1 项目概述

1.1 系统起因

新颁布的2016版《煤矿安全规程》中，对煤矿安全监控系统中传输、故障闭锁、断电范围、安装范围提出了更高的要求，煤矿现有的安全监控系统很难满足要求。

2016 年12 月29 日国家煤矿安监局印发了《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，XX公司关于下发煤矿安全监控系统升级改造技术要求的通知-晋能生指字〔2018〕112号，对安全监控系统提出了传输全数字化、采用EMC抗干扰技术、与定位和广播的系统融合、增加自诊断、自评估以及加密存储、提升系统性能指标等技术要求，同时提出“大型矿井、煤与瓦斯突出矿井的在用安全监控系统升级改造工作应在2018 年底前完成；其他矿井应在“十三五”末完成”的目标。

1.2 新版安全规程（2016）要求

第四百八十八条

编制采区设计、采掘作业规程时，必须对安全监控、人员位置监测、有线调度通信设备的种类、数量和位置，信号、通信、电源线缆的敷设，安全监控系统的断电区域等做出明确规定，绘制安全监控布置图和断电控制图、人员位置监测系统图、井下通信系统图，并及时更新。

每3个月对安全监控、人员位置监测等数据进行备份，备份的数据介质保存时间应不少于2年。图纸、技术资料的保存时间应不少于2年。录音应保存3个月以上。

第四百八十九条 （全条新增）

矿用有线调度通信电缆必须专用。严禁监控系统与图像监视系统共用同一芯光纤。矿井安全监控系统主干线缆应分设两条，从不同的井筒或一个井筒保持一定间距的不同位置进入井下。

第四百九十条  (全条新增）

 安全监控设备必须具有故障闭锁功能。当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该监控设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。

安全监控系统必须具备甲烷电闭锁和风电闭锁功能。当主机或系统线缆发生故障时，必须保证实现甲烷电闭锁和风电闭锁的全部功能。系统必须具有断电、馈电状态监测和报警功能。

第四百九十五条 （新增）安全监控系统必须具备实时上传监控数据的功能。

第五百条 （新增）突出矿井必须在以下地点设置全量程或高低浓度甲烷传感器：

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。

第四百九十八、四百九十九、五百条

对甲烷设置地点以及报警、断电、复电浓度和断电范围进行了更加明确的规定。

第五百零二条

突出煤层采煤工作面进风巷、掘进工作面进风的分风口必须设置风向传感器.当发生风流逆转时，发出声光报警信号。

突出煤层采煤工作面回风巷和掘进巷道回风流中必须设置风速传感器。当风速低于或者超过本规程的规定值时，应当发出声光报警信号。

1.3 安监局5号文要求

国家安全生产监督管理总局，2016年12月29日发布：《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，对安全监控系统提出了更严格的要求：

1、 传输数字化；

在分站至中心站数字化传输的基础上，将传感器（模拟量）至分站升级为数字传输，实现安全监控系统的数字化，促进智能传感器发展。

2、 增强抗电磁干扰能力；

安全监控系统及组成设备采用抗干扰（EMC）技术设计，通过以下试验：地面设备3级静电抗扰度试验，评价等级为A；2级电磁辐射抗扰度试验，评价等级为A；2级脉冲群抗扰度试验，评价等级为A；交流电源端口3级、直流电源与信号端口2级浪涌（冲击）抗扰度试验，评价等级为B。

试验条件：形成完整的系统架构，组成设备的类型齐全；至少一台分站达到满载要求；交换机及接口的每个电口至少带载一台设备。

试验加载方法：系统中不同类型组成设备均分别进行试验；试验在系统正常工作状态下进行，即系统传感、传输、显示、控制、执行的功能正常。

3、 推广应用先进传感技术及装备；

推广使用架构简单系统以及激光、红外等低功耗传感器、自诊断型传感器，鼓励使用多参数传感器。

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。突出、高瓦斯矿井的回风隅角建议采用无线传感器。建议加装粉尘监测设备。

