1、KJ95N煤礦安全監控系統升級改造方案目 錄1背景41.1國家要求41.2煤礦在用系統現狀82升級改造技術方案122.1升級改造原則及依據12安全監控系統升級改造原則12安全監控系統升級改造依據132.2KJ95N煤礦安全監控系統升級改造完成情況15KJ95N煤礦安全監控系統簡介15KJ95N煤礦安全監控系統組成及工作原理16KJ95N煤礦安全監控系統功能及性能指標18KJ95N煤礦安全監控系統系統特點20KJ95N煤礦安全監控系統關鍵技術21KJ95N煤礦安全監控系統升級改造完成情況23KJ95N煤礦安全監控系統關鍵設備升級情況273升級改造需求503.1改造范圍503.2煤礦安全監控系統升

2、級改造系統需求514升級改造實施方案514.1環網改造514.2分站改造524.3電源改造544.4傳感器改造575費用預算58附錄一 關鍵設備及指標611 背景1.1 國家要求針對目前國內煤礦安全監控系統存在的問題，2016年12月29日國家煤礦安監局印發了煤礦安全監控系統升級改造技術方案的通知-煤安監函20165號，通知要求：“大型礦井、煤與瓦斯突出礦井的在用安全監控系統升級改造工作應在2018年底前完成；其他礦井應在“十三五”末完成”。煤礦安全監控系統升級改造技術方案所要求的升級改造主要內容包括：（1） 傳輸數字化在分站至中心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳輸，

3、實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展。（2） 增強抗電磁干擾能力安全監控系統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：系統中不同類型組成設備均分別進行試驗；試驗在系統正常工作狀態下進行，即系統傳感、傳輸、顯示、控制、執行的功能正常。（3） 推廣應用先進傳感

4、技術及裝備推廣使用架構簡單系統以及激光、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。建議加裝粉塵監測設備。（4） 提升傳感器的防護等級將采掘面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65。（5） 完善報警、斷電等控制功能系統實現分級報警，根據瓦斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、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根據相關法規標準和實際情況決定。推行邏

5、輯報警，根據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，監控系統的正常使用，防止違法行為。具體邏輯關系可由煤礦企業根據實際情況進行設置。完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態監測。推行區域斷電，可由煤礦企業根據井下供電系統的實際情況進行設置。（6） 支持多網、多系統融合實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。多系統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控系統采用井下融合方式。在地面統一平臺上必須融合的系統：環境監測、人員定位、應急廣播，如有供電監控系統，也應融入。其它可考慮融合的系統：

6、視頻監測、無線通信、設備監測、車輛監測等。（7） 格式規范化 系統主干網應采用工業以太網。分站至主干網之間宜采用工業以太網，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus?！笆濉蹦捎霉I以太網。模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業以太網、RS485、CAN；無線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。系統改造后支持聯網并按要求數據格式上傳。（8） 增加自診斷、自評估功能實現系統定期的自診斷、自評估，能夠預先發現系統在安裝使用中存在的問題。自診斷的內容至少應包括：1) 傳感器、控制器的設置及定義；2) 模擬量傳感器維護、定期未標校提醒；3) 模擬量傳

7、感器、控制器、電源箱等設備及通信網絡的工作狀態；4) 中心站軟件自診斷，包括雙機熱備、數據庫存儲、軟件模塊通信。（9） 加強數據應用分析安全監控系統應具有大數據的分析與應用功能，至少應包括以下內容：1) 偽數據標注及異常數據分析；2) 瓦斯涌出、火災等的預測預警；3) 大數據分析，如多系統融合條件下的綜合數據分析等；4) 可與煤礦安全監控系統檢查分析工具對接數據。（10） 應急聯動在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。（11） 提升系統性能指標1) 系統巡檢周期不超過20s；2) 異地斷電時間不超過40s；3) 備用電源能維持斷電后正常供電

8、時間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維持2h時必須更換；4) 具有雙機熱備自動切換功能；5) 模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%；6) 分站的最大遠程本安供電距離（在設計工況條件下）實行分級管理，分別為2km、3km、6km。（12） 增加加密存儲要求為有利于安全監管監察和企業安全管理，對采掘工作面等重點區域的瓦斯超限、報警、斷電信息應進行加密存儲，采用如MD5、RSA加密算法對數據進行加密，確保數據無法被破解篡改。（13） 方便用戶使用、維護、培訓軟件界面友好，方便調用，強化幫助功能。根據煤礦安全監控系統升級改造技術方案的要求，我單位新一代KJ95N煤礦安全監

9、控系統的各類設備及監控軟件均由天地（常州）自動化股份有限公司研制、生產。系統具有容量大、速度快、更穩定、更可靠、更安全、融合深、改造成本低、安裝維護使用方便等鮮明特點，在關鍵技術及功能、性能指標上處于行業領先地位。完全滿足了煤礦安全監控系統升級改造技術方案中所提出的傳輸數字化、抗電磁干擾、邏輯報警、分級報警、區域斷電、自診斷、自評估功能等要求，部分性能及功能指標高于國家升級改造要求和同行業水平。1.2 煤礦在用系統現狀山西煤炭運銷集團保安煤業有限公司位于郊區舊街鄉境內，石太鐵路和太舊高速公路從井田南部區外通過，距太舊高速公路3公里,距陽泉市區25公里,交通條件較為便利。保安煤業有限公司是山西煤

10、炭運銷集團陽泉郊區公司投資興建的現代化礦井。位于郊區舊街鄉境內，是陽泉市百項重點工程之一。批準井田面積14平方公里，地質儲量1.866億噸，可采儲量1.02億噸。主采8#、9#、15#煤層。批準生產能力為90萬噸/年，礦井服務年限為84年。工業廠區占地面積為13公頃。煤種為優質無煙煤，可廣泛用于電力、冶金、化工等行業。礦井從2005年5月正式開工建設，一期工程設計生產能力90萬噸/年，年銷售收入7億元，創利稅2.1億元。到2012年二期工程達到生產能力150萬噸，到2015年三期工程將實現生產能力210萬噸。 經過各大系統建設，保安煤礦已建設完成煤礦安全監控系統，具體情況如下：（1）環網情況：

11、保安煤礦于2011年建成監測監控系統專用工業以太環網，目前已經運行6年。網絡以單模光纖為主要傳輸介質,建成井下一個相對獨立的環形網絡。環網采用東土交換機做為內核，其中，井下換機共計4臺，型號為：KJJ135，分別布置在井下中央變電所、上倉皮帶機頭、15#煤軌道巷第一配電室、采區變電所。地面1臺,分布在調度機房。（2）安全監測監控系統保安煤礦于2006年安裝并使用天地（常州）自動化股份有限公司的KJ95N安全監測監控系統，系統設備主要布置于總回風、順槽、地面、變電所、設備列車、高抽巷、采區變電所、皮帶巷、鍋爐房、瓦斯抽放泵站及避難硐室等區域。目前運行情況基本穩定，該系統的設備安裝情況如下：1）

12、監測監控主備機及服務器： 3臺研華610L CPU E5200，配置為硬盤總容量：500G，操作系統：windows XP，內存總容量：2G，顯存：集成顯卡，處理器：其他.2） 分站及電源：共32套，具體安裝位置為：上倉皮帶機頭、15106回風順槽、15#煤皮帶巷、地面風機房分站、中央變電所、15105進風順槽、15106進風順槽、15105高抽巷、15108進風順槽、15#煤皮帶機頭、15#煤采區變電所、15107高抽巷、15110進風順槽、15106進風順槽、15#煤軌道巷、燃氣鍋爐房、井底永久避難硐室、15103高抽巷、瓦斯抽放泵站、二采區變電所、5#煤倉上口、15107進風順槽、15#

13、煤軌道巷第二變電所、15109進風順槽等。3） 傳感器：高低濃度甲烷傳感器63臺，低瓦斯傳感器6臺，礦用一氧化碳傳感器27臺，溫度傳感器12臺，礦用風速傳感器11臺，雙向風速傳感器4臺，礦用風筒風量開關傳感器8臺，礦用風門開閉狀態傳感器17臺，礦用氧氣傳感器3臺，礦用紅外二氧化碳傳感器6臺，礦用負壓傳感器2臺，硫化氫傳感器1臺，煙霧傳感器13臺，遠程控制開關33臺，機電設備開停傳感器46臺，聲光報警器14臺等。目前保安煤礦使用KJ95N煤礦安全監控系統，系統累計運行10年，系統總體使用穩定，能夠滿足煤礦的安全需要，但與煤礦安全監控系統升級改造方案要求相比尚存在如下不足：傳感器能夠適用于采掘工作

