KJ90NB瓦斯监控系统的应用分析|煤矿瓦斯监控系统

摘 要本文重点介绍了KJ90NB型瓦斯监控系统的功能及特点,并对其在使用中出现的几个主要问题进行了系统分析，针对问题产生的原因, 并结合现场实践提出了解决办法。关键词瓦斯监控系统；KJ90NB；系统维护
1、概述
寺河矿是晋城无烟煤矿业集团有限责任公司下属的生产矿井，矿井属于高瓦斯矿井。寺河矿装备了KJ90NB型瓦斯监控系统，系统检测数据及时，断电功能可靠，有效的提高了我矿井下的安全性。
KJ90NB型瓦斯监控系统主要用于连续监测井下各种环境参数及设备开停状态，如瓦斯、风速、负压、温度和CO等参数,当瓦斯超限时能在监控机上发出报警信息，并自动切断本地瓦斯超限区域电气设备的电源，实现风电和瓦斯电双闭锁，另外还可以对监测到的数据进行实时处理，自动生成各类报表及时为地面和井下的生产、管理人员提供工作面生产及安全信息，是一套功能完善的瓦斯监测系统。
2、KJ90NB系统工作原理
21系统组成
安全监控系统由主备机、终端、打印机、交换机、分站、传感器、执行器(含断电器、声光报警器)、电源箱、电缆、接线盒、避雷器和其它必要设备组成。
22工作原理
(1)传感器将被测物理量（瓦斯、风速、温度等）转换为电信号，经传输电缆将信号送入监控分站系统进行处理，然后再将处理后的信息传送至地面中心站，经监控主机对信号进行处理，发出相应的控制信号后再送给监控分站控制开关，实现系统的断电及报警功能。
(2)监控分站系统为本系统数据釆集的第一级处理单位，是一种数据釆集和控制装置，井下分站可以连续监测井下的各种环境参数及设备开停状态，并将瓦斯、负压、风速和CO等环境参数传送给地面监控主机，同时还执行监控主机发送的各种命令。
(3)数据传输。系统采用“工业以太网+485总线”网络结构，实现多主并发通讯方式进行通讯，提高了系统容量并缩短系统的巡检周期。
23系统功能
(1)数据采集和存储。数据采集包括井下各个监控地点的信息、实时数据和历史数据,采集的监测数据统一保存在中心数据服务器中，矿各单位等相关终端用户可以随时查看系统的运行情况，查看各个地点监测的实时数据。
(2)数据报表与查询。自定义查询各种监测设备的使用数量统计，支持事件统计功能，如统计各单位在指定时间段内的报警、断电次数和报警累计时间。
(3)数据显示。支持实时数据实时显示和历史数据生成曲线等功能。
(4)报警。系统在对各种瓦斯监测数据进行分析处理的基础上，对瓦斯超限及传感器逻辑关系不符合可能出现的瓦斯安全隐患提供实时报警。
(5)统计分析。根据用户的需要，系统可采用报表和曲线两种方式进行统计分析。
(6)数据上传。根据管理要求，将瓦斯实时数据与集团公司联网。
3、KJ90NB系统现场应用及问题处理
31供电管理
（1）中心站供电
系统中心站是整个系统的核心，供电稳定尤其关键，中心站供电按照两路市电+在线UPS电源三路电源设置，安装可靠的防雷接地设备，为中心站服务器等设备供电。服务器采用冗余电源供电，且使用专用供电线路及防雷插座，保证在一路电源掉电时不停机。
在使用过程中出现过因使用带有漏电保护的断路器，在交流电源停电，后备电源切换时出现有漏电保护的断路器跳闸故障，更换普通断路器后正常运行。
（2）井下分站供电
井下监测分站供电严禁接在断电范围内，在工作面及变电所安装双电源自动切换供电设备，采用双回路电源给分站供电。
在使用中出现过由于井下电网电压波动或停送电过程中瞬时电流较大，烧毁分站电源保险管的故障。针对这种情况将井下分站电源保险管跟换为具有延时特性的保险管，此类故障不再发生。
32中心站软件
监控主备机采用DELL R710系列服务器，运行过程中 *** 作系统软件未出现过故障，但监控软件长时间运行后出现 *** 作反应速度慢的现象。经过观察试验，每半月对监控软件进行一次重新启动，能够有效避免反应慢的问题。
33监控分站运行
井下监控分站在保证供电正常的情况下，能够正常稳定运行。寺河矿整个系统投入运行三年来，出现过一次分站程序运行出错引起的传感器误报警。后对监控分站采取每月停电复位一次的措施后，分站运行未出现过故障。
34传感器误报警
由于井下使用环境恶劣且现场条件复杂，传感器在现场使用不当容易出现误报警等现象。主要原因有：
（1）在掘进头和工作面线路经常挪动，引起传感器磕碰、尾线接头松动等问题，可能出现误报警。
（2）由于井下环境比较复杂，有时传感器或接线盒进水也可能出现误报警。
（3）当为监测分站或瓦斯传感器供电的电源发生故障或有较大的波动时，偶尔会产生误值。
（4）有部分瓦斯传感器由于个别电子元器件原因，当为其接通电源时，在送电瞬间会产生一个高值。
（5）目前煤矿机械化程度很高，各种大功率设备、变频控制技术的广泛应用，由此而引起的强电场、强磁场会对传输线路产生干扰。
主要采取措施有：
（1）使用传感器保护架，对传感器及尾线接口进行保护。
（2）加强现场标准化管理，对传感器、接线盒、线路吊挂到位，经常进行巡检。
（3）为监测监控设备提供专用电源和开关，从而确保监测监控系统供电的可靠性、稳定性。
（4）加强传感器校验及维修工作，严格控制传感器使用周期。现场对传感器进行定点挂牌管理，出现过问题的传感器及时返厂维修。
（5）井下传感器信号传输主要采用频率型信号，同时采用屏蔽电缆进行连接。
4、系统改进方向
41监控软件
目前国内主要厂家的瓦斯监控系统软件均为数据通讯、显示、处理、存储一体式结构，由于软件结构问题在实际运行过程中会出现运行效率下降，软件反应速度慢等情况。应该对系统软件结构进行优化，保证软件的正常稳定运行。
42监测分站
（1）分站测点容量增加
目前监测分站输入容量一般为16路端口，随着井下需要监测的设备及参数增多，一台分站不能满足使用，应该考虑增加分站容量。
（2）分站控制模块升级
瓦斯监测分站主要使用单片机作为核心进行数据处理，目前工业PLC控制器已经普及应用，应该工业PLC控制器引入瓦斯监控分站作为核心处理器，加强分站的处理速度并提高扩展功能。
（3）显示功能
目前常用分站主要采用一组7段数码管轮流显示分站运行信息，存在信息显示速度慢、不直观的问题。对于现场使用来说建议配备大屏显示，同时将分站运行情况集中进行显示。
43传感器
传感器的稳定性和可靠性是煤矿监测监控系统能正确反映被测环境和设备参数的关键技术和产品。目前国内生产的传感器在使用寿命、调校周期、稳定性和可靠性方面与国外同类产品相比还有很大差距，需要不断提高传感器的性能指标。
5、结语
近年来,随着现代化管理意识的增强和以计算机为核心的煤矿监测监控技术的日益成熟，安全监测监控系统在全国各类矿井中已得到广泛的应用。但是，在实际使用过程中，由于技术原因、管理原因、 *** 作原因等多种主客观因素，使得监测监控系统在使用过程中出现了各种各样的问题。当然，这些问题大部分都是偶然的、突发的，而且能够通过管理手段来解决。但是，也有一些问题是由于设计缺陷或现场条件变化多端带来的，且不能通过现场管理来解决，这就需要生产厂家不断进行技术改进。

