安全监控系统升级改造设计方案

xxxx煤矿安全监控系统升级改造设计方案日期：2019年一、设计说明：根据《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》（煤安监函〔2016〕5号）的要求，为了提高煤矿安全监控系统准确性、灵敏性、可靠性、稳定性和易维护性，增强煤矿安全保障能力，结合本煤矿实际，将原KJ83N监控系统升级为KJ90X系统，现将xxxx煤矿安全监控系统升级改造技术方案制定如下：二、矿井基本情况1、矿井概况xxxx煤矿（以下简称：xxxx煤矿）是以xxxx公司为主体企业，将原xxxx祥荣煤业有限公司煤矿、原xxxx一恒xxxx煤矿、原xxxxxxx兼并重组整合形成，更名为xxxx煤矿。

兼并重组后的xxxx煤矿井田面积为xxxxx，批准开采xx号煤层，批准开采标高xxx米至+xxx米，矿井保有资源/储量xxxxx,工业资源/储量xxxxMt，设计可开采资源/储量xxxxxMt，全矿井服务年限xxxxa。

矿井生产能力为90万吨/年。

2、开拓与开采xxxx煤矿采用立井开拓方式，地面布置3个井口，分别为主立井、副立井、回风斜井。

全井田xx号煤层由一个主水平和一个辅助水平开拓。

主水平标高为+855m，服务于全井田，辅助水平标高为xxxm，服务于井田内6号煤层。

盘区分为：10号煤层为101盘区和102盘区；6号煤层分为61、62、63、64盘区。

工作面布置方式为U型布置走向长臂式开采。

6号煤层为薄及中厚煤层，设计确定6号煤层采用综采一次采全高回采工艺，10号煤层为厚煤层采用综采放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板。

目前井下共布置2个回采工作面：xxxx工作面和xxxx备用工作面；1个掘进工作面：xxxx顺槽掘进工作面。

3、瓦斯等级xxxx煤矿为矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井，xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx三、矿井监控系统改造方案（一）、系统改造升级期间，原监控系统严禁拆除，只有等改造升级后系统安装、调试并验收合格后，方可拆除原监控系统。

（二）、监控系统升级改造后实现功能：xxxx煤矿安全监控系统升级后，具有如下功能特点：（1）模拟量传感器到分站数据传输实现数字化，设计传感器使用RS485总线传输技术，数据传输采用CRC16校验，确保数据传输的可靠性。

（2）改造更换的分站及传感器通过浪涌、静电、群脉冲及辐射等抗干扰认证，且系统取得抗干扰安标认证。

（3）设计的系统传输平台采用工业以太环网+总线技术，实现多路数据并行快速传输。

（4）设计的分站、传感器防护等级均达到IP65，满足在恶劣环境中能正常工作。

（5）系统具备接入无线传感器功能。

（6）KJ90X软件实现了分级报警，可设置最多5级，可根据颜色区别级别，同时具有瓦斯异常变化识别及筛选功能，可将异常变化的瓦斯传感器快速筛选出来并形成报表；软件支持逻辑点报警功能，可根据用户实际需求编辑开关量或模拟量测点，形成新的逻辑测点，并支持对逻辑测点报警或断电设置；设计所有涉及断电的测点均具有馈电功能，同时可根据具体断电需求，实现通过分站完成交叉断电功能，确保断电的可靠性；软件支持多个断电点设置，可在紧急情况下实现区域断电。

传感器的报警响度达到80dB，声光报警频率可实现4级，用不同频率进行区分。

（三）、总体改造方案1、本次系统升级改造的传输方式采用升级新建的工业以太网+RS485总线方式。

从地面监控室交换机至地面高架桥分站敷设通信电缆377m。

从地面监控室至副井口敷设矿用光缆2根，计740m。

从副井口至中央变电所敷设矿用光缆2根，计720m。

从副井至6#采区变电所敷设矿用光缆2根，计904m。

2、系统融合方式采用地面融合方式，按照统一的数据格式，通过联网数据接口实现与其他系统的融合。

3、系统采用架构简单的网络结构，传感器（执行器）至中心站网络层级不超过3层。

（四）、改造内容：主要的改造内容主要包含：机房设备及软件改造、传感器改造、分站改造、环网平台改造、馈电断电器改造5个部分。

其中：1、机房设备及软件改造、传感器改造、分站改造、馈电断电器改造：采用全部更换的方式；2、：环网平台改造：采用新建监控系统专用环网的方式。

3、机房设备及软件改造（1）充分利用原有监控机房的UPS电源、打印机、录音电话、机柜和网络交换机等硬件设备。

（2）将监控系统软件更换为KJ90X，完善监控系统软件的分级报警、断电控制、灾害预警、数据加密等功能。

（3）将系统现有的双机热备软件进行更换。

（4）安装矿端上传软件1套，按照统一的数据格式，将矿端安全监控系统数据实时上传至上一级单位，实现监控数据的远程实时监测。

（5）增加1台网络防火墙，防止外界网络非法访问安全监控系统网络。

（6）新增2台工控机，用于替换老旧的监控主备机，为监控系统的稳定运行提供可靠保障。

（7）在监控主机、监控备机上各增加1个抗干扰模块，并新增2台具备抗干扰能力的显示器。

（8）新增数据服务器2台，为数据存储发布和数据融合软件提供可靠的运行环境，和监控数据的存储提供可靠保障。

（9）新增融合软件1套，提供融合及联动交互接口，与具备融合条件的系统实现联动与数据交换，如：人员定位系统、应急广播系统、供电监控系统等。

通过与其他系统的融合，实现在瓦斯超限、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。

（六）、传感器改造1、模拟量传感器：将矿井所有模拟量传感器全部改造升级为具备数字通讯功能、具备抗干扰能力、具备IP65防护等级的能满足《安全监控系统升级改造技术方案》的要求传感器。