14、面應用場所，防護等級已達IP65要求，但取證時未按IP65等級要求進行檢驗；（1） 系統具有預警、報警功能，但未達到升級改造方案所要求的多級要求；（2） 系統可接入瓦斯抽放、礦井壓力監測、采空區監測等系統，但多網、多系統融合程度低，未實現井下多系統設備共纜通信，即井下設備級數據融合；（3） 部分性能指標不滿足升級改造要求：1) 異地斷電時間為2倍巡檢周期，在煤與瓦斯突出等極端情況下不能快速斷電，無法滿足煤礦安全生產要求；2) 備用電源能維持斷電后正常供電時間2h，不滿足4h的指標要求；3) 模擬量傳輸處理誤差不超過1%，不滿足不超過0.5%的指標要求。（4） 無加密存儲功能。（5） 系統可靠性

15、、穩定性有待提高a) 傳感器性能不穩定井下環境惡劣，濕度及粉塵大，甚至伴有腐蝕性氣體，導致傳感器電路、感應元件、接插件等容易氧化，接觸不良，造成工作不可靠。傳感器在進水、受到振動和猛烈撞擊時，輸出數據會發生失真。井下狹小空間，存在復雜的強電場、磁場干擾源，導致部分傳感器出現誤報甚至不能工作。目前采用的傳感技術落后，甲烷、一氧化碳等環境參數傳感器仍采用催化、電化學技術，導致壽命短、工作穩定性差，且存在零點漂移。部分傳感器元件一致性差，檢測易受干擾氣體影響，測量精度低。b) 傳感器供電不穩定AQ 6201-2006規定甲烷傳感器到分站的傳輸距離不得小于2 km。隨著工作面推進距離的增大，現場需要甲

16、烷傳感器到分站的本質安全供電距離已經超過6 km，距離遠、線路上的壓降及干擾增大，造成傳感器無法正常啟動，且存在頻繁復位等現象。c) 傳輸線路易受干擾傳感器與分站之間采用2001000 Hz模擬信號單向無校驗傳輸方式，抗干擾能力弱，易受傳輸線路干擾，且無法分辨。目前大多數安全監控系統的礦用傳感器和分站的抗干擾設計考慮不充分，未從接口防護、布線方式等方面進行抗干擾設計和嚴格試驗，且在技術方面，抗干擾設計與本質安全設計相互矛盾，這是目前傳輸線路易受干擾的內因。安全監控系統具有測點多、分布廣、傳輸距離長等特點，傳感器到分站的距離從幾十米到數千米不等，極易受到外部信號的干擾，主要包括：在井下狹小的空間

17、內，本質安全型傳感器弱電信號線與動力電纜多為平行鋪設，形成一個耦合回路；大型電氣設備啟動和停止時會產生浪涌干擾；井下變頻設備、大功率設備工作時會釋放強烈的電磁干擾，這些外部干擾會對信號傳輸造成較大影響，導致系統極易產生誤報警，嚴重時通信中斷，設備無法工作。d) 系統建設成本高傳感器與分站之間采用2001000 Hz模擬信號，由于信號不能復用，所以每個傳感器必須通過一條獨立的電纜與分站進行信號傳輸，由于傳感器的數量多，因此系統建設所需要的電纜數量大，增加了系統的建設成本。e) 設備外殼防護等級低目前大部分傳感器外殼防護等級仍為IP54，無法滿足采掘工作面等惡劣環境使用要求。（6） 系統硬件設備功

18、能需要增加、指標需要提高。a) 系統內各設備的抗干擾能力不足，需通過以下試驗：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。b) 電源產品的備用電源能維持斷電后正常供電時間需要增加到4h。（7） 系統軟件功能不完善a) 不能進行自診斷、自評估，不能進行偽數據標注及異常數據分析系統不具備自診斷、自評估功能，無法自動檢測并提示系統運行中出現的問題。如：設備通信故障、設備內部故障、傳感器探頭故障、電源帶載能力不足、數據庫連接異常、軟件通信異常等故障信息。

19、而且也不能及時提醒用戶對傳感器進行標校、維護。b) 數據安全性較低數據庫存儲數據為明文存儲，無法有效防止違規刪除、篡改監控系統報警、斷電等重要數據。c) 圖形展示功能較為簡單不可導入CAD監控系統設備布置圖，進行等比例井下巷道圖形顯示。不具備煤與瓦斯突出報警系統不能進行實時煤與瓦斯突出危險性的診斷與預測，不能對掘進工作面應力變化、煤層瓦斯含量變化、煤的物理力學性質變化實時顯示并預測預警，不能對瓦斯涌出量進行預測。（8） 無井下融合功能，數據綜合利用不足a) 監控系統目前僅實現單系統運行，無法實現與井下人員定位、礦井壓力、瓦斯抽放等系統設備的井下數據融合，各系統需單獨布線，重復設置井下分站、電源

20、，電纜敷設工作量大、建設成本高，安裝、維護復雜。b) 在緊急、危險情況下，不能與應急廣播、人員定位、電力監測等系統進行應急聯動；c) 系統沒有實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。總之，目前保安煤礦在用安全監控系統不能滿足煤礦安全監控系統升級改造技術方案要求，需進行升級改造。2 升級改造技術方案2.1 升級改造原則及依據2.1.1 安全監控系統升級改造原則KJ95N煤礦安全監控系統本著架構簡單、穩定可靠、低成本、低維護為出發點，以高水準、高質量、高性能價格比為目標，根據國家升級改造要求、煤礦實際使用需求和未來發展趨勢進行設計，保護用戶投資。（1） 整體性原則安全

21、監控系統升級改造是一個系統性的工程，上至井上的系統主機，下至井下的傳感器、執行器，各個設備在系統內相互配合、協調工作，從而完成系統的功能及指標，同時需要考慮整個礦井的安全類監測系統在地面、井下的數據融合，即升級改造要有全局意識，要遵循整體性原則。（2） 先進性原則系統構成采用簡單、成熟，具有國內外先進水平，并符合國際發展趨勢的技術、軟件產品和設備，并且系統應遵守國內、國際上的規范、標準，以保證系統具有較長的生命力和擴展能力。（3） 針對性原則 此次監控系統升級改造的內容較多，在滿足國家升級改造方案及相關標準要求的前提下，不同的系統提出了高于國家標準的性能指標，完成了多于國家標準的功能，高的指標

22、、豐富的功能，是針對不同的需求而設計的，煤礦現場的升級改造需要針對自身的需求，有選擇性的升級附加功能及指標。（4） 有效性原則 監控系統升級改造是為了提高安全監測監控新技術、新裝備在煤礦現場的應用范圍，提高安全監控系統技術性能和安全可靠性，適應煤礦安全生產的需要，所以升級改造后的監控系統要確保有效，提高其在煤礦安全生產過程中的作用，確保監測準確、控制可靠，在保證系統有效性的同時，保證升級改造投資的有效性。（5） 易操作性原則針對煤礦工作人員的技術特點，提供先進且易于維護的人機界面功能，提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等快速工具。2.1.2 安全監控系統升級改造依據 煤礦安全規程現行201

23、6版 國家煤礦安監局關于印發煤礦安全監控系統升級改造技術方案的通知 煤安監函20165號 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 國家安全監管總局辦公廳關于印發煤礦安全生產在線監測聯網備查系統通用技術要求和數據采集標準（試行）的通知 安監總廳規劃（2016）138號 國家安全監管總局國家礦井安監局關于建設完善礦井井下安全避險“六大系統”的通知（安監總煤裝2010146號文件） 煤礦用低濃度載體催化式甲烷傳感器AQ6203-2006 瓦斯抽放用熱導式高濃度甲烷傳感器AQ6204-2006 煤礦用電化學式一氧化碳傳感器AQ6

24、205-2006 煤礦用高低濃度甲烷傳感器AQ6206-2006 煤礦安全生產監控系統通用技術條件MT/T1004-2006 煤礦安全生產監控系統軟件通用技術要求MT/T1008-2006 煤礦用信息傳輸裝置MT/T899-2000 礦用分站MT/T1005-2006 礦用信號轉換器MT/T1006-2006 礦用信息傳輸接口MT/T1007-2006 煤礦監控系統線路避雷器MT/T1032-2007 礦用光纖接、分線盒MT/T1033-2007 礦用網絡交換機MT/T1081-2008 建筑物防雷設計規范GB50057-2010 建筑物電子信息系統防雷技術規范GB50343-2012 電子計

