山西方向科技有限公司
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系統升級改造主要內容及方案此次系統升級改造所包含的內容，圍繞國家總局的指導性文件，共有13條主要功能
系統升級改造主要內容及方案
此次系統升級改造所包含的內容，圍繞國家總局的指導性文件，共有13條主要功能。
傳感器數字化
在分站至中心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳輸，實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展。
數字化通訊，主要是模擬量傳感器到分站之間實現數字化傳輸，即485/can/
Profibus總線，目前公司所有模擬量傳感器全部實現數字化傳輸，采用485總線。
增強抗電磁力
國家規定：靜電抗擾度3級試驗，評價等級為A（地面設備）；
電磁輻射抗擾度2級試驗，評價等級為A；
脈沖群抗擾度2級試驗，評價等級為A；
浪涌（沖擊）抗擾度交流電源端口3級、直流電源與信號端口2
級試驗，評價等級為B。
針對各類常見干擾所采取的措施主要是：應用吸能元件來吸收干擾產生的能量；抑制干擾產生的高電壓；增加電源隔離及儲能措施；使用專用的防護電路和器件，同時采用硬件濾波以及的軟件濾波算法進一步增強抗力。
KJ101X(A)與新標準對比
| 試驗項目 | 新標準要求 | KJ101X(A) |
| 靜電 | 地面設備3級靜電抗擾度試驗，評價等級為A； | 地面設備3級靜電抗擾度試驗，評價等級為A；優于國家標準。 |
| 脈沖群 | 2級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為A； | 3級脈沖群抗擾度試驗，評價等級為A； 優于國家標準。 |
| 浪涌 | 交流電源端口3級、直流電源與信號端口2級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級為B。 | 交流電源端口3級、直流電源與信號端口3級浪涌（沖擊）抗擾度試驗，評價等級為A。優于國家標準。 |
| 射頻抗擾度 | 2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級A。 | 2級電磁輻射抗擾度試驗，評價等級為A。滿足國家新標準 |
KJ101X(A)煤礦安全監控系統多項試驗均高于國家標準要求，并于2018年3月取得安標證書。
推廣應用*技術及裝備
推廣使用架構簡單系統以及激光、紅外等低功耗傳感器、自診斷型傳感器，鼓勵使用多參數傳感器。
突出礦井的采煤工作面進、回風巷，煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面回風流中，采區回風巷，總回風巷瓦斯傳感器推薦使用激光、紅外等全量程傳感器。突出、高瓦斯礦井的回風隅角建議采用無線傳感器。建議加裝粉塵監測設備。
公司激光甲烷傳感器和紅外甲烷傳感器研發起步早，從2008年開始研究紅外甲烷傳感器，歷時2年于2010年取得安標證書，激光甲烷于2015年取得安標證書。各項指標均滿足此次升級改造要求。
回采面回風巷及掘進面回風流加裝粉塵監測設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年我公司開始研究無線傳感器，現已具備無線激光甲烷等多種無線傳感器可選擇。
提升傳感器防護等級
將采掘面傳感器的防護等級由IP54提升到IP65。
目前我公司的采掘面使用的傳感器已達到要求。
完善報警、斷電等控制功能
系統實現分級報警，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，實施分級響應。各級別報警濃度值的設置可由煤礦企業根據相關法規標準和實際情況決定。
KJ101X(A)煤礦安全監控系統，根據瓦斯報警濃度、一氧化碳報警難度、持續時間實現多級報警，用戶可根據礦方實際情況配置報警值。可根據顏色區別報警級別，同時具有瓦斯異常變化識別及篩選功能，可將異常變化的瓦斯傳感器快速篩選出來并形成報表；軟件支持邏輯點報警功能，可根據用戶實際需求編輯開關量或模擬量測點，形成新的邏輯測點，并支持對邏輯測點報警或斷電設置；設計所有涉及斷電的測點均具有饋電功能，同時可根據具體斷電需求，實現通過分站完成交叉斷電功能，確保斷電的可靠性；軟件支持多個斷電點設置，可在緊急情況下實現區域斷電。