1、风能太阳能方面。张北风能资源丰富，不限电条件下年平均利用小时可达3000小时。太阳能资源富集，按常年数据分析，常规多晶（单晶）光伏组件采用固定支架方式，年均可利用小时数1700小时以上；采用英利熊猫双面双玻组件和跟踪支架系统，年均利用小时可达202117小时。风能、太阳能资源均属国家二类优质资源区，享受着“一类地区的资源、二类地区的电价”，是全国新能源开发利用条件最好的地区之一。
2、土地资源方面。张北县域面积广阔、地势平坦，共4185平方公里，位居全市土地面积第二大县，土地类型丰富，适宜常规电站、复合型电站等多种能源开发项目建设。
3、电网条件方面。相继投运张北-雄安1000千伏特高压输变电工程、±500千伏张北柔性直流电网试验示范工程，电网结构和电力外送能力得到显著增强。技术上创造12项世界第一的张北柔性直流电网工程，自从2020年投运后，已助力26个冬奥场馆实现了100%清洁能源供应。
4、科技支撑方面。国家风光储输示范工程是世界上规模最大，集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源项目，荣获第四届中国工业大奖；国家能源大型风电并网研发（实验）中心张北风电试验基地已成为我国大规模新能源接入后电力系统安全稳定运行的技术试验平台，成为展示我国新能源技术最新成果的窗口。
5、就地消纳能力方面。张北气候冷凉，符合国际先进数据中心自然冷却方式的理想条件，PUE值（数据中心总设备能耗/IT设备能耗）小于12，是目前全国最低（PUE全国平均数值2），服务器上架数量已达38万台（用电需求将近152亿度），预计到2025年服务器上架数量可突破200万台（用电需求超过80亿度）。

---