4、 提升传感器的防护等级；

为了满足井下恶劣的工作环境，将现有采掘面传感器防护等级由IP54提升到IP65。

5、 完善报警、断电等控制功能；

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。

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。

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。

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。

6、 支持多网、多系统融合；

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。

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。

7、 格式规范化；

系统主干网应采用工业以太网。

分站至主干网之间宜采用工业以太网，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末应采用工业以太网。

模拟量传感器至分站的有线传输采用工业以太网、RS485、CAN；无线传输采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。

系统改造后支持联网并按要求数据格式上传。

8、 增加自诊断、自评估功能；

实现系统定期的自诊断、自评估，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题。自诊断的内容至少应包括：

· 传感器、控制器的设置及定义；

· 模拟量传感器维护、定期未标校提醒；

· 模拟量传感器、控制器、电源箱等设备及通信网络的工作状态；

· 中心站软件自诊断，包括双机热备、数据库存储、软件模块通信。

9、 加强数据应用分析；

安全监控系统应具有大数据的分析与应用功能，至少应包括以下内容：

· 伪数据标注及异常数据分析；

· 瓦斯涌出、火灾等的预测预警；

· 大数据分析，如多系统融合条件下的综合数据分析等；

· 可与煤矿安全监控系统检查分析工具对接数据。

10、 应急联动；

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。

11、 提升系统性能指标；

· 系统巡检周期不超过20s；

· 异地断电时间不超过40s；

· 备用电源能维持断电后正常供电时间由2h提升到4h，更换电池要求由仅能维持1h时必须更换，提高到仅能维持2h时必须更换；

· 具有双机热备自动切换功能；

· 模拟量传输处理误差不超过0.5%；

· 分站的Zui大远程本安供电距离（在设计工况条件下）实行分级管理，分别为2km、3km、6km。

12、 增加加密存储要求；

为有利于安全监管监察和企业安全管理，对采掘工作面等重点区域的瓦斯超限、报警、断电信息应进行加密存储，采用如MD5、RSA加密算法对数据进行加密，确保数据无法被破解篡改。

13、 方便用户使用、维护、培训。

软件界面友好，方便调用，强化帮助功能。

2 建设需求

XX煤业，属于高瓦斯矿井（低瓦斯、高瓦斯、瓦斯突出矿井），目前设备比较陈旧，老化严重，井下分站和传感器都采用模拟信号输出，传输方式为频率或电流传输，防护等级和抗干扰能力达不到升级改造要求。

为了使煤矿安全监控系统能够满足《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》及《煤矿安全规程》等要求，我公司采用新取得的KJ823X安全监控系统对煤矿进行升级设计。本次建设的安全监控系统，在设备传输上采用数字化传输，抗干扰能力强，充分考虑多网、多系统融合功能。系统设计实现与安全监控、无线通信、人员定位、应急广播、数字视频等系统的地面GIS平台的融合。并实现多系统的联动告警，信息推送等功能。

2.1 建设目标

1 建设一套安全监控系统，能够满足煤安监函[2016]5号《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》通知要求的安全监控系统，满足“大型矿井、煤与瓦斯突出矿井的在用安全监控系统升级改造工作应在2018年底前完成，其他矿井应在“十三五”末完成”的通知精神。

2 建设安全监控系统，同步考虑实现应急联动功能，在瓦斯超限、断电等需要立即撤人的紧急情况下，可与应急广播、人员定位等系统，按照预案进行应急联动；

2.2 设计范围

此次项目的范围需要对原有安全监控系统进行替换升级，包括井下变电所、采煤工作面进风、回风、掘进工作面，总回风巷等需要监测监控的巷道和生产场所。

结合XX煤业的开采技术条件和安全条件、矿井开拓布置及地面总平面布置、采区机械配备布置、井下巷道开拓布置及矿井通风系统及井下紧急避险系统等。在通风机房及井下主副井联络巷、主变电所、采区变电所、避难硐室、综采、综掘工作面、回风大巷等地点设置监控分站及传感器。