系統(tǒng)升級(jí)改造主要內(nèi)容及方案

此次系統(tǒng)升級(jí)改造所包含的內(nèi)容，圍繞國(guó)家總局的指導(dǎo)性文件，共有13條主要功能。

傳感器數(shù)字化

在分站至中心站數(shù)字化傳輸?shù)幕A(chǔ)上，將傳感器（模擬量）至分站升級(jí)為數(shù)字傳輸，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，促進(jìn)智能傳感器發(fā)展。

數(shù)字化通訊，主要是模擬量傳感器到分站之間實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，即485/can/

Profibus總線，目前公司所有模擬量傳感器全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，采用485總線。

增強(qiáng)抗電磁力

國(guó)家規(guī)定：靜電抗擾度3級(jí)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為A（地面設(shè)備）；

          電磁輻射抗擾度2級(jí)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為A；

          脈沖群抗擾度2級(jí)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為A；

          浪涌（沖擊）抗擾度交流電源端口3級(jí)、直流電源與信號(hào)端口2

          級(jí)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)等級(jí)為B。

針對(duì)各類常見(jiàn)干擾所采取的措施主要是：應(yīng)用吸能元件來(lái)吸收干擾產(chǎn)生的能量；抑制干擾產(chǎn)生的高電壓；增加電源隔離及儲(chǔ)能措施；使用專用的防護(hù)電路和器件，同時(shí)采用硬件濾波以及的軟件濾波算法進(jìn)一步增強(qiáng)抗力。

KJ101X(A)與新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

KJ101X(A)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)多項(xiàng)試驗(yàn)均高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，并于2018年3月取得安標(biāo)證書。

推廣應(yīng)用*技術(shù)及裝備

推廣使用架構(gòu)簡(jiǎn)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(lì)使用多參數(shù)傳感器。

突出礦井的采煤工作面進(jìn)、回風(fēng)巷，煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中，采區(qū)回風(fēng)巷，總回風(fēng)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(fēng)隅角建議采用無(wú)線傳感器。建議加裝粉塵監(jiān)測(cè)設(shè)備。

公司激光甲烷傳感器和紅外甲烷傳感器研發(fā)起步早，從2008年開(kāi)始研究紅外甲烷傳感器，歷時(shí)2年于2010年取得安標(biāo)證書，激光甲烷于2015年取得安標(biāo)證書。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足此次升級(jí)改造要求。

回采面回風(fēng)巷及掘進(jìn)面回風(fēng)流加裝粉塵監(jiān)測(cè)設(shè)備及礦用粉塵濃度傳感器。推薦在工作面配置礦用粉塵濃度傳感器。

2015年我公司開(kāi)始研究無(wú)線傳感器，現(xiàn)已具備無(wú)線激光甲烷等多種無(wú)線傳感器可選擇。

提升傳感器防護(hù)等級(jí)

將采掘面?zhèn)鞲衅鞯姆雷o(hù)等級(jí)由IP54提升到IP65。

目前我公司的采掘面使用的傳感器已達(dá)到要求。

完善報(bào)警、斷電等控制功能

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分級(jí)報(bào)警，根據(jù)瓦斯?jié)舛却笮?、瓦斯超限持續(xù)時(shí)間、瓦斯超限范圍等，設(shè)置不同的報(bào)警級(jí)別，實(shí)施分級(jí)響應(yīng)。各級(jí)別報(bào)警濃度值的設(shè)置可由煤礦企業(yè)根據(jù)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況決定。

KJ101X(A)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)瓦斯報(bào)警濃度、一氧化碳報(bào)警難度、持續(xù)時(shí)間實(shí)現(xiàn)多級(jí)報(bào)警，用戶可根據(jù)礦方實(shí)際情況配置報(bào)警值?？筛鶕?jù)顏色區(qū)別報(bào)警級(jí)別，同時(shí)具有瓦斯異常變化識(shí)別及篩選功能，可將異常變化的瓦斯傳感器快速篩選出來(lái)并形成報(bào)表；軟件支持邏輯點(diǎn)報(bào)警功能，可根據(jù)用戶實(shí)際需求編輯開(kāi)關(guān)量或模擬量測(cè)點(diǎn)，形成新的邏輯測(cè)點(diǎn)，并支持對(duì)邏輯測(cè)點(diǎn)報(bào)警或斷電設(shè)置；設(shè)計(jì)所有涉及斷電的測(cè)點(diǎn)均具有饋電功能，同時(shí)可根據(jù)具體斷電需求，實(shí)現(xiàn)通過(guò)分站完成交叉斷電功能，確保斷電的可靠性；軟件支持多個(gè)斷電點(diǎn)設(shè)置，可在緊急情況下實(shí)現(xiàn)區(qū)域斷電。

