【正文】 ................. 45 1 一 概述 前言 隨著國家 對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，為進一步加強安全生產(chǎn)監(jiān)督管理，防止和減少安全生產(chǎn)事故，國家各級政府部門要求所有瓦斯礦井必須裝備安全監(jiān)控系統(tǒng)。在“以風定產(chǎn)，先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控”十二字方針和煤礦安全規(guī)程有關條款指導下，大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在瓦斯災害的防治中也起到越來越重要的作用。 XXX 公司自主研發(fā)生產(chǎn)的 KJ73N 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，專門應用于煤礦井下環(huán)境參數(shù)、工況參數(shù)的監(jiān)測與控制，目的是建立集中管理的安全生產(chǎn)實時信息平臺，實現(xiàn)企業(yè)對井下監(jiān)控設備實時 數(shù)據(jù)采集和遠程監(jiān)控自動化管理。通過實時數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的信息有效集成，提高安全生產(chǎn)監(jiān)控力度，以信息化帶動企業(yè)管理科學運作，從根本上杜絕惡性安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，節(jié)約煤礦生產(chǎn)成本、強化安全生產(chǎn)管理及提高工作效率。 為符合煤礦行業(yè)的發(fā)展趨勢， 2020年底國家和行業(yè)均對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求，特別是《煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術要求和數(shù)據(jù)采集標準（試行）》、《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》等要求的出臺，對原有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級換代勢在必行。 XXX 公司結合國家安監(jiān)部門要求和自身多年來的技術積 累，對現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)進行了全方位 的優(yōu)化設計 ，主要體現(xiàn)在如下幾點： 1) 礦用隔爆兼本安型 24V直流穩(wěn)壓電源，提升傳感器遠程帶載能力，使分站在額定負載下最大遠程本安供電距離不低于 2KM要求 ，特殊使用場合供電距離不低于 4KM，滿足分級管理要求； 2) 傳感器與分站之間采用 RS485數(shù)字傳輸方式，提升傳感器的傳輸可靠性； 3) 提升系統(tǒng)平臺電磁兼容性：滿足 AQ6201 的要求，通過第三方 EMC認證； 4) 傳感器外殼防護由 IP54升級到 IP65，提升防護等級； 5) 系統(tǒng)增加充放電管理、電量監(jiān)測，延長后備電源供電時間至 4H； 6) 系統(tǒng)增加故障 自診斷、傳感器自識別功能，避免人為操作或探頭原因帶來誤報警； 7) 研制開發(fā)了新型環(huán)境參數(shù)傳感器：紅外、激光甲烷傳感器，差壓系列風速傳感器等； 8) 系統(tǒng)軟件升級改造：報表全動態(tài)可編輯性、雙機熱備可靠性、圖形導入和展示兼容性、系統(tǒng)故障自檢，數(shù)據(jù)加密功能； 9) 中心站具備 webGIS 功能，支持在 CAD圖紙上描繪設備布置情況，并可動態(tài)實時展示井下環(huán)境，參數(shù)、設備運行情況等信息。 2 設計 目標 本著“實用、可靠、先進、經(jīng)濟”的指導思想，根據(jù)煤礦安全監(jiān)控及瓦斯抽放監(jiān)測監(jiān)控相關標準規(guī)范的技術要求，通過建立煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，完成對煤礦礦井 的環(huán)境監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等功能，實現(xiàn)煤礦企業(yè)監(jiān)測管理的一體化，完善煤礦企業(yè)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，提高煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平，整體提升煤礦企業(yè)的自動化水平；為建設現(xiàn)代化的高新煤礦企業(yè)，安全監(jiān)控中心站軟件要求具有綜合性強、功能先進、富有人性化、易操作等特點，可對監(jiān)測信息進行快速分析處理并自動執(zhí)行監(jiān)控操作。系統(tǒng)軟件設計先進、模塊化程度高、集成方式靈活，可根據(jù)不同用戶對功能的不同需求，對系統(tǒng)進行嵌入式的模塊設計，保障系統(tǒng)的擴展性。同時，通過監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能，可方便的實現(xiàn)向集團公司的數(shù)據(jù)上傳，實現(xiàn)公司對各礦的集中監(jiān)管功能。 設計 規(guī)范 國際標準： 1) 《國際標準化組織標準 (ISO)》 2) 《國際電氣電子工程師協(xié)會標準 (IEEE)》 3) 《國際電工委員會標準 (IEC)》 4) 《以太網(wǎng)通訊標準》 () 國家標準： 1) 《礦井安全規(guī)程》現(xiàn)行 2020版 2) 國家煤礦安監(jiān)局關于印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》的通知 煤安監(jiān)函〔 2020〕 5號 3) 國家安全監(jiān)管總局辦公廳關于印發(fā)《煤礦安全生產(chǎn)在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術要求和數(shù)據(jù)采集標準（試行）》的通知 安監(jiān)總廳規(guī)劃（ 2020） 138號 4) 《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》 GB502152020 5) 《煤炭 工業(yè)礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)裝備配置標準》 