楊振東 張亞峰

摘要：研究了礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分析了礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題：1、分站總線(xiàn)長(zhǎng)度距離長(zhǎng)；2、總線(xiàn)管理工作和標(biāo)準(zhǔn)化工作不好開(kāi)展；3、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行不穩(wěn)定因素多4、系統(tǒng)巡檢周期長(zhǎng)、中心站手動(dòng)控制和異地?cái)嚯妶?zhí)行時(shí)間長(zhǎng)等。針對(duì)性地提出來(lái)合理的系統(tǒng)改造方案。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 交換機(jī) 分站 系統(tǒng)改造

引言

礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。世界各主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)此都十分重視，陸續(xù)研制、生產(chǎn)和推廣使用了環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸供電、排水、礦山壓力等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，遏制了礦山安全事故的發(fā)生。礦井監(jiān)控系統(tǒng)的推廣使用，實(shí)現(xiàn)了甲烷超限斷電、停風(fēng)斷電、通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控、煤與瓦斯突出預(yù)報(bào)等功能，從而減少了瓦斯與煤塵爆炸、火災(zāi)、水災(zāi)、頂板災(zāi)害等事故的發(fā)生，保障了煤礦安全生產(chǎn)和礦工生命的安全。文獻(xiàn)[1]文獻(xiàn)[2]文獻(xiàn)[3]對(duì)將以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了研究：快速斷電控制。監(jiān)控儀采用多CPU處理方式和數(shù)字編碼遠(yuǎn)控技術(shù)，系統(tǒng)在滿(mǎn)負(fù)載狀態(tài)下，能在2秒鐘內(nèi)完成全分站的6—8路斷電控制。地面主機(jī)還具有“通播斷電”功能，系統(tǒng)在緊急情況時(shí)能夠在2秒鐘內(nèi)切斷全礦井所有被控機(jī)電設(shè)備電源。

基于防爆工業(yè)以太網(wǎng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代控制理論，具有較高的魯棒性和冗余措施，可保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行。它采用了高速的傳輸控制技術(shù)，能快速可靠地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)視和控制，采用開(kāi)放式的通信協(xié)議，如現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和TCP/IP 等，以實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備接口的通信，具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，是煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控的發(fā)展方向。文獻(xiàn)[4]

1.系統(tǒng)運(yùn)行情況

趙莊二號(hào)井裝備了由重慶煤科院生產(chǎn)的KJ90NB型監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、監(jiān)控機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站及各類(lèi)傳感器、執(zhí)行器組成。中心站設(shè)備包括監(jiān)控機(jī)兩臺(tái)（兩臺(tái)監(jiān)控機(jī)滿(mǎn)足一用一備且10分鐘之內(nèi)正常切換的要求），數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器一臺(tái)，web服務(wù)器一臺(tái)，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)一臺(tái)。井下設(shè)有環(huán)網(wǎng)交換機(jī)兩臺(tái)，地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)下掛分站兩臺(tái)，兩臺(tái)井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)共計(jì)下掛分站十九臺(tái)。

該系統(tǒng)目前安裝分站21臺(tái)，測(cè)點(diǎn)共計(jì)224個(gè)，瓦斯測(cè)點(diǎn)66個(gè)。該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)主要包括瓦斯、一氧化碳、氧氣、二氧化碳、溫度、風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)、局部通風(fēng)機(jī)開(kāi)停、主要通風(fēng)機(jī)開(kāi)停、負(fù)壓、水倉(cāng)液位、風(fēng)速、設(shè)備饋電狀態(tài)等種類(lèi)。

2.系統(tǒng)運(yùn)行面臨的問(wèn)題

環(huán)網(wǎng)交換機(jī)安裝在東盤(pán)區(qū)某地點(diǎn)，接入設(shè)備為安裝在東盤(pán)區(qū)各地點(diǎn)的監(jiān)控分站，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)安裝在副立井底，接入設(shè)備為安裝在副井底和西盤(pán)區(qū)范圍內(nèi)各地點(diǎn)的監(jiān)控分站。