推行邏輯報(bào)警，根據(jù)巷道布置及瓦斯涌出等的內(nèi)在邏輯關(guān)系，實(shí)施邏輯報(bào)警，促進(jìn)各類傳感器的正確安裝、設(shè)置及維護(hù)，監(jiān)控系統(tǒng)的正常使用，防止違法行為。具體邏輯關(guān)系可由煤礦企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)參照了KJ101X(A)安全監(jiān)控系統(tǒng)的組合報(bào)警功能提出，用戶可設(shè)定多組報(bào)警條件，實(shí)現(xiàn)具有邏輯關(guān)系的報(bào)警。

完善就地?cái)嚯姽δ埽岣邤嚯姷目煽啃?，并加?qiáng)饋電狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

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(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

KJ101X(A)實(shí)現(xiàn)特殊情況下，遠(yuǎn)程本地，異地區(qū)域斷電，用戶可根據(jù)需要自行設(shè)定斷點(diǎn)區(qū)域。

支持多網(wǎng)多系統(tǒng)融合、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)

實(shí)現(xiàn)井下有線和無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合、監(jiān)測(cè)監(jiān)控與GIS技術(shù)的有機(jī)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(lì)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(tái)上必須融合的系統(tǒng)：環(huán)境監(jiān)測(cè)、人員定位、應(yīng)急廣播，如有供電監(jiān)控系統(tǒng)，也應(yīng)融入。其它可考慮融合的系統(tǒng)：視頻監(jiān)測(cè)、無(wú)線通信、設(shè)備監(jiān)測(cè)、車輛監(jiān)測(cè)等。

安全監(jiān)控系統(tǒng)提供了多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合及聯(lián)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)數(shù)據(jù)一張圖融合展示，提供編輯、分層、縮放、移動(dòng)、測(cè)量等功能；實(shí)現(xiàn)在瓦斯超的聯(lián)動(dòng)控制功能，通過(guò)人員定位無(wú)線通信二合一系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)播放撤離信息，通過(guò)電力系統(tǒng)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行斷電，對(duì)其他系統(tǒng)的融合及聯(lián)動(dòng)可以根據(jù)礦方需要進(jìn)行擴(kuò)展。

多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)提出了統(tǒng)一和開(kāi)放的《安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合及聯(lián)動(dòng)交互數(shù)據(jù)規(guī)范》。這里的統(tǒng)一性是指，所有需要和多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)進(jìn)行融合和聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)必須遵循該協(xié)議進(jìn)行交互，而且該協(xié)議是多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)范圍內(nèi)廣泛適用的，該協(xié)議可以向給第三方廠家公開(kāi)。

安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施多系統(tǒng)融合及聯(lián)動(dòng)需要遵循以下幾點(diǎn)基本原則：

在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，以礦方為主導(dǎo)，協(xié)調(diào)各方；多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)積極提供相應(yīng)的技術(shù)支持；第三方廠家積極配合，對(duì)接數(shù)據(jù)；多方共同調(diào)試；

按5號(hào)文要求本項(xiàng)目多系統(tǒng)融合及聯(lián)動(dòng)涉及的系統(tǒng)是安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)。多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)在監(jiān)控室提供網(wǎng)絡(luò)接口，其他子系統(tǒng)在接入平臺(tái)時(shí)需要的網(wǎng)絡(luò)及硬件設(shè)備由各子系統(tǒng)負(fù)責(zé)。

第三方廠家必須遵循《交互規(guī)范》與多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)進(jìn)行交互；

多系統(tǒng)融合及聯(lián)動(dòng)的交互接口為數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)過(guò)程，該接口由多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)提供和維護(hù)，由第三方廠家主動(dòng)調(diào)用進(jìn)行融合和聯(lián)動(dòng)；