GB505812020 6) 《礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》 AQ1029－ 2020 7) 《礦井建設項目安全設施設計審查和竣工驗收規(guī)范》 AQ1055－ 2020 8) 《礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》 AQ6201－ 2020 9) 《礦井用低濃度載體催化式甲烷傳感器》 AQ62032020 10) 《瓦斯抽放用熱導式高濃度甲烷傳感器》 AQ62042020 11) 《礦井用電化學式一氧化碳傳感器》 AQ62052020 3 12) 《礦井用高低濃度甲烷傳感器》 AQ62062020 13) 《礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條 件》 MT/T10042020 14) 《礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術要求》 MT/T10082020 15) 《礦井用信息傳輸裝置》 MT/T8992020 16) 《礦用分站》 MT/T10052020 17) 《礦用信號轉換器》 MT/T10062020 18) 《礦用信息傳輸接口》 MT/T10072020 19) 《礦井監(jiān)控系統(tǒng)線路避雷器》 MT/T10322020 20) 《礦用光纖接、分線盒》 MT/T10332020 21) 《礦用網(wǎng)絡交換機》 MT/T10812020 22) 《建筑物防雷設計規(guī)范》 GB50057 23) 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》 GB50343 24) 《電子計算機機房設計規(guī)范》 GB5017493 25) 《電子計算機場地通用規(guī)范》 GB/T28872020 26) 《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》 GB8566 27) 《綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》 GB503112020 28) 《綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》 GB503122020 29) 《城市地下通信塑料管道工程設計規(guī)范》 CECS165:2020 30) 《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備》 GB3836 31) 《礦井通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術條件》 MT209 32) 《礦井安全裝備基本要求》 33) 《煤炭工業(yè)調度信息化建設總體規(guī)劃綱要》（試行） 34) 《煤炭調度信息化裝 備技術規(guī)范》（試行） 35) 《煤炭工業(yè)信息化“十一五”發(fā)展規(guī)劃》 36) 《光纖總規(guī)范》 ～ 51998 37) 《國家安全監(jiān)管總局國家礦井安監(jiān)局關于建設完善礦井井下安全避險“六大系統(tǒng)”的通知》（安監(jiān)總煤裝〔 2020〕 146號文件） 38) 《礦井井下緊急避險系統(tǒng)建設管理暫行規(guī)定》 39) 爆炸性環(huán)境電氣設備通用要求 （ ） 40) 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范（ GB500522020） 41) 電力工程電纜設計規(guī)范（ GB502172020） 4 企業(yè)質量體系認證： 1) 《國際標準認證證書》 ISO9001:2020 2) 《中國國家強 制性產(chǎn)品認證》 CCC 3) 《國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)》 [2020]287 4) 《重慶市企業(yè)技術中心》 5) 《全國工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可》防爆電氣 6) 《計算機信息系統(tǒng)集成企業(yè)資質認證》 7) 《重慶市安防工程從業(yè)資質證書》一級 8) 《中華人民共和國制造計量器具許可》 設計 環(huán)境條件 1）地面中心站設備： a) 環(huán)境溫度： 1530℃； b) 相對濕度： 40%70%； c) 溫度變化率：小于 10℃ /h,且不得結露； d) 大氣壓力： 80106kpa； e) GB/T2887 規(guī)定的塵埃、照明、噪聲、電磁場干擾和接地條件。 2）井下的設備： a) 耐震能力：設防烈度為 8度 b) 環(huán)境溫度： 040℃； c) 平均相對濕度：不大于 95%（ +25℃）； d) 大氣壓力： 80106kpa； e) 安裝環(huán)境：潮濕多塵，空氣中含爆炸性氣體（甲烷）和煤塵。 5 二 升級改造技術方案 對《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》的響應 新版 KJ73N 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)完全符合國家煤礦安全監(jiān)察局印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》通知的各項技術要求，現(xiàn)將技術響應情況匯總如下： 升級改造技術要求 新版 KJ73N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)滿足情況說明 傳輸數(shù)字化 在分站至中心站數(shù)字化傳輸?shù)幕A上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數(shù)字傳 輸，實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，促進智能傳感器發(fā)展。 新 KJ73N 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在分站至中心站已實現(xiàn)數(shù)字化傳輸?shù)幕A上，監(jiān)控分站和傳感器之間傳輸也采用數(shù)字化傳輸，傳輸方式為 RS485，提升數(shù)據(jù)傳輸過程中的抗干擾能力，滿足“傳輸數(shù)字化”的要求。 