25、算機機房設計規范GB50174-2008 電子計算機場地通用規范GB/T2887-2000 計算機軟件開發規范GB8566-2007 煤炭工業礦井設計規范GB50215-2005 煤炭工業礦井監測監控系統裝備配置標準GB50581-2010 礦井建設項目安全設施設計審查和竣工驗收規范AQ10552008 綜合布線系統工程設計規范GB50311-2007 綜合布線系統工程驗收規范GB50312-2007 光纖總規范GB-T15972.15-1998 爆炸性環境電氣設備通用要求GB3836.1-2010 爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求GB 3836.1-2010 爆炸性環境 第4部分：由本質

26、安全型“i”保護的設備GB 3836.4-2010 礦井通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術條件MT209-1990 礦井井下緊急避險系統建設管理暫行規定 全國工業產品生產許可 計算機信息系統集成企業資質認證 中華人民共和國制造計量器具許可2.2 KJ95N煤礦安全監控系統升級改造完成情況2.2.1 KJ95N煤礦安全監控系統簡介KJ95N煤礦安全監控系統滿足煤礦安全監控系統升級改造技術方案、新版AQ6201煤礦安全監控系統通用技術要求及相關行業標準。系統基于工業以太環網+現場總線通信架構，采用分布式控制、多系統數據融合、即插即用、斷線續傳、電磁兼容、設備故障診斷等技術，對原有系統進行性能及

27、功能大幅提升，部分指標超過升級改造要求及同行業水平。升級改造后，系統容量大、速度快、更穩定、更可靠、融合深、改造成本低，安裝、維護、使用方便，適應于各類煤礦安裝使用。2.2.2 KJ95N煤礦安全監控系統組成及工作原理KJ95N煤礦安全監控系統系統組成框圖如上圖所示，系統采用工業以太環網+現場總線架構，系統由監控系統主備機、多系統融合服務器、交換機、監控分站、傳感器、執行器、電源等組成。監控系統主備機為監控系統數據采集、處理、分析、顯示、存儲、打印中心，提供為保證系統正常運行所必須的有關配置、設備管理功能，提供實時數據、報警、斷電、饋電異常、通信狀態等信息查看，歷史數據、報表、報警記錄、故障記

28、錄、斷電記錄等信息查詢、打印，系統及設備故障診斷、標校提醒、GIS圖形展示、瓦斯涌出量預測、火災預測預警等功能；多系統融合服務器提供地面級多系統融合功能，可融合人員定位、IP廣播、工業電視、電力監測等系統，并進行多系統綜合數據分析應用、多系統聯動，提供多系統融合信息Web訪問服務，實時數據查看，歷史數據、曲線的查詢與打印等；交換機提供系統網絡通信組網及通信接入功能，可直接接入以太網接口分站、RS485接口分站，完成分站至上位機間、分站至分站間的數據傳輸，為系統快速異地斷電的核心設備。監控分站為煤礦安全監控系統井下區域數據采集中心，對分站下級傳感器、執行器、電源等設備進行管理，實時監測煤礦井下環

29、境及工況參數，對數據進行打包上傳，可根據自身邏輯進行工作，當檢測到有環境或工況參數異常時，發出斷電或報警指令，進行斷電或報警，以保證煤礦井下安全。為提高系統數據完整性，監控分站具有斷線續傳功能，當監測到系統主備機通信中斷時對所監測數據進行存儲，待主備機通信恢復后將數據上傳至地面主機。傳感器為系統檢測環境及工況狀態裝置，可檢測單個或多個環境及工況參數，通過RS485接口將數據實時上傳至監控分站，傳感器具有分級報警功能，超過報警門限時可發出不同級別聲光報警。執行器為系統斷電、報警執行裝置，可通過RS485、開入口接收監控分站、系統主機、傳感器及其他裝置所發出的指令進行斷電、聲光報警、灑水等操作，主

30、要有：斷電器、聲光報警器、灑水裝置等。電源為系統交換機、監控分站、傳感器、執行器等設備進行供電，提供本安電源輸出，并具有充、放電電壓、電流，充放電狀態等監測功能，通過RS485接口將數據實時傳輸至監控分站、地面主機，并具有遠程充放電維護功能。系統的各組成設備正常安裝后，傳感器、執行器、電源等設備通過即插即用的方式，將編碼的設備信息數據發送至分站及業務主機，完成設備的即插即用，通過地面軟件簡單操作，即可完成設備配置投入工作。系統本安交換機、監控分站具有數據路由功能，監控分站在無系統主機參與下可實現相互間的互聯互通，當有瓦斯超限時，監控分站可直接通知被控分站進行斷電，從而實現井下分布式控制，在監控

31、系統主備機故障情況下，監控系統仍可實現井下斷電，保證煤礦井下安全。為提高監控系統響應速度，監控分站及傳感器設備對所監測數據進行分級處理，優先上傳報警、斷電等緊急、重要數據，從而實現系統快速響應及本地、異地斷電。監控分站通信鏈路為不同業務系統提供不同信道，實現環境監測、人員定位、礦井壓力、瓦斯抽放等不同業務系統傳感執行設備、無線接入器等裝置的共纜通信和井下設備級數據融合，監控分站直接或通過網關設備間接將不同系統的數據發送至地面不同的系統主機，完成分站過程數據上傳，不同的業務主機根據用戶需求將數據轉化為信息進行展示。當井下設備發生非通信中斷故障時，系統分站、傳感器、執行器、電源能夠對自身故障判斷并

32、進行描述，通過故障診斷事件發送至地面主機，主機對故障信息進行展示，并對用戶進行提醒，完成遠程故障診斷。2.2.3 KJ95N煤礦安全監控系統功能及性能指標2.2.3.1 KJ95N煤礦安全監控系統性能指標（1） 不低于AQ6201-新版煤礦安全監控系統通用技術要求性能要求；（2） 系統容量：255臺分站；（3） 系統最大測點數量：8160；（4） 系統巡檢周期指標：不大于10S；（5） 本地斷電時間：不大于2S；（6） 異地斷電時間：不大于5S；（7） 分站存儲能力：不小于24小時數據量；（8） 抗干擾能力：a) 通過3級靜電抗擾度試驗（評價A）b) 通過2級電磁輻射抗擾度試驗（評價A）c)

33、通過3級脈沖群抗擾度試驗（評價A）d) 通過3級浪涌（沖擊）抗擾度試驗（評價A）2.2.3.2 KJ95N煤礦安全監控系統功能指標（1） 不低于AQ6201-新版煤礦安全監控系統通用技術要求功能要求；（2） 具有傳感器、電源、執行器的即插即用功能，有新設備接入時，系統自動識別所接設備類型，用戶僅需配置設備安裝地點及斷電關系即可使用，簡化操作；（3） 具有在線標校功能，可在傳感器、地面軟件設置或取消傳感器標校狀態，系統軟件自動標識、記錄傳感器標校狀態，從而在減少因標校操作產生誤報警的情況下，減少標校窗口時間，提高標校效率，縮短監控時段盲區；（4） 具有分級報警功能，根據瓦斯濃度大小、主扇停風、同

34、一區域多處報警等異常情況，并結合報警持續時間，將監控系統報警分為：初級報警（藍色報警）、一級報警（黃色報警）、二級報警（橙色報警）、三級報警(紅色報警)，并針對不同的報警級別，通知不同用戶，實現報警信息分級響應；（5） 具有數據加密功能，采用同態加密、SHA256、SHA512、DES、RSA等混合加密算法，實現對監控系統配置信息、歷史數據的高效、安全加密和存儲，保證監控系統數據安全；（6） 具有短信通知功能，可在緊急情況下，根據信息嚴重程度，自動通知不同專業、不同級別領導，實現分級、快速響應；（7） 具有大容量數據存儲功能，采用大容量數據庫實現密采數據存儲；（8） 具有GIS圖形、矢量圖形展