基于《交互規(guī)范》，第三方廠家需保證上傳數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，保證聯(lián)動(dòng)命令的正確執(zhí)行；

基于《交互規(guī)范》，多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)保證已上傳數(shù)據(jù)展示的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，保證下發(fā)的聯(lián)動(dòng)控制命令的準(zhǔn)確性和及時(shí)性；

多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的觸發(fā)點(diǎn)（超限報(bào)警的監(jiān)測(cè)點(diǎn)）的來(lái)源于安全監(jiān)控系統(tǒng)，而不會(huì)來(lái)源于其他第三方系統(tǒng)；在應(yīng)急聯(lián)動(dòng)時(shí)，多系統(tǒng)融合軟件平臺(tái)只負(fù)責(zé)下發(fā)聯(lián)動(dòng)控制命令及參數(shù)，具體的執(zhí)行由子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成；

安全監(jiān)控系統(tǒng)融合模式

多系統(tǒng)融合有井下融合與地面融合兩種方式，二者比較如下表所示：

綜上所述，采用地面融合方式較井下融合方式具有更高的可行性和經(jīng)濟(jì)性，牽涉的系統(tǒng)、硬件改造工作量更少，礦方的資金投入更小，使用和維護(hù)更方便，子系統(tǒng)間責(zé)任認(rèn)定更簡(jiǎn)單。因此本方案的多系統(tǒng)融合及聯(lián)動(dòng)采用地面融合方式。

格式規(guī)范化

系統(tǒng)主干網(wǎng)應(yīng)采用工業(yè)以太網(wǎng)。

分站至主干網(wǎng)之間宜采用工業(yè)以太網(wǎng)，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末應(yīng)采用工業(yè)以太網(wǎng)。

模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業(yè)以太網(wǎng)、RS485、CAN；無(wú)線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。

系統(tǒng)改造后支持聯(lián)網(wǎng)并按要求數(shù)據(jù)格式上傳。

KJ101X(A)安全監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下，通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的多通道技術(shù)，可接入254臺(tái)分站，并且不增加系統(tǒng)的巡檢周期，不影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，保障特大型礦井的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

增加自診斷、自評(píng)估功能

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定期的自診斷、自評(píng)估，能夠預(yù)先發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在安裝使用中存在的問(wèn)題。自診斷的內(nèi)容至少應(yīng)包括：

傳感器、控制器的設(shè)置及定義；

傳感器即插即用，支持類型識(shí)別，當(dāng)出現(xiàn)中心站軟件定義的傳感器類型與實(shí)際掛接的傳感器類型不一致時(shí)，軟件能進(jìn)行類型錯(cuò)誤提示，同時(shí)不保存采集的異常數(shù)據(jù)；

傳感器故障識(shí)別，模擬量傳感器可識(shí)別元件異常，電路異常等典型故障并提示。

（2）模擬量傳感器維護(hù)、定期未標(biāo)校提醒；

傳感器調(diào)校提醒，按照《煤礦安全規(guī)程》要求，甲烷傳感器應(yīng)在15天進(jìn)行一次調(diào)校，如果未按規(guī)定時(shí)間調(diào)校，軟件可進(jìn)行提醒，并對(duì)傳感器調(diào)校過(guò)程中數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。

（3）控制器、電源箱等設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)；

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)防爆電源遠(yuǎn)程監(jiān)控?？蓪?shí)時(shí)、遠(yuǎn)程了解電源箱運(yùn)行狀況，顯示電源實(shí)時(shí)電壓、電流等工作狀態(tài)同時(shí)具有斷饋電功能。

（4）中心站軟件自診斷，包括雙機(jī)熱備、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、軟件模塊通信。

KJ101X(A)安全監(jiān)控系統(tǒng)提供自診斷管理軟件，可以對(duì)系統(tǒng)軟件的運(yùn)行環(huán)境，包括操作系統(tǒng)、雙機(jī)熱備、數(shù)據(jù)庫(kù)及必要組件等軟件環(huán)境的診斷，CPU內(nèi)存硬盤等硬件指標(biāo)是否達(dá)到要求進(jìn)行診斷。同時(shí)系統(tǒng)可以通過(guò)軟件對(duì)傳感器與分站的通信質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以分析出傳感器傳輸是否受到干擾等。