推行邏輯報警，根據巷道布置及瓦斯涌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、設置及維護，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。
該項標準參照了KJ101X(A)安全監控系統的組合報警功能提出，用戶可設定多組報警條件，實現具有邏輯關系的報警。
完善就地斷電功能，提高斷電的可靠性，并加強饋電狀態監測。
推行區域斷電，可由煤礦企業根據井下供電系統的實際情況進行設置。
KJ101X(A)實現特殊情況下，遠程本地，異地區域斷電，用戶可根據需要自行設定斷點區域。
支持多網多系統融合、應急聯動
實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。
多系統的融合可以采用地面方式，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。在地面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：視頻監測、無線通信、設備監測、車輛監測等。
安全監控系統提供了多系統數據融合及聯動功能，實現了多系統數據一張圖融合展示，提供編輯、分層、縮放、移動、測量等功能；實現在瓦斯超的聯動控制功能，通過人員定位無線通信二合一系統、應急廣播系統播放撤離信息，通過電力系統對相關設備進行斷電，對其他系統的融合及聯動可以根據礦方需要進行擴展。
多系統融合軟件平臺提出了統一和開放的《安全監控系統數據融合及聯動交互數據規范》。這里的統一性是指，所有需要和多系統融合軟件平臺進行融合和聯動的系統必須遵循該協議進行交互，而且該協議是多系統融合軟件平臺范圍內廣泛適用的，該協議可以向給第三方廠家公開。
安全監控系統實施多系統融合及聯動需要遵循以下幾點基本原則：
在項目實施時，以礦方為主導，協調各方；多系統融合軟件平臺積極提供相應的技術支持；第三方廠家積極配合，對接數據；多方共同調試；
按5號文要求本項目多系統融合及聯動涉及的系統是安全監控系統、人員定位監控系統、應急廣播系統。多系統融合軟件平臺在監控室提供網絡接口，其他子系統在接入平臺時需要的網絡及硬件設備由各子系統負責。
第三方廠家必須遵循《交互規范》與多系統融合軟件平臺進行交互；
多系統融合及聯動的交互接口為數據庫的存儲過程，該接口由多系統融合軟件平臺提供和維護，由第三方廠家主動調用進行融合和聯動；
基于《交互規范》，第三方廠家需保證上傳數據的準確性和及時性，保證聯動命令的正確執行；
基于《交互規范》，多系統融合軟件平臺保證已上傳數據展示的準確性和及時性，保證下發的聯動控制命令的準確性和及時性；
多系統聯動的觸發點（超限報警的監測點）的來源于安全監控系統，而不會來源于其他第三方系統；在應急聯動時，多系統融合軟件平臺只負責下發聯動控制命令及參數，具體的執行由子系統負責完成；
安全監控系統融合模式
多系統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：
| 比較項 | 井下融合 | 地面融合 |
| 井下網絡環境改造，支持井下系統間互聯互通 | 需要 | 不需要 |
| 井下各系統硬件設備改造 | 需要 | 不需要 |
| 井下不同廠家的設備之間通訊需要定制協議、統一通訊標準 | 需要 | 不需要 |
| 井下不同廠家的設備互聯互通需要進行安標關聯送檢、火花實驗等 | 需要 | 不需要 |
| 地面網絡環境改造，支持地面系統間互聯互通 | 需要 | 需要 |
| 地面軟件系統改造 | 需要 | 需要 |
| 實現管理員聯動控制確認過程 | 復雜 | 簡單 |
| 使用及維護 | 復雜 | 簡單 |
| 子系統間責任劃分 | 復雜 | 簡單 |
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濟性，牽涉的系統、硬件改造工作量更少，礦方的資金投入更小，使用和維護更方便，子系統間責任認定更簡單。因此本方案的多系統融合及聯動采用地面融合方式。
格式規范化
系統主干網應采用工業以太網。
分站至主干網之間宜采用工業以太網，也可采用RS485、CAN、LonWorks、Profibus。“十三五”末應采用工業以太網。