35、示功能；（9） 具有電源管理功能，可實現智能電源的遠程實時在線監測，以及遠程手動、自動充放電管理；（10） 具有自定義報表功能，可根據實際情況靈活自定義報表，并進行查詢打??；（11） 具有煤與瓦斯突出預報警功能、瓦斯涌出量預測功能；（12） 具有在用監控系統達標檢測功能，通過構建礦井模型，自動檢測礦井傳感器漏裝，報警、斷電、復電門限設置錯誤等隱患，并進行報警；（13） 具有Web發布功能，實現具有瀏覽器的實時及歷史的數據、報警、曲線查看功能；（14） 具有移動信息發布功能，可在安卓系統下實時查看監控系統報警、斷電、故障、實時數據等信息；（15） 具有OPC、文本文件等聯網上傳接口，可實現與煤礦

36、安全監控系統檢查分析工具對接數據；（16） 具有瓦斯抽放功能，可查詢瓦斯抽放管道實時數據，可查詢抽放管路日報、月報、年報；（17） 具有多系統融合功能，在礦方按照接入系統提供人員定位、IP廣播、視頻監測、提升監控、皮帶集控、水泵監測、電力監測等系統接入數據情況下，可實現多系統接入及聯動；2.2.4 KJ95N煤礦安全監控系統系統特點（1） 分布式控制：系統采用分布式智能控制策略，實現主機故障情況下的本地、異地斷電，保證井下安全；（2） 更快的響應速度：系統采用基于事件主動上傳的通信機制，同時將事件進行分級、分類，優先上傳斷電、報警等事件，提高傳輸效率和系統響應速度，減少異地斷電和手動控制時間；

37、（3） 設備智能識別：系統可對傳感器、電源、執行器等設備進行智能識別，即實現設備的即插即用，可智能識別設備型號、類型、量程等信息，通過簡單配置即可實現設備的快速安裝及正常工作；（4） 設備級數據融合：采用綜合分站，可實現環境監測、人員定位、礦壓監測、瓦斯抽放等系統傳感器、執行器、接收器設備的共纜通信，實現井下設備級數據及信息融合，節省系統建設成本，減輕系統維護；（5） 地面信息融合：實現電力監測、無線通信、應急廣播、礦井提升等系統的地面信息融合，并將各業務系統數據通過圖形顯示系統實現“一礦一圖”信息顯示，即在一張圖上實現不同業務系統的綜合顯示，從而方便煤礦用戶更直觀、便捷的了解井下情況，并實現

38、井下聯動報警、應急救援與指揮等；（6） 分體式傳感器設計：傳感器采用先進的“二次儀表+變送器”設計理念和模塊化設計方法，實現二次儀表重復利用及變送器智能識別，從而提高設備利用率，降低傳感器更換、維護成本，實現傳感器快速更換，減少系統維護工作量；（7） 分級報警：實現系統軟件和傳感器兩級分級報警，報警門限可設置；（8） 數字化傳輸：系統模擬量傳感器、斷電器及開關量傳感器（除風門）的數字化傳輸，提高系統抗干擾能力；（9） 更高的抗電磁干擾能力：系統通過：3級靜電抗擾度試驗（評價A），2級電磁輻射抗擾度試驗（評價A），3級脈沖群抗擾度試驗（評價A），3級浪涌（沖擊）抗擾度試驗（評價A），高于監控系統

39、升級改造技術指標要求，提高系統可靠性，保證系統穩定工作；（10） 自診斷、自評估：系統具有自診斷、自評估功能，自動檢測并提示系統運行中出現的分站、電源、傳感器、系統軟件等異常信息及處理方法，通知系統維護人員及時處理，保證系統正常運行；（11） 更高的防護及安全等級：傳感器防護等級提高到IP65，設備防爆形式提高到ia；（12） 傳感器在線標校：系統可實現井下現場在線標校，就地設置、取消傳感器標校狀態，提高標校效率，縮短監控時段盲區，提高井下標校作業安全性，減少誤報警；（13） 智能電源在線管理：實現電源工作狀態、工作參數的遠程智能檢測，可遠程、定期維護放電，提高電池使用壽命；（14） 更高的數

40、據安全性：為提高監控系統數據安全，系統對歷史數據進行高效、可靠的加密存儲，以防止違規刪除、篡改監控系統報警、斷電等重要數據；（15） 煤與瓦斯突出報警：系統具有煤與瓦斯突出預報警功能，通過數據挖掘技術實現非接觸式連續實時煤與瓦斯突出危險性的診斷與預測；能實時顯示對掘進工作面應力變化、煤層瓦斯含量變化、煤的物理力學性質變化并預測預警；具有瓦斯涌出量預測功能。2.2.5 KJ95N煤礦安全監控系統關鍵技術天地（常州）自動化股份有限公司在國內最先開展煤礦安全監控系統的設計與研發工作，早在1983年即承擔國家“六五”科技攻關項目KJ1型礦井環境與生產監控系統的設計與研發工作，KJ1在1986年9月20

41、日在平頂山礦務局通過部級鑒定，鑒定結果指出該系統是符合我國國情的第一套環境與工況監測兼備的監控系統。后期通過七五、八五、十二五科技攻關，公司先后設計研發了KJ2、KJ7、KJ95、KJ95N等型號煤礦安全監控系統。通過承擔國家“十一五”科技支撐計劃項目（2009BAK54B05）煤礦安全高可靠性監控系統關鍵技術研究，研究攻關了監控系統偽數據濾除、監測數據異常識別、危險區域程度分級判定、瓦斯涌出趨勢研究、異構監控系統數據挖掘、設備的抗電磁干擾等技術，并逐步引入到新一代煤礦安全監控系統中，進一步提升了KJ95N煤礦安全監控系統的穩定性和可靠性。近三年來通過科研攻關取得一系列關鍵技術及裝備，主要有：

42、名稱類型狀態簡介一種礦用安全監控系統的瓦斯傳感器的在線調校方法發明已授權提出了一種礦用安全監控系統的瓦斯傳感器的在線調校方法，可就地設置或者取消瓦斯傳感器標校狀態，并實時傳輸至地面計算機，并在監控系統瓦斯歷史曲線中進行標注，從而縮短監控時段盲區，提高井下作業安全性并減少誤報警。 利用礦井工作面不同生產工序預測瓦斯涌出量的方法發明已受理提出一種利用礦井工作面不同生產工序預測瓦斯涌出量的方法，該方法利用工作面的采煤機或者掘進機相應的開停傳感器的信號值進行瓦斯涌出量預測，使預測更準確。 利用瓦斯濃度時間序列識別礦井工作面生產工序的方法發明已受理提出一種利用瓦斯濃度時間序列識別礦井工作面生產工序的方法

43、，通過計算瓦斯濃度時間序列值的相鄰濃度點的斜率值的方法來識別工作面的生產工序，具有較強的實用性。實時分析煤與瓦斯突出危險性的方法發明已授權提出一種實時分析煤與瓦斯突出危險性的方法，該方法利用實時風速、瓦斯濃度、巷道截面積等信息，計算實時瓦斯涌出量，從而進一步計算各項煤與瓦斯突出危險性分析指標。 一種小風速掘進工作面的瓦斯涌出量的計算方法發明已授權提出了一種小風速掘進工作面的瓦斯涌出量的計算方法該計算方法實用性較好、誤差較小、計算精度較高，且可實時動態計算小風速掘進工作面的瓦斯涌出量。煤與瓦斯突出的預測方法發明已授權提出了一種在煤礦安全監控系統基礎上預測煤與瓦斯突出的方法，該方法接觸式預測法和非

44、接觸式連續預測法的優點于一體，提高了預測的可靠性和可信度，且具有較強的自適應能力。 監測煤礦監控系統中的瓦斯量監測信息異常的方法 發明已授權提出了一種監測煤礦監控系統中的瓦斯量監測信息異常的方法，利用同一巷道工作面不同位置瓦斯間的邏輯關系，判斷瓦斯濃度異常。通過這一技術，不僅可以發現煤礦監控系統使用中不按規定使用的情況，也可以發現煤礦生產系統出現異常的情況。煤礦井下綜合數據采集分站發明已受理提出了一種煤礦井下綜合數據采集分站，可接入不同系統的不同傳感器設備，真正實現煤礦井下數據采集的“一網一站”。 一種煤礦井下多系統數據采集傳輸方法及裝置發明已受理提出了一種煤礦井下多系統數據采集傳輸方法及裝置

45、，通過礦井多種業務系統的終端分別采集礦井不同業務系統的原始數據，對所述原始數據進行封裝，生成數據信息后，發送至綜合數據采集分站，進一步將信息發送至地面業務主機。該方法實現了系統設備及傳輸線纜的共享，既簡化了煤礦井下多種獨立拓撲結構的系統平臺建設復雜度，避免重復勞動，又使得井下現場設備布置簡單有序，同時降低了多種系統建設的成本。 2.2.6 KJ95N煤礦安全監控系統升級改造完成情況KJ95N煤礦安全監控系統與國家升級改造要求相比，主要完成情況如下表所示：監控系統升級改造技術要求KJ95N煤礦安全監控系統升級情況1、傳輸數字化在分站至中心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳

46、輸，實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展。 （1） 模擬量傳感器數字化傳輸（RS485），開關量傳感器：開停、遠動開關、煙霧等也實現數字化傳輸（RS485）。（2） KJ95N煤礦安全監控系統采用主動上傳和分布式控制，數字化傳輸機制更完善；2、增強抗電磁干擾能力安全監控系統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：形成完整的系統架構，組成設備的類型齊全；至少一臺分站達到滿載

47、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：系統中不同類型組成設備均分別進行試驗；試驗在系統正常工作狀態下進行，即系統傳感、傳輸、顯示、控制、執行的功能正常。KJ95N煤礦安全監控系統通過檢驗機構EMC相關檢驗，滿足以下抗電磁干擾能力：（1） 通過3級靜電放電抗擾度試驗；（2） 通過3級射頻電磁場輻射抗擾度試驗；（3） 通過2級電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗；（4） 通過3級浪涌（沖擊）抗擾度試驗。注：以上檢驗內容評價等級均為A，高于國家升級改造技術要求。3、推廣應用先進傳感技術及裝備推廣使用架構簡單系統以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數傳感器。突出礦井的

48、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。建議加裝粉塵監測設備。（1） 具有激光甲烷、紅外甲烷等新型傳感器，設備穩定、可靠；（2） 具有多參數傳感器；（3） 所有數字傳感器均具有自診斷功能；（4） 具有無線傳感器。4、提升傳感器的防護等級將采掘面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65。所有傳感器防護等級均由IP54提升到IP65，并且進行了二次儀表統一設計，變送器小型化設計，安裝、使用、維護更方便。5、完善報警、斷電等控制功能 系統實現分級報警，根據瓦

49、斯濃度大小、瓦斯超限持續時間、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根據相關法規標準和實際情況決定。推行邏輯報警，根據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，監控系統的正常使用，防止違法行為。具體邏輯關系可由煤礦企業根據實際情況進行設置。完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態監測。推行區域斷電，可由煤礦企業根據井下供電系統的實際情況進行設置。（1） 具備分級報警、邏輯報警以及區域斷電功能；（2） 系統傳感器可實現井下就地分級報警，報警、斷電、復電門限可通過系統軟件遠程設置，軟件與傳感器門限

50、配置一致。6、支持多網、多系統融合實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。多系統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控系統采用井下融合方式。在地面統一平臺上必須融合的系統：環境監測、人員定位、應急廣播，如有供電監控系統，也應融入。其它可考慮融合的系統：視頻監測、無線通信、設備監測、車輛監測等。（1） 地面級融合，可實現人員定位、IP廣播、電力監測、車輛監測、視頻監測、礦井提升等三十余種業務系統數據融合，并在此基礎上進行綜合數據利用及多系統聯動；（2） 井下設備級數據融合，可實現環境監測、人員定位、礦壓監測、瓦斯抽放等系統傳感器、執行器、接

51、收器設備的共纜通信，即井下設備級數據及信息融合，節省系統建設成本，減輕系統維護工作量；（3） 井下采用WaveMesh、Zigbee技術，實現采煤工作面回風隅角等位置的無線監測；（4） 采用WebGIS進行圖形展示。7、格式規范化系統主干網應采用工業以太網。分站至主干網之間宜采用工業以太網，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus?！笆濉蹦捎霉I以太網。模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業以太網、RS485、CAN；無線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。系統改造后支持聯網并按要求數據格式上傳。（1） 系統主干網采用工業以太網；（2） 分

52、站具有以太網接口、RS485、CAN通信接口；（3） 模擬量傳感器、開關量傳感器至分站采用RS485傳輸；（4） 系統支持聯網并按要求數據格式上傳。8、增加自診斷、自評估功能實現系統定期的自診斷、自評估，能夠預先發現系統在安裝使用中存在的問題。自診斷的內容至少應包括：（1）傳感器、控制器的設置及定義；（2）模擬量傳感器維護、定期未標校提醒；（3）模擬量傳感器、控制器、電源箱等設備及通信網絡的工作狀態；（4）中心站軟件自診斷，包括雙機熱備、數據庫存儲、軟件模塊通信。（1） 系統具有監控系統系統達標檢查功能，可對傳感器漏裝，報警、斷電、復電門限設置錯誤進行診斷、報警；（2） 系統具有傳感器定期未標

53、校提醒和標校超時提醒功能；（3） 系統具有分站、傳感器、電源箱、控制器自診斷功能，可檢測設備軟硬件故障、通信故障等；（4） 中心站軟件具有雙機熱備異常、數據存儲異常、通信異常等自診斷功能。9、加強數據應用分析安全監控系統應具有大數據的分析與應用功能，至少應包括以下內容：（1）偽數據標注及異常數據分析；（2）瓦斯涌出、火災等的預測預警；（3）大數據分析，如多系統融合條件下的綜合數據分析等；（4）可與煤礦安全監控系統檢查分析工具對接數據。（1） 具有瓦斯誤報警數據分析及標注功能；（2） 具有瓦斯涌出量預測預警、火災預測預警、煤與瓦斯突出預報警等功能，實現綜合數據分析；（3） 基于多系統融合平臺，對

54、所融合系統進行有效的大數據分析；（4） 具有與煤礦安全監控系統檢查分析工具對接接口。10、應急聯動在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。在系統融合的基礎上可實現應急聯動功能，在緊急情況下可自動與應急廣播、人員定位等系統實現應急聯動。11、提升系統性能指標（1）系統巡檢周期不超過20s；（2）異地斷電時間不超過40s；（3）備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維持2h時必須更換；（4）具有雙機熱備自動切換功能；（5）模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%；（6）分站的最大遠程本安供電距離

55、（在設計工況條件下）實行分級管理，分別為2km、3km、6km。升級改造后KJ95N煤礦安全監控系統性能指標如下：（1） 系統巡檢周期不超過10s；（2） 異地斷電時間不超過5s；（3） 備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h；（4） 具有雙機熱備自動切換功能；（5） 模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%；（6） 分站的最大遠程本安供電距離不低于距離為6Km（單臺傳感器24V供電，采用0.52mm直徑電纜，除高低濃度和粉塵傳感器）。12、增加加密存儲要求為有利于安全監管監察和企業安全管理，對采掘工作面等重點區域的瓦斯超限、報警、斷電信息應進行加密存儲，采用如MD5、RSA加密算法對數據進

56、行加密，確保數據無法被破解篡改。采用同態加密、SHA256、SHA512、DES、RSA等混合加密算法，提高了監控系統數據安全，系統對數據傳輸、歷史數據進行高效、可靠的加密存儲，以防止違規刪除、篡改監控系統報警、斷電等重要數據。13、方便用戶使用、維護、培訓軟件界面友好，方便調用，強化幫助功能。（1） 界面和功能進行全面優化，簡化操作；（2） 完善的自定義界面，方面用戶按需要展示；（3） 系統傳感器、電源、執行器等設備可實現即插即用功能，簡化設備注冊操作。2.2.7 KJ95N煤礦安全監控系統關鍵設備升級情況2.2.7.1 分站升級改造情況（1） 分站升級改造內容為滿足監控系統升級改造需要求，

57、同時能夠節約煤礦改造成本。改進KJF16B分站延用原KJF16B分站不銹鋼外殼、塑料外殼、液晶及按鍵板，主要對主板進行了如下改進：1) 保留頻率量/開關量端口，使之能夠接入頻率型、開關量型傳感器，兼容煤礦現有的部分傳感器設備，降低改造成本；2) 增加RS485、CAN、以太網網絡傳輸接口，滿足分站到傳感器、分站到上位機不同傳輸方式的數字化傳輸要求；3) 多種傳輸接口的設計，滿足不同接口類型、不同系統子設備的接入，實現井下多網、多系統的融合；4) 采用電源、通信端口多重保護設計，提高分站EMC抗干擾能力；5) 采用高性能ARM Cortex M3處理器和實時嵌入式操作系統，分站處理能力更強，以滿