增強抗電磁干擾能力 安全監(jiān)控系統(tǒng)及組成設備采用抗干擾（ EMC）技術設計，通過以下試驗：地面設備 3級靜電抗擾度試驗，評價等級為 A； 2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級為 A； 2 級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為 A；交流電源端口 3 級、直流電源與信號端口 2 級浪涌（沖擊）抗擾度試 驗，評價等級為 B。 試驗條件：形成完整的系統(tǒng)架構，組成設備的類型齊全；至少一臺分站達到滿載要求；交換機及接口的每個電口至少帶載一臺設備。 試驗加載方法：系統(tǒng)中不同類型組成設備均分別進行試驗；試驗在系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下進行，即系統(tǒng)傳感、傳輸、顯示、控制、執(zhí)行的功能正常。 新 KJ73N 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)所有設備通過合理的電路設計，通過第三方檢驗機構檢驗，滿足以下抗電磁干擾能力：靜電放電抗擾度試驗（嚴酷等級 3級：接觸放電， 6kV，正負極各 10次，每次 1s）；射頻電磁場輻射抗擾度試驗（嚴酷等級 2 級：場強 3V/m，頻率 80MHz～ 1GHz，調制信號 AM、 80%、 1kHz，駐留時間 2s）；電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗（嚴酷等級3 級： 2kV，交、直流電源端口、通信接口及 I/O端口，重復頻率 100kHz，正負極各 1min）；浪涌（沖擊）抗擾度試驗（嚴酷等級 3級： 2kV，交、直流電源端口、通信接口及 I/O 端口，正負極各 5 次，每次 1min）。 注：以上測試內容在“安標國家礦用產(chǎn)品安全標志中心”管網(wǎng)上可查詢。 推廣應用先進傳感技術及裝備 推廣使用架構簡單系統(tǒng)以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數(shù)傳感器。 突出 礦井的采煤工作面進、回風巷，煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面回風流中，采區(qū)回風巷，總回風巷瓦斯傳感器推薦使用激光、紅外等全量程傳感器。突出、高瓦斯礦井的回風隅角建議采用無線傳感器。建議加裝粉塵監(jiān)測設備。 新 KJ73N 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，除原有常規(guī)的傳感器外，研發(fā)了一批新型傳感器，包含煤礦用激光甲烷傳感器 GJG100J、 GJG100J(A)、 GJG10J；煤礦用紅外甲烷傳感器 GJG100H、 GJG10H；礦用粉塵濃度傳感器GCG1000(A)；多參數(shù)傳感器 GD GD3（ A）、 GD3（ B）等多種類型的 光學類傳感器和無線傳感器，具有標校周期長穩(wěn)定性高的優(yōu)點，滿足“推廣應用先進傳感技術及裝備”的要求。 提升傳感器的防護等級 將采掘面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o等級由 IP54提升到 IP65。 新 KJ73N 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)所有設備，不只采掘面?zhèn)鞲衅鳎袀鞲衅鞣雷o等級均由 IP54提升到 IP65，完全滿足“提升傳感器的防護等級”的要求。 6 完善報警、斷電等控制功能 系統(tǒng)實現(xiàn)分級報警，根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮　⑼咚钩蕹掷m(xù)時間、瓦斯超限范圍等，設置不同的報警級別，實施分級響應。各級別報警濃度值的設置可由煤礦企業(yè)根據(jù)相關法規(guī)標準 和實際情況決定。 推行邏輯報警，根據(jù)巷道布置及瓦斯涌出等的內在邏輯關系，實施邏輯報警，促進各類傳感器的正確安裝、設置、維護，監(jiān)控系統(tǒng)的正常使用，防止違法行為。具體邏輯關系可由煤礦企業(yè)根據(jù)實際情況進行設置。 完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態(tài)監(jiān)測。 推行區(qū)域斷電，可由煤礦企業(yè)根據(jù)井下供電系統(tǒng)的實際情況進行設置。 目前 XXX 公司 KJ73N 安全監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)具備分級報警、邏輯報警以及區(qū)域斷電功能，新版 KJ73N 安全監(jiān)控系統(tǒng)將對原有的報警功能進一步修改，方便操作人員使用，滿足“完善報警、斷電等控制功能 ”的要求，區(qū)域斷電的邏輯關系可由煤礦企業(yè)根據(jù)實際情況進行設置，具體見 章節(jié)。 支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合 實現(xiàn)井下有線和無線傳輸網(wǎng)絡的有機融合、監(jiān)測監(jiān)控與 GIS技術的有機融合。 多系統(tǒng)的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。鼓勵新安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)采用井下融合方式。在地面統(tǒng)一平臺上必須融合的系統(tǒng)：環(huán)境監(jiān)測、人員定位、應急廣播，如有供電監(jiān)控系統(tǒng)，也應融入。其它可考慮融合的系統(tǒng)：視頻監(jiān)測、無線通信、設備監(jiān)測、車輛監(jiān)測等。 我司已在多個煤礦應用了多系統(tǒng)融合平臺，基于 GIS地理信息系統(tǒng)融合技術，將監(jiān)測監(jiān) 控、視頻監(jiān)控、人員定位等多個系統(tǒng)融合在一起，分業(yè)務版塊管理。新 KJ73N 安全監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以通過開放數(shù)據(jù)接口做到地面系統(tǒng)融合，也能通過“ KJ306F(16)H分站”實現(xiàn)硬件層面的安全監(jiān)控系統(tǒng)與人員定位系統(tǒng)傳輸接口的融合，完全滿足“支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合”的要求。 格式規(guī)范化 系統(tǒng)主干網(wǎng)應采用工業(yè)以太網(wǎng)。