模擬量傳感器至分站的有線傳輸采用工業以太網、RS485、CAN；無線傳輸采用WaveMesh、Zigbee、Wi-Fi、RFID。
系統改造后支持聯網并按要求數據格式上傳。
KJ101X(A)安全監控系統拓撲圖如下，通過自主開發的多通道技術，可接入254臺分站，并且不增加系統的巡檢周期，不影響系統的實時性，保障特大型礦井的系統穩定運行。
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：
傳感器、控制器的設置及定義；
傳感器即插即用，支持類型識別，當出現中心站軟件定義的傳感器類型與實際掛接的傳感器類型不一致時，軟件能進行類型錯誤提示，同時不保存采集的異常數據；
傳感器故障識別，模擬量傳感器可識別元件異常，電路異常等典型故障并提示。
（2）模擬量傳感器維護、定期未標校提醒；
傳感器調校提醒，按照《煤礦安全規程》要求，甲烷傳感器應在15天進行一次調校，如果未按規定時間調校，軟件可進行提醒，并對傳感器調校過程中數據進行識別。
（3）控制器、電源箱等設備及通信網絡的工作狀態；
系統可實現防爆電源遠程監控。可實時、遠程了解電源箱運行狀況，顯示電源實時電壓、電流等工作狀態同時具有斷饋電功能。
（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。
KJ101X(A)安全監控系統提供自診斷管理軟件，可以對系統軟件的運行環境，包括操作系統、雙機熱備、數據庫及必要組件等軟件環境的診斷，CPU內存硬盤等硬件指標是否達到要求進行診斷。同時系統可以通過軟件對傳感器與分站的通信質量進行監測，可以分析出傳感器傳輸是否受到干擾等。
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）偽數據標注及異常數據分析；
傳感器標校數據分析：當傳感器進入標校時，系統能夠自動識別并標記，當標校結束后能自動恢復標記，軟件中可對標校期間的數據與正常采樣進行區分。
異常數據分析：系統能夠自動識別運行過程中的突變數據，按照值或斜率變化進行識別，變化級別可設置，實現了對瓦斯突變和火災的預報警。
（2）瓦斯涌出、火災等的預測預警；
瓦斯涌出與火災等預測預警，系統所用的設備，與安全監控系統兼容。針對此次新標準的升級改造，只需要對上述系統進行融合，即可滿足標準的要求。
（3）大數據分析，如多系統融合條件下的綜合數據分析等；
系統可根據用戶設置的多項組合篩選條件，對長期的歷史數據進行篩選和分析。
（4）可與煤礦安全監控系統檢查分析工具對接數據。
具備數據對接接口。
提升系統性能指標
系統巡檢周期不超過20s；
KJ101X(A)系統巡檢時間不大于10s。
異地斷電時間不超過40s；
系統可通過軟件實現異地斷電，最短可縮至5S。
備用電源能維持斷電后正常供電時間由2h提升到4h，更換電池要求由僅能維持1h時必須更換，提高到僅能維持2h時必須更換；
KJ101X(A)系統供電電源可達4h，同時具有遠程監測功能。
無工頻變壓器，可直接接入交流85-792V，無須切換抽頭，可自動適應電壓等級變化；
可實時、遠程了解電源箱運行狀況，顯示電源實時電壓、電流等工作狀態同時具有斷饋電功能；
大容量高密度電池組，提升續航力。
具有雙機熱備自動切換功能；
KJ101X(B)系統雙機熱備具備手動和自動切換功能，切換時間不大于1min。
模擬量傳輸處理誤差不超過0.5%；
實施數字化傳輸后，。
分站的遠程本安供電距離（在設計工況條件下）實行分級管理，分別為2km、3km、6km。
通過提高本安供電電壓至24V，傳感器支持DC24V工作，同時傳感器采用低功耗MCU、傳感元件模塊化設計理念使得電源到傳感器的距離可以高達6Km。
增加加密存儲要求
為有利于安全監管監察和企業安全管理，對采掘工作面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MD5、RSA加密算法對數據進行加密，確保數據無法被破解篡改。
KJ101X(A)系統系統對密采數據進行了備份，并采用RSA算法進行加密，加密數據只有通過方可解密，非用戶無法訪問和修改數據。在需要恢復數據，或者對監控數據進行核查時，可使解密后的數據。
方便用戶使用、維護、培訓
軟件界面友好，方便調用，強化幫助功能。
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