58、足多系統融合處理要求；6) 增加大容量Flash存儲器，實現分站斷線續傳功能，保證監控系統數據完整性。具體指標參數對比如下：技術參數原KJF16B改進KJF16B頻率采集口84開關量采集口84開關量輸出口84RS48525CAN無2以太網電口無1電源輸入口35大容量存儲無128M操作系統無嵌入式操作系統（2） 改進分站實現的功能及特點1) 分站支持井下多網、多系統融合功能。分站采用嵌入式操作系統處理平臺，實現井下人員定位、監測監控、瓦斯抽放、礦井壓力等系統設備的共纜傳輸，并將采集的數據進行統一處理、控制、打包上傳至不同業務系統主機。2) 分站抗干擾EMC等級提高，通過了2級電磁輻射抗擾度試驗，

59、3級脈沖群抗擾度試驗，3級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級均為A。3) 實現與傳感器的數字化傳輸。分站具備4路RS485通信接口可接入24個數字型傳感器（可為單參數或多參數傳感器），實現分站到傳感器的數字化傳輸。4) 分站具備故障自診斷功能。分站在上電、運行過程中，能夠記錄及診斷自身的復位狀態、運行狀態、故障狀態，并實時將采集的狀態上傳至上位機，對分站故障進行精確定位，減輕系統維護工作量。5) 具備以太網通信、RS485通信功能，實現分站與上位機、分站與分站間的數據快速交互。6) 分站能夠智能識別所接數字式傳感器類型，只需簡單配置即可投入運行，簡化操作。7) 分站的防爆型式由Exib提升至Ex

60、ia。8) 分站具有4路頻率量輸入、4路開關量輸入、4路開關量輸出接口，能夠兼容頻率、開關量輸入/輸出型傳感器的接入，節省煤礦升級改造的成本。9) 具有斷線續傳功能，可連續存儲24小時數據，保證系統數據完整性。10) 具有遠程在線升級功能，可通過以太網接口遠程快速更新分站程序，方便分站遠程維護；2.2.7.2 傳輸設備升級改造情況1) 改變原虛擬串口方式，實現以太網套接字通信，對交換機及傳輸接口等設備通信狀態檢測更精確；2) 具有分站通信調度管理功能，實現系統分布式控制，在主機故障下實現快速異地斷電；3) 總線型主傳輸設備通過了電磁輻射2級、群脈沖3級、浪涌3級的抗干擾EMC 試驗（評價等級為

61、A）。4) 具有多系統業務數據路由控制功能，實現不同業務系統的數據分發。5) 具有自診斷功能，自動統計、記錄通信過程中的異常情況，方便系統及設備日常維護。2.2.7.3 電源升級改造情況為滿足監控系統升級改造需要求，采用國內領先的恒流截止、瞬態抑制、能量環流等先進技術，對監控系統用電源KDW65、KDW65A、KDW16A、電源本安保護電路進行改進，實現了18.5V/1300mA的本安輸出，增加了電源的帶載能力，有效保證了傳感器供電的可靠性。（1） 電源升級改造內容1) 升級改造的電源包括：KDW65、KDW65A、KDW16A、KDY660/18B等；2) EMC：通過抗靜電3級、電磁輻射2

62、級、群脈沖3級、浪涌3級的EMC試驗，評價等級為A，滿足監控系統升級改造對EMC的要求；3) 供電時間：電池容量為16AH/24V，后備電池供電時間不小于4小時，滿足監控系統升級改造對供電時間的要求；4) 供電距離：24V電源供電單個傳感器的供電距離可達6km（直徑0.52mm電纜，除高低濃和粉塵），滿足監控系統升級改造對傳感器供電距離的要求；5) 實時遠程智能管理：具有后備電池的遠程充放電管理，可實現電源狀態信息的遠程實時顯示，滿足監控系統升級改造對電源箱具備通信網絡的工作狀態顯示的要求；（2） 監控系統用電源的特點1) 帶載能力強：18V/1300mA的本安電流顯著提高了電源的帶載能力；2

63、) 支持本機顯示：支持電源狀態信息的本機實時顯示；3) 實現故障診斷：實現本安故障、電池容量不足故障報警，當電池完整放電容量不足2h時可提示用戶更換電池；4) 支持寬電壓自適應輸入：支持AC127V-AC660V的自適應輸入，無需人工調整；5) 支持即插即用：上位機可自動識別不同種類電源，無需上位機配置；6) 模塊化設計：本安電源板采用模塊化設計，方便現場維護及升級；7) 電源板采用貼隔爆外殼側壁散熱的方式，有效保證了整機工作的可靠性；2.2.7.4 傳感器升級改造情況為滿足監控系統升級改造要求，對監控系統用傳感器進行了以下多個方面的升級：傳感器實現數字化（風門開關除外）；外殼防護等級由IP5

64、4提升至IP65；EMC抗干擾等級提高至抗電磁輻射2級、群脈沖3級、浪涌3級；防爆形式由Exib /Exdib升級為Exia /Exdia；傳感器傳輸距離提升至6Km；增加欠壓、故障、斷線、重啟等自診斷功能；實現智能識別，即插即用，具體情況如下： （1） RS845數字化傳輸：模擬量傳感器均實現數字化傳輸，同時開停傳感器、遠動控制開關等開關量設備也實現數字化傳輸；有效避免倍頻發生，提升抗干擾能力，并能傳遞故障、斷線、標校狀態等傳感器自診斷信息。（2） 防護等級由IP54提升至IP65：監控系統用傳感器外殼防護等級全面提升至IP65。（3） 抗干擾性能提升：通過2級電磁輻射抗擾度試驗，3級脈沖群

65、抗擾度試驗，3級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級均為A。（4） 防爆形式由Exib/Exd ib提升至Exia/Exd ia：防爆形式提升后，傳感器安全等級更高，能夠適用于0區和1區等危險區域。根據GB3836.14-2000爆炸性氣體環境用電氣設備 第14部分危險場所分類的規定，爆炸性氣體連續出現或長時間存在場所為0區，正常運行時有可能出現爆炸性氣體環境的場所為1區。采掘工作面場所在無瓦斯情況下，屬于1區危險區域，當井下瓦斯達到一定濃度時將變成0區域，所以升級后的傳感器，更適合于煤礦井下采掘工作面等，存在瓦斯超限情況的易爆場所。（5） 采用電源軟啟動、低功耗設計：降低傳感器啟動電流，提高電源

66、模塊轉換效率，提高傳感器傳輸距離及電源帶載能力。（6） 具有ID唯一碼：傳感器具有唯一ID碼標識，實現對傳感器設備整個生命周期管理，便于管理維護和問題跟蹤。（7） 即插即用功能：傳感器接入系統時主動上傳相關配置信息，實現傳感器設備即插即用功能。（8） 故障診斷：傳感器具有故障診斷功能，實現欠壓、探頭故障、通信故障、二次儀表或傳感器重啟、變送器斷線等的診斷及實時上傳，便于及時發現處理問題。（9） 通用二次儀表設計：傳感器采用二次儀表+變送器組成，二次儀表可接入并自動識別不同氣體傳感變送器。（10） 變送器小型化：變送器采用小型化模塊化設計，更換、維護更方便。（11） 數據分級上傳：傳感器在報警、

67、斷電等危險情況可優先上傳，實現快速報警、斷電。（12） 具有分級報警功能：傳感器可根據主控軟件配置的分級報警策略，實現就地分級報警功能。（13） RS485和頻率輸出復用：RS485與頻率輸出接口復用，采用遙控器設置實現自動切換，無需開蓋，使用方便。（14） 具有就地斷電輸出接口：可根據主控軟件配置的斷電策略，就地發出斷電信號。（15） 多參數傳感器具有組合監測功能：單臺傳感器即可實現瓦斯、一氧化碳、溫度等多種參數的監測和數字化上傳。2.2.7.5 系統軟件升級改造情況為滿足監控系統升級改造需要求，系統軟件完善了多級報警、增加了數據加密等功能，同時增加了多項方便用戶使用的功能，具體如下：（1）

68、 簡單方便的設備搜索功能軟件提供智能搜索功能，能夠自動搜索當前網絡上存在的智能網關和網絡分站等設備，供用戶選擇并自動進行初步的配置，節省配置時間，大大提高配置準確性。（2） 靈活便捷的邏輯報警模型為用戶提供多種常用的邏輯報警模型，可有效幫助用戶更加直觀的進行邏輯運算，監控某些特殊邏輯量的運行狀況。（3） 增加分級報警功能完善當前監控系統的報警機制，提供分級報警功能，實現分級報警、分級響應。（4） 提供常用傳感器安裝配置，簡化配置操作根據AQ1029標準，軟件預制了常用的傳感器安裝地點及其報警、斷電、復電門限參數，用戶只需選擇對應安裝地點，系統自動完成報警和斷電值配置，節省系統配置工作量。（5）

