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煤礦安全監控系統升級改造技術方案

為保證煤礦安全監控系統升級改造工作的有序、有效進行，確保達到預期效果，根據安全監控系統現狀、監測監控的技術發展和煤礦安全生產的客觀需求，製定本方案。

一、安全監控系統升級改造基本目標

1．促進安全監測監控新技術新裝備的推廣應用，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。

2．促進安全監測監控多元融合和信息共享，提高煤礦安全預測預警水平，實現安全監測監控信息的深度分析和綜合利用。

3．支持安全監管監察，促進煤礦企業合理有效使用安全監控系統，充分發揮安全監控系統在煤礦安全生產中的重要作用，提高安全監控系統的應用水平。

二、安全監控系統升級改造基本原則

1．統籌規劃、試點先行、有序推進。製定國傢層麵的安全監控系統升級改造總體方案、技術方案，明確總體技術要求，及時完成標準換版；在分類試點的基礎上穩步推進，針對不同的礦井類型分步實施。

2．政府引導、企業主體、協同配合。在國傢煤礦安監局的領導協調下，發揮各級安全監管監察機構的作用；突出煤礦企業在安全監控系統升級改造中的主體地位和作用；引導安全監控系統生產企業積極進行產品升級，督促檢測檢驗機構和安標中心積極配合開展相關工作。

3．立足現狀、著眼需求、確保有效。在充分利用煤礦現有安全監測監控技術裝備的基礎上，根據煤礦安全生產的實際需求，進行安全監控系統的升級改造；確保通過升級改造，提高安全監控系統的技術水平和應用水平，適應煤礦安全生產發展的需要。

4．新安裝系統與煤礦在用系統分類處理。新安裝的系統滿足全部新要求，煤礦在用系統應滿足基本要求，其餘要求可分步實施。

三、安全監控系統升級改造主要內容

1．全數字化

在分站至中心站數字化傳輸的技術上，將各類傳感器、執行器至分站升級為數字傳輸，實現安全監控系統的全數字化。

2．增強抗電磁乾擾能力

安全監控系統及組成設備采用抗乾擾（EMC）技術設計，通過以下試驗：地麵設備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；3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1級浪湧（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；交換機及介面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、控製、執行的功能正常

3．推廣應用先進傳感技術及裝備

突出、高瓦斯礦井的采掘工作麵及總回風，瓦斯傳感器必須使用激光傳感器等全量程傳感器；突出、高瓦斯礦井的回風隅角，建議采用無線傳感器；高硫煤層采掘工作麵的瓦斯傳感器，建議采用光學原理傳感器；建議加裝粉塵監測設備。

推廣使用低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數傳感器。

4．提升傳感器的防護等級

將傳感器的防護等級由IP54提升到IP65。

5．完善報警、斷電等控製功能

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（響度或頻度），實施分級響應。各級別報警點的設置可由煤礦企業根據實際情況決定。

推行邏輯報警，根據巷道佈置及瓦斯湧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，並加強饋電狀態監測。

推行區域斷電，可由根據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路的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。

多系統的融合可以采用地麵方式，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。進行井下系統融合時，建議視訊監測原則上不接入。

在地麵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：視訊監測、無線通信、設備監測、車輛監測等。

7．格式規范化

規范傳感器、執行器至分站，分站至中心站的信息傳輸格式，逐步實現安全監控系統信息傳輸格式的統一。

傳感器、執行器至分站的有線傳輸采用現場總線方式，包括RS485、CAN；無線傳輸采用無線傳感網路，包括WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID、藍牙4.0。

分站至中心站傳輸采用工業以太網、RS485、CAN。

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、控製器的設置及定義；

（2）傳感器、控製器、電源箱等設備及通信網路的工作狀態；

（3）傳感器維護、定期未標校提醒；

（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）偽數據濾除及異常數據分析；

  （2）瓦斯、煤與瓦斯突出等的預測預警；

  （3）大數據分析，如多系統融合條件下的綜合數據分析等。

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25s，並具備對瓦斯湧出異常區域監控設備加速巡檢功能，在瓦斯超限時瓦斯超限區域監控設備的巡檢時間不超過10s；

（2）異地斷電時間不超過40s；

（3）備用電源能維持斷電後正常供電時間由2h提升到3h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維護1.5h時必須更換；

（4）突出、高瓦斯礦井的采掘工作麵甲烷傳感器的免調校周期不低於6個月。

（5）具有雙機熱備自動切換功能，切換時間不得超過5s。

（6）模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%。

（7）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

為有利於安全監管監察和企業安全管理，對采掘工作麵等重點區域的瓦斯超限、報警、斷電信息應進行加密存儲，采用如著名的加密算法MD5、RSA對數據進行加密。由國傢局指定加密密鑰，確保數據無法被破解篡改。

13．方便用戶使用、維護、培訓

軟件界麵友好，方便調用，強化幫助功能。

以上升級改造內容，對於新安裝的安全監控系統必須全部滿足；對於在用中的安全監控系統，可采取逐步推進、逐漸完善的方式，但經改造後的安全監控系統必須滿足升級改造的基本要求。新安裝及在用安全監控系統應滿足的基本要求見表1。

表1新安裝、升級改造後的在用系統應滿足的基本要求

四、技術實施方案

1.新標準發佈後，系統生產單位按照新要求進行產品設計和生產製造，並取得安全標志。煤礦新安裝的安全監控系統，必須滿足新要求。

2.在用安全監控系統，煤礦企業應依據相關標準規定在相關煤礦安全監控系統生產廠傢的協助下，製定升級改造方案，並實施改造，升級改造方案報煤礦企業報屬地省級煤礦安全監察機構。對於經評估後沒有改造價值的，應安裝新的安全監控系統。

3．在用安全監控系統的升級改造，可選擇采取以下方式：

（1）全部更換。

（2）按安標認可的配置進行部分更換。更換過程中涉及本安關聯的，應按照實際連接情況進行本安關聯評定，出具本安關聯評定報告；使用性能由生產單位保證。對已經進行本安關聯評定的同類情況，在其他礦井升級改造時不再進行。

（3）在用傳感器、分站升級過程中，如果僅涉及軟件更新，不涉及防爆性能，由生產單位自行試驗並保證。如果涉及防爆性能，改造後的設備需進行自身的防爆檢驗以及與所連接設備的本安關聯檢驗，出具關聯檢驗報告；使用性能由生產單位保證。以後同類情況不再進行關聯檢驗。

（4）升級改造過程中，通過增加數字轉換器以滿足全數字化要求的情況，應進行與所連接設備的關聯檢驗；使用性能由生產單位保證。

4．在試點改造的基礎上全麵推進升級改造工作。每傢生產單位安全監控系統升級改造試點結束後，應組織專傢評估，以總結經驗，發現共性、關鍵性問題，確保達到升級改造效果。