系統(tǒng)安裝之初，礦井并為開(kāi)拓西盤(pán)區(qū)巷道，所以沒(méi)有設(shè)計(jì)西盤(pán)區(qū)的交換機(jī)。隨著西盤(pán)區(qū)巷道的開(kāi)拓，西盤(pán)區(qū)各生產(chǎn)地點(diǎn)對(duì)于監(jiān)控分站的需求越來(lái)越多，距離越來(lái)越遠(yuǎn)，也逐漸暴露出了一些問(wèn)題。

2.1分站距離交換機(jī)的距離遠(yuǎn)，485總線(xiàn)長(zhǎng)度和數(shù)量不斷增加。井下環(huán)境的特殊性使得系統(tǒng)總線(xiàn)的管理工作及標(biāo)準(zhǔn)化工作變得越來(lái)越復(fù)雜；

2.2系統(tǒng)安全運(yùn)行的不確定性增加；由總線(xiàn)擔(dān)負(fù)更長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸工作，會(huì)使系統(tǒng)面臨電磁干擾、故障點(diǎn)多、故障點(diǎn)難判斷等問(wèn)題；

2.3系統(tǒng)最大巡檢周期不斷增加；系統(tǒng)最大巡檢周期目前為8-9秒，隨著西盤(pán)區(qū)巷道的不斷延伸，西盤(pán)區(qū)異地?cái)嚯姷谋豢仉姎庠O(shè)備的斷電閉鎖時(shí)間最大可能延遲16-18秒。

3.系統(tǒng)擴(kuò)容方案

3.1改造前系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

改造前系統(tǒng)共有交換機(jī)三臺(tái)，分別是地面交換機(jī)、副立井底交換機(jī)和東膠機(jī)尾交換機(jī)。光纜分布情況為：由地面機(jī)房沿副立井井筒敷設(shè)兩根光纜至副立井底，一根熔接至副立井底交換機(jī)，另一根對(duì)熔至東膠機(jī)尾交換機(jī)處。另外，由副立井底交換機(jī)處敷設(shè)一根光纜沿六號(hào)交叉點(diǎn)敷設(shè)至東膠機(jī)尾并熔接至東膠機(jī)尾交換機(jī)。

3.1.1在西盤(pán)區(qū)避難硐室安裝一臺(tái)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。

西盤(pán)區(qū)避難硐室位于西盤(pán)區(qū)各工作面的中心位置，可以減少西盤(pán)區(qū)各工作地點(diǎn)監(jiān)控分站至交換機(jī)的總線(xiàn)距離

3.1.2將西盤(pán)區(qū)避難硐室交換機(jī)接入環(huán)網(wǎng)

（1）在西盤(pán)區(qū)避難硐室安裝一臺(tái)交換機(jī)；

（2）在六號(hào)交叉點(diǎn)加裝一臺(tái)光纜熔接盒；

（3）由西盤(pán)區(qū)避難硐室敷設(shè)兩根光纜至六號(hào)交叉點(diǎn)；

（4）在六號(hào)交叉點(diǎn)光纜熔接盒處截?cái)喔绷⒕捉粨Q機(jī)與東膠機(jī)尾交換機(jī)之間的光纜，分別與來(lái)自西盤(pán)區(qū)避難硐室交換機(jī)兩根光纜對(duì)熔。

改造后環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1

圖1

4.結(jié)論

通過(guò)對(duì)礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)的改造工程，有效地解決了分站總線(xiàn)長(zhǎng)度距離長(zhǎng)、總線(xiàn)管理工作和標(biāo)準(zhǔn)化工作不好開(kāi)展、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行不穩(wěn)定因素多、系統(tǒng)巡檢周期長(zhǎng)、中心站手動(dòng)控制和異地?cái)嚯妶?zhí)行時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，極大的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保障了廣大職工的生命財(cái)產(chǎn)安全和礦井的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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