69、 智能即插即用識別系統軟件支持傳感器、電源、執行器等設備的即插即用智能識別功能，能夠自動識別新接入分站上傳感器、電源、執行器等設備，并自動彈出配置界面供用戶配置和保存，界面簡潔明了、使用簡單方便，可以一鍵將傳感器接入到監控系統中來，節省配置時間，保證配置準確性。（6） 斷線續傳功能分站同上位機軟件通信中斷后，分站會自動將采集到的數據進行斷線存儲，在上位機軟件恢復同分站的正常通信后，自動或手動讀取分站存儲的數據，并在上位機上進行存儲，保證系統數據完整性，提高了監控系統的整體可靠性和穩定性。（7） 安全可靠的數據加密功能系統提供了高效的數據加/解密功能，系統各種配置、實時數據、歷史數據等密文存儲、

70、明文展示，從而有效阻止非法篡改或刪除關鍵數據（如：瓦斯斷電、瓦斯超限等）的行為，保護系統數據的安全性、完整性和準確性。（8） 靈活強大的自定義報表功能系統內置了AQ6201所規定的所有報表，同時提供自定義報表功能，用戶可根據自身需求自定義各種報表。針對煤礦用戶的報表使用習慣和需求，進一步改進了報表制作和顯示機制，極大減輕用戶配置報表模板工作量，同時對報表引擎進行優化，極大的提升了報表的查詢、顯示效率。報（9） 個性化實時數據顯示主界面系統主界面在按傳感器類型顯示測點實時數據的基礎上，提供便捷的自定義設置界面，供用戶將重點關心的傳感器測點進行集中顯示，方便用戶對比查看；主界面實時數據表格的顯示樣

71、式靈活、多變，用戶可根據自身需求進行設置。（10） 實時監測值大容量存儲系統對采集到的模擬量、開關量等數據進行實時存儲，可實現超大容量的數據存儲，密采數據的查詢不再受7天時間范圍限制。（11） 豐富、實用的曲線展示功能系統具有豐富的實時曲線、歷史曲線展示功能；提供模擬量實時曲線、模擬量同屏同坐標曲線、開關量柱狀圖狀態圖曲線、模擬量開關量組合顯示曲線、模擬量開關量密采曲線等；模擬量提供歷史數據最大值、平均值、最小值、監測值曲線顯示；開關量提供歷史數據階梯線、狀態圖、柱狀圖顯示?？删_還原查詢時間內的歷史配置信息，可個性化的設置曲線顯示顏色，并提供報警值/解報值、斷電值、復電值、標校陰影的繪制。曲

72、線種類豐富、效果直觀生動、功能實用、操作方便。（12） 準確的標校提醒系統對超過指定標校周期未進行標校操作，以及未能在設定時間內結束標校操作的傳感器進行及時提醒，并提供操作方便、準確實時的手動標?？刂?。（13） 電源遠程實時管理系統提供電源實時動態展示、遠程控制功能，包括動態展示電源各路輸出參數及狀態、供電時間、工作模式、電池組電壓、遠程電池維護放電、遠程維護充放電等功能。（14） 語音合成報警系統提供語音合成聲光報警功能，直接將文字合成為語音進行播報，報警信息更精確。（15） 用戶權限管理系統管理員進行系統權限分級管理；靈活配置不同等級用戶角色，并分配系統服務端和Web客戶端系統操作權限；配

73、置系統用戶信息，包括：賬號、角色、密碼、頭像等。（16） 導入CAD功能圖形顯示可通過Web方式進行瀏覽，支持CAD格式的電子礦圖的導入，導入后可分層顯示各類圖形。（17） 方便、快捷的移動端信息展示系統可通過手持設備實時查詢多系統融合平臺中的實時數據、報警、故障等實時信息，可在移動端瀏覽系統圖形及工業電視畫面，也可以查詢系統的歷史數據、歷史曲線等。 （18） 豐富、易用的Web展示功能Web發布實現了報警、故障、數據的實時監測，并提供歷史數據、歷史曲線、統計圖表、圖形等展示功能，可以免客戶端瀏覽監控系統。（19） 自診斷自評估依據公司制定的統一的遠程診斷基礎信息編碼規范，實現了設備、模塊及系

74、統各層級的故障數據采集及診斷功能。（20） 多系統融合系統融合模塊通過專有數據接口與IP廣播系統、人員定位系統、視頻監控系統、電力監控系統以及其他設備監測系統形成互聯互通的神經網絡（工業環網），系統融合模塊作為決策的大腦，依據特征層分析處理的結果，最終執行相關的動作，比如特征分析的結果為某工作面瓦斯超過安全上限，此時融合模塊發出提醒指令，指令通過神經網絡到達各個終端，在廣播終端播放語音提醒周邊人員該工作面瓦斯超過安全上限，處于該區域的人員定位卡收到報警信息，提醒該區域的作業人員盡快撤離此區域，視頻監控系統切換到該區域，使地面調度人員能夠及時掌握該區域更直觀的現狀，如果此時特征分析的結果進一步惡

75、化，分析結果驅動系統融合系統發出對該區域進行斷電操作，此時處于神經網絡的電力監控系統將響應指令要求，通過開關進行斷電。（21） 在用煤礦安全監控系統在線達標檢測功能軟件能夠根據用戶所配置煤礦基本信息，智能判斷不符合AQ6201標準的煤礦配置并進行報警，并將詳細信息單獨列出提示用戶，防止因為人為疏忽原因導致煤礦安全監控系統出現安全漏洞，比如傳感器漏裝，報警、斷電、復電門限設置不正常等。（22） 瓦斯預報警功能以煤礦安全監控系統監測的瓦斯、風筒風量數據以及掘進工作面防突檢測參數為基礎，實時動態預測掘進工作面煤與瓦斯突出的危險性；并根據現有瓦斯監測數據和風量數據，超前預測綜采工作面區域內各單點傳感器

76、瓦斯濃度值范圍和平均瓦斯涌出量范圍。3 升級改造需求3.1 改造范圍根據保安煤礦的實際情況、系統特點及工作量安排，本著經濟、穩定、總體規劃、充分利用現有系統的設備、分步實施最終實現平滑過渡的原則，建議分步進行系統的升級改造，結合的自身的條件和特點，采用新舊兩套系統并行運行的方式進行升級改造。對不同的區域，逐一在規定時間內完成升級改造。實施計劃：首先完成地面分站、電源、傳感器的更換工作,然后對井下設備進行升級改造。第一步：為了不影響老安全監測系統的運行，在地面監控室利用新主備機等搭建一套新安全監控系統平臺，兩套軟件系統并行運行。同時安裝服務器操作系統、數據庫、監控系統軟件。新系統上傳軟件，并將數

77、據上傳至集團公司。第二步：更換井下井上原有監測監控系統光端機及數據接口的RS485模塊，調試智能網關。第三步：增加井下4臺光端機，并分別接入環網交換機中，調試智能網關。第四步：分階段、分主次、分重點進行分站與電源、傳感器的更換，把現有分站中的傳感器接入到新分站中，對不能滿足數字化的傳感器進行更換。優先把不上傳區域的分站及傳感器（如避難硐室）進行改造，接入新系統。在進行分站、電源、傳感器的升級改造時，對每臺設備均要進行測試之后才可進行安裝。第五步：逐步把現有傳感器分站接入到新系統中，實現新老系統的平滑過渡。3.2 煤礦安全監控系統升級改造系統需求通過調研交流，保安煤礦安全監控系統升級改造需求如下

78、：（1） 保安煤礦目前采用天地（常州）自動化股份有限公司KJ95N煤礦安全監控系統，故在本次升級改造中，本著節省煤礦資金投入，提升系統性能原則，要求對煤礦部分設備進行升級改造，繼續使用；（2） 為滿足要求需更換上位機安全監控系統軟件及存儲數據庫；（3） 目前煤礦井下已建成工業以太環網，為滿足要求需升級現有3臺光端機的RS485模塊。（4） 增加井下4臺光端機，并分別接入環網交換機中。4 升級改造實施方案4.1 環網改造煤礦安全監控系統升級改造技術方案要求：系統主干網應采用工業以太網。分站至主干網之間宜采用工業以太網，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus?！笆濉蹦?/p>

