摘要：本篇文章详细的阐述了 KJ90NA 型矿井监控系统的构成、工作原理及特点，详细介绍了其主要设备，从而得出其优势所在。并分析了系统在煤矿井下釆掘工作面各回风巷等生产环境监测及信息管理中的实际作用，为有效预防事故发生提供了保证。
        关键词：KJ90NA；安全监控技术；唐公沟煤矿；安全生产；
       
        引言
        80年代以来,我国煤矿监控系统己经完成了从引进、消化到自主开发的全过程,但是由于煤矿长期粗放经营和国家在煤矿信息技术应用上投入不足,前煤矿行业安全生产软硬件研发和服务保障系统仍然相对滞后,有关生产、管理的自动化与信息化水平相对较低,难以满足煤矿安全生产的需求和技术升级的需要[1]。2010年政府出台了《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》,强调建设并完善能源行业安全避险“六大系统”。当前国内大部分煤矿的安全生产监控系统普遍采用的是有线局域网通讯方式及现场监控模式[2]。史国勇介绍了KJ86煤矿安全生产监测监控系统在四台煤矿的应用[3]，田金泽介绍了森透里昂监测监控系统在煤矿中的应用[4]，宁宗柱介绍了安全供电监测监控系统在谢一煤矿中的应用[5]。
        1 矿井及KJ90NA型系统简介
        唐公沟煤矿生产能力60万t/a，属于低瓦斯矿井，煤尘无爆炸危险性，属于不易自然煤层。按照《煤矿安全规程》的规定，为确保煤矿安全、高效生产，设计采用现有的一套矿井安全生产监控设备KJ90NA进行完善，对井下生产环境各类安全参数及矿井主要生产设备运行状态进行监测监控，实时采集数据、传输、处理、显示和记录，为有关人员及时准确全面了解掌握井下生产环境状况，达到对各类灾害的早期预测并采取安全措施，防止事故的发生。
        KJ90型煤矿监控系统是煤科总院重庆分院在吸收国内外各种煤矿监控系统优点的基础上研制开发的,并在实际推广应用中不断进行了完善和发展,目前已发展到第四代。该系统1994年获得四川省科技进步三等奖,是煤炭部首批定点生产的监控系统之一,已在阳泉、邢台、淮北、西山、盘江、七台河等局矿推广30多套,它以其技术的先进性和实用性深受煤矿用户的欢迎。
        2 KJ90NA型煤矿综合监控系统的组成和功能
        2.1系统的组成
        KJ90NA型煤矿综合监控系统主要由地面中心站、实时多屏多画面系统、图型工作站、多媒体远程终端、网络系统设备、数据传输接口装置、井下系列化监控分站以及系列化矿用环境安全参数监测、生产监控等传感器、控制器、电源等组成。地面中心站的主要功能是集中、连续地对地面及井下各种环境参数、工况参数和监测子系统的信息进行实时采集、分析处理、动态显示、统计存储、超限报警、断电控制和统计报表的查询、打印,与此同时还可作为局级网络的二级子网络与之实现远程互联。KG9301型温度传感器采用半导体感温原理,适用于煤矿井下及地面较恶劣条件下的温度监测,能就地以数字方式显示监测的温度值,并将其转换成模拟信号输送到分站及地面中心站,实现实时遥测。KTC-90型开停传感器适用于煤矿等具有瓦斯、煤尘爆炸危险场所的各种机电设备(如采煤机、运输机、局扇、水泵等)开/停状态的连续实时监测。灵敏度高、抗干扰能力强,可输出多种信号制。CW-1型风速传感器采用超声压电原理,无转动部件。测量精度高、范围宽、检出量不受环境温度、气压、粉尘影响,具有就地显示和输出标准信号的功能。KG8005(KG8005A)型亚微粒子烟雾传感器,是国内首创、达到国际先进水平的最新烟雾传感器，能早期、准确、及时预报自然发火及各种皮带火灾。KG9501风流压力传感器用于煤矿井下巷道及瓦斯抽放管道负压或绝对压力的监测及老塘漏风、隔墙密闭质量的连续监测。
        2.2系统的主要功能
        (1)具有最小实时数据存储间隔为1s的数据密采功能。
        (2)具有实时多屏多画面显示,最多可带显示器16台,并可配接大屏幕液晶投影系统。
        (3)地面中心站的监控信息和工业监控图像可通过射频、视频驱动系统进入闭路电视系统。
        (4)具有可通过AV端子输出到电视机上的多媒体远程终端,在配有工业电视系统时,可就地对远程摄像头的各种动作进行控制。在插放VCD的同时,用户可随时查看KJ90系统的运行状态及监视信息。
