武 奴 顺

（1.山西临县华烨煤业有限公司,山西 吕梁033200；2.吕梁学院，山西 吕梁033200）

0 引言

针对山西临县华烨煤业有限公司安全监控系统的现状和需求，针对改造前山西临县华烨煤业有限公司面临问题：安全监控系统传输光缆与矿井巷道范围内所控制的安全监控分站进行单链路串联传输，这种单链路串联传输的方式，如果有一点传输链路故障或者增加删除监控分站，就会导致整个数据传输链路中断，保障整个链路不出现故障点是非常困难的，导致这种单链路串联方式可靠性低，系统不稳定。

1 华烨概况及监控系统分站与环网链路传输技改沿革

山西临县华烨煤业有限公司位于临县林家坪镇滴水局村南，北距临县县城57km，行政区划属临县林家坪镇管辖。矿区临近有离（石）-碛（口）公路通过，矿区距离石市区30km，于离石市区附近与临（县）-太（原）干线公路连接。矿井井田南北宽3.75km，东西长2.38km，井田面积6.971km2。煤矿产能：120万t/a；瓦斯等级：高瓦斯。

华烨煤矿目前在用的安全监控系统为中煤科工集团重庆研究院有限公司生产的K J90S型安全监控系统。系统自2018升级以后，全部设备防护等级已达到I P65，实现数字化传输，并具有融合人员定位系统与广播系统的接口，但目前分站之间串联传输，任何一点故障都会导致系统瘫痪，系统稳定性很差。目前系统数据采用光缆传输符合《煤矿安全监控系统升级改造技术方案（煤安监函[2016]5号）》通知要求的主干传输采用环网传输的要求。

华烨煤业有限公司根据国家能源局、国家矿山安全监察局有关智能化煤矿建设的有关要求[1～2]，中华人民共和国应急管理部4号令《煤矿重大事故隐患判定标准》及《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号文的要求，在2021年对矿井安全监控系统进行了全面环网传输方式技术改进。满足了2016年版《煤矿安全规程》[3]和相关安全生产行业标准[4～5]对煤矿安全监控系统的相关要求。

2 技术改进方法的实施

2.1 技术改进前监控数据传输模式

在改造前期，延用了传统安全监控系统的环网设备进行数据传输。井下环网交换机到安全监控分站之间采用RS485传输光缆传输方式，一条光缆连接多台分站。传输光缆一旦发生故障或者增加删除监控分站，将影响多台安全监控分站数据传输。

在井下3个变电所设置了3台重庆煤科院生产的K JJ103型环网交换机，3台环网交换机互相通过光缆连接，再由中央变电所环网交换机支出2条光缆从不同井口传输至地面中心站，从而形成井下安全监控环网。井下环网交换机通过RS485转换模块，利用传输光缆与区域内每台安全监控分站进行单链路串联传输。在实际使用中发现，这种传输方式存在可靠性低的弊端，虽然井下3台环网交换机中可以实现某一交换机断开不影响实际数据传输，但是采用RS485单链路串联传输的安全监控分站，只要其中一段传输光缆出现或者增加删除监控分站，那么故障光缆后面所接的全部安全监控分站就处于中断传输状态。这就造成了各类传感器将实时数据不能及时上传到地面中心站，不仅影响范围大、还不能及时掌握井下各类传感器的实时数据，从而不能保证煤矿的安全生产。在这种状况下，就必须解决这单一故障而影响多台瓦斯监控分站正常传输的问题。在确保数据传输稳定的前提下，打破这种局限性，大胆的对井下安全监控系统分站与环网传输方式进行了技术改进。

改进前：井下环网交换机到安全监控分站之间采用RS485传输光缆传输方式，一条光缆连接多台分站，具体传输系统见图1所示。传输光缆一旦发生故障或者增加减少分站时，将影响多台安全监控分站数据传输。

图1 改进前井下监控数据传输示意图

2.2 技术改进后监控数据传输模式

改进后：井上下环网交换机到安全监控分站之间采用双链路冗余环网组网的先进传输模式进行数据传输。涉及2种交换机，分别为K J90-F16（B）和K JJ18（A），K JJ18（A）交换机主干网为千兆传输，K JJ18（A）交换机与分站组网为百兆传输，K J90-F16(B)交换机置于分站网为百兆传输。具体改进后井下监控数据传输见图2所示。

图2 改进后井下监控数据传输示意图

3 改进后方法的实施

井上设置了2台网络交换机，井下中央变电所设置2台,4#煤一采区变电所设置1台,4#煤二采区设置1台，K JJ18（A）型环网交换机，6台环网交换机互相通过光缆连接，再由井下中央变电所2台环网交换机支出2条光缆从不同井口传输至地面中心站，从而形成井上下安全监控系统环网。

4#煤一采区瓦斯监控分站距离比较近比较集中，由4#煤一采区变电所K JJ18A交换机引出一条网线连接变电所K JJ90-F16（B）型分站在由变电所K JJ90-F16(B)型引出一条光缆走4#煤一采区轨道巷采用'手拉手式'方式连接4105回风、4105运输、4106运输、4106回风走4#一采区运输巷回到中央变电所K JJ18A交换机用网线连接组成小环网互联互通，使用这种方式如果有任意一链路或者一点发生故障都会走备链路正常传输瓦斯监控实时数据，不影响网络正常传输。

4#煤二采区瓦斯监控分站比较分散距离又远，由4#二采区变电所K JJ18A交换机用光缆连接4#煤二采区K JJ90-F16（B）、再由4#煤二采区变电所K JJ90-F16（B）用光缆走4#煤二采区运输巷采用“手拉手式”方式连接4#煤二采区水仓、5201回风、5201运输、4#煤二采区移动救生舱回到4#煤二采区变电所K JJ18A交换机组成小环网互联互通。使用这种方式如果有任意一链路或者一点发生故障都会走备链路正常传输瓦斯监控实时数据，不影响网络正常传输。

4 技术改造后的优势

1）通过以上环形式网络连接可以规避传统级联式网络连接带来的'一点断全网断'的隐患，极大地提高了网络稳定性。

2）增加了瓦斯监控分站组网的备用环网链路，完全杜绝了单条传输链路故障或者增加删除监控分站时不能及时将实时数据上传到地面中心站的问题，解决了安全监控系统运行不正常就是重大隐患的问题。

3）实现井下采掘工作面及其它地点涉及的各类传感器实时数据持续稳定上传，全面保障了矿井的安全生产。

4）改进安全监控环网传输方式后，既使用新技术又使用了新工艺，光缆保护介质稳定、不易损坏，完全杜绝了井下瓦斯监控分站因传输链路故障引起数据中断的时间。

5 结论

华烨煤矿对瓦斯监控系统分站与环网链路传输技术改进后，保障了井下采掘工作面及其它地点涉及的各类传感器实时数据能够及时有效的传输到地面中心站，减少了因安全监控系统故障导致煤矿停产而造成的经济损失。为井下人员安全生产提供了可靠的安全保障，另一方面保障了矿井的安全生产，减少了井下安全监控分站链路中断的故障率，杜绝了因安全监控系统故障失控而引发的瓦斯爆炸事故。