79、采用工業以太網。模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業以太網、RS485、CAN；無線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。目前保安煤礦已經建成井下工業以太網，主要設備包括：地面1臺核心交換機、井下4臺KJJ135接入交換機，該環網已經能夠滿足監控系統升級改造需求。 煤礦安全監控系統升級改造技術方案要求：系統巡檢周期不超過20s，異地斷電時間不超過40s。目前，保安煤礦主要采用天地（常州）自動化股份有限公司MT8000數據接口、KTG2A礦用本安光端機，為進一步提高系統巡檢周期，減少異地斷電時間，需對本礦正在使用的網絡設備進行升級，由串口服務器升級至智能網關。目前主要涉及

80、的設備及其安裝位置、信息有： 設備安裝位置設備型號生產廠家升級改造方式調度機房MT8000天地（常州）將原有的RS485模塊升級為智能網關井底永久避難硐室KTG2A天地（常州）將原有的RS485模塊升級為智能網關15107綜采設備列車KTG2A天地（常州）將原有的RS485模塊升級為智能網關15106綜采設備列車KTG2A天地（常州）將原有的RS485模塊升級為智能網關中央變電所KTG2A天地（常州）新增上倉皮帶機頭KTG2A天地（常州）新增15#煤軌道巷第一配電室KTG2A天地（常州）新增采區變電所KTG2A天地（常州）新增4.2 分站改造煤礦安全監控系統升級改造技術方案要求：1）在分站至中

81、心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳輸，實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展；2）分站至主干網之間宜采用工業以太網，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末應采用工業以太網；3）分站的最大遠程本安供電距離（在設計工況條件下）實行分級管理，分別為2km、3km、6km。目前保安煤礦主要采用KJF16B通用監控分站，為節省煤礦升級改造成本，擬對礦井目前正在使用的分站進行主板升級，以解決當前分站數字端口不足，無以太網接口的問題。分站安裝位置分站型號升級改造方式通信方式上倉皮帶機頭KJF16B升級分站主板RS48515106回風順槽K

82、JF16B升級分站主板RS48515#煤皮帶巷KJF16B升級分站主板RS485地面風機房分站KJF16B升級分站主板RS485中央變電所KJF16B升級分站主板RS48515109進風順槽口KJF16B升級分站主板RS48515109高抽巷斜石門KJF16B升級分站主板RS48515106回風順槽、15108進風順槽KJF16B升級分站主板RS48515#煤皮帶機頭KJF16B升級分站主板RS48515#煤采區變電所KJF16B升級分站主板RS48515107高抽巷KJF16B升級分站主板RS48515110進風順槽KJF16B升級分站主板RS48515109進風順槽KJF16B升級分站主板

83、RS48515106進風順槽KJF16B升級分站主板RS48515106進風順槽KJF16B升級分站主板RS4857#煤倉上口KJF16B升級分站主板RS48515107進風順槽KJF16B升級分站主板RS48515#煤皮帶巷KJF16B升級分站主板RS485燃氣鍋爐房KJF16B升級分站主板RS485井底永久避難硐室第一分站KJF16B升級分站主板RS485地面風機房分站KJF16B升級分站主板RS485井底永久避難硐室第二分站KJF16B升級分站主板RS48515110進風順槽KJF16B升級分站主板RS485上倉皮帶機頭KJF16B升級分站主板RS485瓦斯抽放泵站KJF16B升級分站主

84、板RS485二采區變電所KJF16B升級分站主板RS4855#煤倉上口KJF16B升級分站主板RS48515#煤皮帶巷KJF16B升級分站主板RS48515111進風順槽KJF16B升級分站主板RS48515#煤軌道巷第二變電所KJF16B升級分站主板RS48515111進風順槽KJF16B升級分站主板RS48515103高抽巷KJF16B升級分站主板RS4854.3 電源改造煤礦安全監控系統升級改造技術方案要求：備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維持2h時必須更換。目前保安煤礦主要采用KDW65 隔爆兼本安型多路電源進行供電，供

85、電續航能力只有2h,不滿足4h要求，為滿足要求，需采用更換整機及更換電源主板、電池組方式實現。具體清單如下：電源安裝位置所供電設備電源型號生產廠家升級改造方式井底永久避難硐室光端機KDW65天地（常州）更換電池組及電源主板15107綜采設備列車光端機KDW65天地（常州）更換電池組及電源主板15106綜采設備列車光端機KDW65天地（常州）更換電源整機中央變電所光端機KDW65天地（常州）更換電源整機上倉皮帶機頭光端機KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤軌道巷第一配電室光端機KDW65天地（常州）更換電源整機采區變電所光端機KDW65天地（常州）更換電源整機上倉皮帶機頭監控分站KDW65

86、天地（常州）更換電源整機15106回風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤皮帶巷監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機地面風機房分站監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機中央變電所監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15109進風順槽口監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15109高抽巷斜石門監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15106回風順槽、15108進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤皮帶機頭監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤采區變電所監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15107高抽巷監控分站KD

87、W65天地（常州）更換電源整機15110進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15109進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15106進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15106進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機7#煤倉上口監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15107進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤皮帶巷監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機燃氣鍋爐房監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機井底永久避難硐室第一分站監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機地面風機房分站監控分站KDW65天地（常州

88、）更換電源整機井底永久避難硐室第二分站監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15110進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機上倉皮帶機頭監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機瓦斯抽放泵站監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機二采區變電所監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機5#煤倉上口監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤皮帶巷監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15111進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15#煤軌道巷第二變電所監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機15111進風順槽監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機1

89、5103高抽巷監控分站KDW65天地（常州）更換電源整機4.4 傳感器改造煤礦安全監控系統升級改造技術方案要求：1）在分站至中心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳輸，實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展。2）安全監控系統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。3）推廣使用架構簡單系統以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數傳感器。4）提升

90、傳感器的防護等級，將采掘面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65。目前保安煤礦主要采用天地（常州）傳感器，仍主要采用頻率制傳輸，無法滿足傳輸數字化要求。 天地（常州）自動化股份有限公司傳感器已通過EMC實驗，且所有模擬量傳感器、開停傳感器、執行器均具有數字傳輸接口，對于2015年以后生產的KGA5礦用一氧化碳傳感器、KGQ9礦用二氧化碳傳感器、GJG100H紅外甲烷傳感器、KGQ7礦用氧氣傳感器、KGJ16B低濃度甲烷傳感器、KGJ23高低濃度甲烷傳感器；GFY15礦用風速傳感器、GFY15(A) 礦用雙向風速傳感器、GFT20礦用風筒風量傳感器，均可進行設備升級，升級后可滿足除IP65以外

91、的升級改造要求。故對于保安煤礦，目前正在使用高低濃度甲烷傳感器可進行設備升級改造；于煤礦正在使用低瓦斯傳感器、一氧化碳傳感器、礦用紅外二氧化碳傳感器、礦用氧氣傳感器、硫化氫傳感器采用更換整機方式，實現升級改造。具體情況如下：序號傳感器名稱型號在用傳感器數量可升級數量需新購置數量1高低濃度甲烷傳感器KGJ2380802低瓦斯傳感器KGJ16B663礦用一氧化碳傳感器KGA527275 費用預算序號設備名稱型號規格單位數量1天地自動化煤礦安全生產綜合監控系統軟件 V1.0TD-KJ-AQJK-KJ95N套12安全監控系統主機I5主板，16G內存，1G獨顯，512G固態硬盤臺23服務器臺14數據庫S

92、QL SERVER 2012 標準版（5用戶）套25服務器操作系統Windows 2012 server 中文標準版（5用戶）套16監控主機操作系統WIN10 專業版 64位套27智能網關模塊TZMK1臺88礦用本安型環網接入器KJJ31臺69改造通用監控分站(V2.0)(含天地自動化煤礦安全監控系統監測分站嵌入式軟件V2.0)KJF16B-ZJ-V2.0臺4010改造隔爆兼本安多路電源(含天地自動化煤礦安全監控系統電源箱嵌入式軟件V2.0)KDW65臺4011隔爆兼本安多路電源(含天地自動化煤礦安全監控系統電源箱嵌入式軟件V2.0)KDW65臺612改造高低濃度甲烷傳感器KGJ23臺11113改造礦用一氧化碳傳感器KGA5臺3014雙向風速傳感器GFY15(A)臺5