        (5)系统拥有可独立工作的大、中、小型系列化分站。
        (6)系统具有独特的三级断电功能,可进行传感器就地断电、分站程控断电、中心站手控断电和分站之间的交叉断电。
        (7)可挂接火灾监测系统、瓦斯抽放监测系统、电网监测系统、通风机在线监测系统;监测网在地面还可以与矿的财务、房屋等管理计算机相联,与上级(局级)计算机网相联形成矿内的监测管理网。
        (8)通过电话线,具有远程诊断功能。
        (9)系统可接分站64个,传输距离20km,传输方式为基带、差分移相键控。
        3  KJ90NA型煤矿综合监控系统在唐公沟煤矿的应用
        3.1唐公沟煤矿安全生产监控系统选择原则
        ① 设计选型以井下安全生产环境参数监控为主，并对地面、井下主要生产设备运行状态进行监测。
        ② 设计选择具有可靠性、先进性、扩展性、抗干扰性的设备，适应矿井岩深、扩建、发展的可变性。
        ③ 结合矿井实际，操作简单，经济适用。
        3.2  KJ90NA型煤矿安全生产监控系统的功能
            ① 对井下生产环境安全参数连续监测监控，其环境安全参数主要有：瓦斯、风速、主要风门开闭状态、通风机风硐负压等，当采掘工作面瓦斯浓度达到1.0%是声光报警，达到1.5%是切断电源，<1。0%时复电。
        ② 对主要生产设备运行状态连续监测，如：刮板输送机、胶带输送机、局扇、主排水泵、地面通风机、主副井提升机等。
        ③ 对供电状态连续监测，地面变电所、井下中央变电所配电装置电压、电流及装置运行状态进行连续监测。
        ④ 井下分站具有风电瓦斯闭锁功能。
        3.3  唐公沟煤矿监控系统配置
           1）安全生产监控地面中心站
           地面中心站设在调度楼内，站内设备配置：装备2台原有的监控主机（一主一备，设置防火墙），显示器两台，服务器一台，网络交换机，不间断电源一台，雷击保护装置一台，系统软件一套，录音电话、打印机两台、传真机、消防设备和声光保健箱。
        2）传输系统
        监控主机通过网络交换机接入广域网与上一级监控中心连接。三级联网线路：该矿监控中心到神东煤炭集团公司采用广电光缆。传输干线选择矿用屏蔽四芯阻燃通信电缆，数字传输信号通过分站接到各传感器上，井下系统干线由地面中心站经副立井井筒敷设至井下各分站，地面、副立井井筒及井下巷道中干线电缆选型：MHYVP1×4×7/0.37型矿用阻燃通信电缆。
        3）分站布置
        该矿共设置7个监控分站。地面布置设置在地面主通风机房、带式输送机井口房共2个监控分站，井下设置中央变电所、主斜井井底、采区变电所、3001首采工作面、顺槽掘进工作面共5个监控分站。
        4）传感器
        ① 地面分站传感器的布置
        回风立井风机房：主扇风硐设置负压传感器；1号主扇电机（一级）、1号主扇电机（二级）、2号主扇电机（一级）、2号主扇电机（二级）设置开停传感器；安全出口风门处设置风门传感器。
        带式输送机井口房：主斜井胶带输送机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；原煤转载带式输送机筒10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；上篩带式输送机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；大块上仓带式输送机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；中块上仓带式输送机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；末煤上仓带式输送机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器。
        ② 井下分站传感器的布置