加強(qiáng)數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有大數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用功能，至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：

（1）偽數(shù)據(jù)標(biāo)注及異常數(shù)據(jù)分析；

傳感器標(biāo)校數(shù)據(jù)分析：當(dāng)傳感器進(jìn)入標(biāo)校時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別并標(biāo)記，當(dāng)標(biāo)校結(jié)束后能自動(dòng)恢復(fù)標(biāo)記，軟件中可對(duì)標(biāo)校期間的數(shù)據(jù)與正常采樣進(jìn)行區(qū)分。

異常數(shù)據(jù)分析：系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別運(yùn)行過(guò)程中的突變數(shù)據(jù)，按照值或斜率變化進(jìn)行識(shí)別，變化級(jí)別可設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯突變和火災(zāi)的預(yù)報(bào)警。

（2）瓦斯涌出、火災(zāi)等的預(yù)測(cè)預(yù)警；

瓦斯涌出與火災(zāi)等預(yù)測(cè)預(yù)警，系統(tǒng)所用的設(shè)備，與安全監(jiān)控系統(tǒng)兼容。針對(duì)此次新標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)改造，只需要對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行融合，即可滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（3）大數(shù)據(jù)分析，如多系統(tǒng)融合條件下的綜合數(shù)據(jù)分析等；

系統(tǒng)可根據(jù)用戶設(shè)置的多項(xiàng)組合篩選條件，對(duì)長(zhǎng)期的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分析。

（4）可與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)檢查分析工具對(duì)接數(shù)據(jù)。

具備數(shù)據(jù)對(duì)接接口。

提升系統(tǒng)性能指標(biāo)

系統(tǒng)巡檢周期不超過(guò)20s；

KJ101X(A)系統(tǒng)巡檢時(shí)間不大于10s。

異地?cái)嚯姇r(shí)間不超過(guò)40s；

系統(tǒng)可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)異地?cái)嚯?，最短可縮至5S。

備用電源能維持?jǐn)嚯姾笳９╇姇r(shí)間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時(shí)必須更換，提高到僅能維持2h時(shí)必須更換；

KJ101X(A)系統(tǒng)供電電源可達(dá)4h，同時(shí)具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能。

無(wú)工頻變壓器，可直接接入交流85-792V，無(wú)須切換抽頭，可自動(dòng)適應(yīng)電壓等級(jí)變化；

可實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程了解電源箱運(yùn)行狀況，顯示電源實(shí)時(shí)電壓、電流等工作狀態(tài)同時(shí)具有斷饋電功能；

大容量高密度電池組，提升續(xù)航力。

具有雙機(jī)熱備自動(dòng)切換功能；

KJ101X(B)系統(tǒng)雙機(jī)熱備具備手動(dòng)和自動(dòng)切換功能，切換時(shí)間不大于1min。

模擬量傳輸處理誤差不超過(guò)0.5%；

實(shí)施數(shù)字化傳輸后，。

分站的遠(yuǎn)程本安供電距離（在設(shè)計(jì)工況條件下）實(shí)行分級(jí)管理，分別為2km、3km、6km。

通過(guò)提高本安供電電壓至24V，傳感器支持DC24V工作，同時(shí)傳感器采用低功耗MCU、傳感元件模塊化設(shè)計(jì)理念使得電源到傳感器的距離可以高達(dá)6Km。

增加加密存儲(chǔ)要求

為有利于安全監(jiān)管監(jiān)察和企業(yè)安全管理，對(duì)采掘工作面等重點(diǎn)區(qū)域的瓦斯超限、報(bào)警、斷電信息應(yīng)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，采用如MD5、RSA加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)無(wú)法被破解篡改。

KJ101X(A)系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)密采數(shù)據(jù)進(jìn)行了備份，并采用RSA算法進(jìn)行加密，加密數(shù)據(jù)只有通過(guò)方可解密，非用戶無(wú)法訪問(wèn)和修改數(shù)據(jù)。在需要恢復(fù)數(shù)據(jù)，或者對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行核查時(shí)，可使解密后的數(shù)據(jù)。

方便用戶使用、維護(hù)、培訓(xùn)

軟件界面友好，方便調(diào)用，強(qiáng)化幫助功能。