，控制產品地生產加工周期，對日后產品地升級換代提供可靠保障.2 KJ90NB 系統與傳統監控系統技術對比傳統地安全監控系統采用總線傳輸地方式，系統容量受限，通訊平臺只能運行特定地 系統，反映速度慢，不具備通訊冗余和自恢復功能；易受干擾，運行不穩定；兼容性差；無 法實現故障自我

3、診斷，自成系統，數據孤立且重復布線，使用維護工作量大，不能進行綜合 分析,預警，應急聯動.根據各礦近年生產管理地實際需要，還將在礦井原煤生產過程各環節裝備一些新地 系統.如果繼續采用傳統地通訊方式，勢必又將采用各自獨立安裝運行方案，造成礦井監控 設備布線越來越復雜、系統維護成本越來越大.針對傳統系統地缺點,此次方案設計選用基于工業以太環網+現場總線平臺地 KJ90NBKJ90NB 安全監控系統.與傳統地系統比較具有相當巨大地優勢和在傳輸速度、質量上 地質地飛躍.并能方便實現各系統監測監控數據地綜合集成 .以直觀形象地各種圖形方式 顯示全礦井地生產工藝流程、同時也將方便顯示其它諸如礦井瓦斯、礦井

4、人員、礦井 抽放、礦井設備運行狀況等分類信息這對提高生產調度管理效率，指導煤礦安全生產具 有重要意義.重慶煤科院根據國內煤礦地實際情況，研制開發了以 RS485 作為通訊協議地普通安 全監控系統（KJ90NA）和基于工業以太環網傳輸平臺地寬帶安全監控系統（KJ90NBKJ90NB）主要參數性能對比:序號技術參數以光端機或接口進行通訊地傳統系統以工業以太環網傳輸平臺地系統1系統分站2552通訊速率2M100M3系統反應時間30s5s4通訊模式主從巡檢多主并發5手控時間30s1sf6異地控制60s5s7通訊方式RS485/FSK/DPSK工業以太環網 +現場總 線3協議標準自定義TCP/IP9通訊

5、恢復持續中斷自愈w0.02s10集成擴展能力弱、不方便強、方便與目前其他地工業以太環網在信號傳輸、組網方式、環網結構上也有本質地區別.在平臺地穩定性、配套性，各個子系統地接入和集成上具有很大地優勢.在子系統接入上協議標準采用現在用途最位廣泛TCP/IP 地通訊協議，子系統接入工業以太環網平臺后，不再需要數據接口和其他平臺上所需要地數據轉換器（調制解調） . 在信號傳輸方式上真正最大限度上發揮了工業以太環網平臺地優勢，就近接入環網交換機，不再受數據接口和其他平臺上所需要地數據轉換器（調制解調）地限制3 KJ90NB 安全監控系統設計原則及依據本方案是煤炭科學研究總院重慶研究院根據正興煤業公司地需

6、求設計地KJ90NB安全監控系統，在設計過程中始終遵循系統應具備高可靠性、先進性、實用性、可擴展 性及開放性原則，以滿足高產、高效地現代化礦井對監測、監控等管理信息有效獲得地 需要.設計依據為煤礦安全規程礦井通風安全質量標準化標準礦井通風安全監測裝備使用管理規定煤礦監控系統總體設計規范煤礦監控系統中心站軟件開發規范爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求 爆炸性環境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求 煤礦安全質量標準化標準煤礦安全監控系統通用技術要求 (AQ6201-2006) 煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范(AQ1029-2007)國務院安全生產委員會辦公室 200621 號文件相關

7、規定 正興煤業公司 13#煤層采掘工程平面圖4 工業以太環網平臺設計4.14.1工業以太環網平臺結構設計為滿足正興煤業發展需要 ,此方案設計為 100M100M 工業以太環網平臺 , ,采用單模阻燃傳 輸光纜，井下本安網絡交換機選用重慶煤科院KJJ103KJJ103 型本安網絡交換機. .此平臺專門為安全監控系統地傳輸要求所搭建地平臺, ,滿足煤礦安全監控系統專網專用地要求 . .整個平臺分為信息層、控制層和設備層三層結構.其中信息層為礦地面已有地局域網,控制層采用高速工業以太環網 ,設備層采用現場總線 ,保證了現場子系統地實時性和可 靠性.結合正興煤業地實際情況(礦井采掘平面工程圖),此方案

8、為正興煤業設計工業環網系統為工業以太環網現場總線地方式；采用 8 芯阻燃光纜作為傳輸介質 ,由地面機房經主斜井到水倉交換機經 13#煤軌道 運輸大巷到采區變電所交換機南翼膠帶大巷回主平硐到地面機房形成環網,在礦調度指揮控制中心機房設置 2 臺核心交換機 .井下本安環網交換機分別布置在水倉、采區變電所兩個位置,形成井下工業以太環網平臺 .正興煤業工業以太環網拓撲結構示意圖如圖所示：4.24.2 系統特點及功能1)整個綜合控制網采用工業級地設備 ,實現井下高溫、高濕等惡劣環境地穩 定運行；2) 系統支持光纖冗余環網工作模式 ,接節故障不影響整個系統性能 ,故障自恢復時間 短(300ms),通信更加

9、可靠；3) 礦井工業以太環網光纖冗余環網傳輸平臺運行穩定、可靠性好、線路機械強度 高礦井工業以太環網光纖冗余環網傳輸平臺通訊協議采用標準地 TCP/IP 網絡協議；4) 平臺傳輸速率高、帶寬容量大、傳輸距離遠、抗干擾和雷擊能力加強.為整個網管系統可對所有地網絡設備進行實時監控 ,出現故障實時報警 .5)采用先進地多主并發通訊模式 ,系統檢測速度快 ,實時性強 .6)整個寬帶傳輸網徹底突破了低速總線下地技術瓶頸 ,系統節點容量大大增 加,穩定性提高；7) 平臺同時支持光纖多模、單模、超五類雙絞線傳輸介質,結構靈活；可方便與局域網企業綜合管理信息系統連接 ,實現信息共享；8)井下交換機經過防爆認證

10、，具有煤安標志，同時增加 UPS 電源保護，在市電 停電后 ,可運行兩個小時以上 .4.34.3 主要技術指標1)通訊速率： 100M2) 系統反應時間： 1s3) 通訊模式：多主并發4) 通訊方式：工業以太網 +現場總線5) 協議標準： TCP/IP6) 通訊恢復：自愈 4Km 分站至傳感器最大距離 2.5Kn;3)傳輸電纜：模擬量傳感器電纜 4 芯(可接兩個傳感器) ,開關量傳感器電纜 2 芯；4)系統誤碼率：小于 10-8；5)反應時間：小于 0.3s；6)系統平均無故障工作時間：大于 720 小時；7)分站電源箱容量(模擬量、開關量任意互換)：KJ90-F16 ( B)中分站：輸入端口： 16 點；控制輸出：8 點；KJ90-F8 (B)中分站：輸入端口： 8 點；控制輸出：5 點；8)分站電源箱輸入輸出電壓交流輸入電壓：36V、127V、220V、380V、660V(-25%,+15%)可選；9)本安直流輸出電壓： 18V/350mA、12V/450mA、24V/500mA；10) 分站電源箱整機最大功率：小于 100W；11) 傳感器信號制模擬量：( 200-1000)Hz開關量：1mA(停)/5mA(開)或觸點12) 斷電容量：36V/5A、660V/0.3A,斷電距離大于 2.5Km；13) 主要監測參數低沼( KG9701A)- (04)%或(010)%一氧化碳