        中央变电所设置温度传感器；中央水泵房主排水泵房1#排水泵、2#排水泵、3#排水泵、分别设置开停传感器；一采区胶带大巷皮带机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；上仓斜巷皮带机滚筒下风侧10-15m处分别设置CO传感器和烟雾传感器；井下总回风大巷测风处设甲烷传感器、CO传感器和风速传感器。
        3101首采工作面：回采工作面上隅角、回风顺槽距工作面<10cm、回风顺槽距回风大巷口10-15m设置甲烷传感器；回采工作面上隅角、回风顺槽距工作面<10cm设置CO传感器；回采工作面设置温度传感器；运输顺槽皮带滚筒下风侧10-15m分别设置CO传感器和烟雾传感器；回采工作面刮板机回路动力开关设置馈电断电器；工作面采煤机回路动力开关设置馈电断电器；一采区轨道巷与工作面回风顺槽联络风门处设置风门传感器。
        主斜井井底：井底煤仓上方设置甲烷传感器、井底煤仓各类运煤设备动力开关设置馈电传感器；井下一采区回风大巷测风站设置甲烷传感器、CO传感器和风速传感器。
        采区变电所：运输顺槽掘进工作面<5m、运输顺槽掘进工作面距回风联络巷口10-15m设置甲烷传感器；运输顺槽掘进工作面风筒末端设置风筒传感器；运输顺槽掘进工作面1#局扇一、二级，2#局扇一、二设置开停传感器；运输顺槽掘进工作面动力总开关设置馈电断电器；掘进工作面皮带滚筒下风侧10-15m设置CO传感器和烟雾传感器；乳化液泵站设置温度传感器，采区变电所设置温度传感器；采区水泵房主排水泵房1#排水泵、2#排水泵分别设置开停传感器。
        顺槽掘进工作面：回风顺槽掘进工作面<5m、回风顺槽掘进工作面距回风联络巷口10-15m设置甲烷传感器；回风顺槽掘进工作面风筒末端设置风筒传感器；回风顺槽掘进工作面1#局扇一、二级，2#局扇一、二设置开停传感器；回风顺槽掘进工作面动力总开关设置馈电断电器；掘进工作面皮带滚筒下风侧10-15m设置CO传感器和烟雾传感器。
        采煤机、综掘机设置机载式甲烷断电仪。
        3.4 井下人员考勤定位监控系统、产量监控系统
        为确保煤矿井下作业人员安全，自动检测下井时间、路径、作业地点等相关信息，设计采用现有的KJ151型井下人员定位跟踪管理及考勤管理系统。由地面监控室、传输系统、井下定位分站及无线信息采集设备组成。
        地面监控室配置主机台，服务器1台，数据传输接口1台，打印机1台，显示器1台，机房避雷器1台，不间断电源1台，监控系统软件1套。
        4 结束语
        KJ90NA型煤矿综合监控系统集环境监测、生产监控、网络化管理、图像监视为一体,能挂接瓦斯抽放、火灾监测等多种子系统。结构新颖,配置灵活,工作可靠,具有很高的性能价格比。
        系统在唐公沟煤矿工作面实际应用中多次探测到高瓦斯、高 CO 区域，由于及时釆取了应急措施，避免了重大安全事故的发生，特别是与井下人员定位系统连接时，可以使地面管理人员随时了解井下人员情况，大大提高了煤矿的现代化管理水平。
        KJ90 NA型矿井综合监控系统比人工探测仪探测的数据更及时、可靠，处理速度更快，杜绝了漏检的安全隐患，极大地提高了煤矿井下的安全性，同时又改变了传统煤矿企业的瓦斯管理模式，使原有的分散、就地监测更新为集中监测，并且减轻了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。另外，煤矿主要领导和相关职能科室也可随时查看井下各环节的瓦斯情况，有效预防事故的发生，为管理和决策提供了科学、可靠、快速的依据。
       
       
        参考文献
        [1] 李继林..煤矿安全监控系统的现状与发展趋势[J]..煤炭技术，2008年11月
        [2] 潘彦妮.基于Web的煤矿安全检测、监控及管理系统软件实现[D],山东大学.
        [3] 史国勇.KJ86煤矿安全生产监测监控系统在四台煤矿的应用[J].煤炭技术，2006,25（11）：63-65..
        [4] 田金泽等. 森透里昂监测监控系统在煤矿中的应用[J].煤炭技术，2006,25（2）：63-65.
        [5] 宁宗柱等.安全供电监测监控系统在煤矿中的应用[J]. 中国电工技术学会煤矿电工专业委员会论文集，110-112.