具体改造如下：监控系统部分（附安装明细表）2、抽放监控部分（1）更换低浓度甲烷传感器6台。

（2）更换管道用红外甲烷传感器7台。

（3）更换一氧化碳传感器4台。

（4）更换管道用一氧化碳传感器7台。

（5）更换温度传感器10台。

（6）更换设备开停5台。

（7）更换液位传感器3台。

（8）更换正压抽采压力传感器6台。

（9）更换负压抽采压力传感器1台。

（9）多参数流量传感器满足标准要求无需更换。

3、开关量传感器：将矿井所有开关量传感器全部改造升级为具备数字通讯功能、具备抗干扰能力、具备IP65防护等级的能满足《安全监控系统升级改造技术方案》的要求传感器。

4、线缆：由于改造时，部分线缆能重复使用，只需调整部分线缆与传感器的接线方式，同时采掘工作面的巷道掘进进尺及回采速度较快，井下巷道变化较大。

（1）从6#采区变电所交换机敷设通讯光缆至6#所有分站（6#采区变电所分站2台、6#避难硐室分站2台、xxxx工作面分站1台，6#东轨道上头分站1台），共计敷设通信光缆1757m。

型号：MHYV1*4*7/0.52。

（2）从中央变电所交换机经副井底车场至10112轨道巷门口交换机敷设矿用光缆2根（3000m）。

型号MGTS-8B.（3）从中央变电所交换机至10#煤库顶1台分站，中央变电所1台分站，10#避难硐室2台分站，10#采区瓦斯抽放在线监测分站1台，敷设矿用通信电缆（MHYV1*4*7/0.52）680m。

（4）从10112轨道巷门口交换机至10#采区变电所1台分站、xxxx工作面工作面2台分站、xxxx巷1台分站、10#煤轨道与运输中部联络巷1台分站、10#东轨道上头1台分站，敷设矿用通信电缆（MHYV1*4*7/0.52）2400m。

（5）从10#煤轨道大巷上头分站至风井1台分站，敷设矿用通信电缆（MHYV1*4*7/0.52）1650m。

（6）各地点的分站至各传感器敷设通信电缆（MHYV1*4*7/0.52）。

6#采区敷设通信电缆5039m。

10#采区敷设通信电缆6313m（包括风井线路）。

（7）线路吊挂，从10#中央变电所至10101轨道巷门口处重新打眼用膨胀螺丝固定油丝绳和电缆钩，将光缆敷设至电缆钩上。

从10101轨道巷门口至10#煤轨道大巷上头将光缆敷设在电缆托架上。

6#采区直接将线路敷设安装在电缆托架上。

5、分站改造（1）监控分站：在原分站安装地点一对一更换监控分站，本次升级改造采用全新设计的KJ90-F16(B)总线型分站具有1个以太网电口、2对以太网光口可用于与交换机、监控主机通，并且可以分站与分站之间自成环网；具有6条RS485总线，其中4条总线用于各类传感器的接入，1条可用于与监控主机的通讯，1条用于与其他智能设备的连接，本次共更换监控分站共计12台。

通过KJ90-F16(B)总线型分站的使用可达到下列效果：a)分站通过严酷等级为4级静电抗扰度A级以上。

3级电磁辐射抗扰度A级以上。

4级脉冲群抗扰度A级以上。

交流电源端口4级浪涌抗扰度A级以上。

直流电源与信号端口4级浪涌抗扰度A级以上，完全满足安全监控系统行业标准中规定的抗干扰性能要求，当出现干扰时分站仍能正常工作。

b)每条总线可同时接入4台模拟量或开关量数字传感器，4条总线则可同时接入16台模拟量或开关量数字传感器，可实现监控系统的全数字化，提高传输环节的可靠性。

c)1条智能总线可接8台智能开停或者2台其他智能传感器。

d)分站采用工程塑料外壳，防护等级由原来的IP54提升到IP65，可以在淋水环境下正常运行。

e)异地断电不再需要中心站软件下发控制命令，分站间可数据交换实现现场异地断电功能。

f)监控分站具有中断存数功能，能够把通讯中断时的传感器数据保存在分站内，在通讯恢复正常后续传到中心站，确保监控数据的连续性。

（2）抽放控制柜：原有2台KXW24X（A）抽放控制柜不能继续延用，本次升级改造更换为传感器传输总线型抽放柜。

本次更共更换抽放控制柜2台。

（3）分站电源箱：分站电源箱与监控分站和抽放控制柜是配套使用的，与监控分站安装在同一地点。

目前xxxx煤矿使用的分站电源箱不能继续延用，本次升级改造需全部更换为KDY660/24B(A) 分站电源箱。

本次共更换电源箱共计12台。

（4）传感器远距离供电。

为解决超远距离供电问题，在距电源箱1KM的位置将2路24V本安电源接入KDY24/24(A)延长器，由KDY24/24(A)延长器输出口对外输出本安电源，在距KDY24/24(A)延长器3KM的位置增设1台KDY24/24(A)延长器，通过增设第三台KDY24/24(A)延长器实现本安电源的6KM供电；2KM以内的供电距离则仅需1根MHYV1*4*7/0.52传输电缆即可。

（5）增加矿用本安直流电源0台，实现本安电源的分级管理（传感器远距离供电）。

6、馈电断电器改造原断电器不能继续延用，本次升级改造更换为数字信号传输的馈电断电器，本次新增更换远程馈电断电器7台。

7、环网平台改造xxxx煤矿安全监控系统采用CAN总线方式传输不符合《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》中相关要求，性能不能满足新系统的要求，矿上现有千兆环网接入有工业视频，不符合煤矿安全规程，需要新建设1套监控系统用工业以太环网。