摘要：近年来，随着中国对煤矿安全生产监管的严格要求，中国的煤矿生产单位均已安装了安全监控系统。这些监测系统在防止和减少煤矿事故的发生方面发挥了重要作用。煤矿生产过程中的预警功能极大地保证了矿井安全生产和员工的人身安全。然而,系统的稳定性和可靠性是需要改进的,所以煤矿安全监测监控系统技术改造具有重要意义。
关键词：煤矿安全；监控系统；升级改造；关键技术
1煤矿安全监控系统在实际应用过程中的问题
1.1传感器性能、供电缺乏稳定性
①传感器性能会受到影响，呈现出严重不稳定的状态。在实际应用过程中,一旦传感器进水或受到剧烈振动的影响,输出信号容易缺乏真实性和有效性。同时,由于矿井井下相对较小的区域,可能有复杂强电场的生成,从而形成磁场干扰的现象,这将使一些传感器容易错误、误报。在严重的情况下,甚至正常工作是不可能的。在这一特定类型的情况下,传感器无法正常工作和有效监测。例如,在环境中甲烷和一氧化碳,所使用的传感器通过频率信号或电流信号传输通信,这将导致传感器的整体稳定性差。缺乏稳定的传感器供电。在煤矿开采的实际过程中,由于恶劣的工作环境和生产环境的限制,传感器的安设工作都将受不同程度的制约。因此,电源的安全供电距离就显的尤为重要。在这种状态下,如果安全供电的距离超过了基本的极限值,线路上的电压降和干扰将变得越来越大。这可能会导致传感器无法正常启动和操作,严重情况下会导致传感器的频繁重启或误报，影响矿井的安全生产。
1.2安全监控系统技术水平不足
目前,煤矿安全监控系统的内部数据传输协议和各类设备的物理接口协议很完全统一。不同的操作系统不能实现与通信协议的兼容性。当制造商建立安全监控系统,数据传输设备本身是非常可怜的互换性。这不仅会导致安全监控系统在实际应用过程中不能充分发挥其作用。而且还使系统容易出现的问题,增加维护的工作量和成本。
2煤矿安全监控系统升级改造关键技术分析
2.1新型数字传感器技术
在分析了现阶段煤矿安全监测系统实际应用中存在的问题后，可以得出结论，在实际应用过程中传感器的总体稳定性容易受到影响。传感器不稳定的主要原因之一是缺乏传感器技术。为了应对这种现象，当使用激光甲烷传感器时，该装置选择使用可调半导体激光光谱，可有效地避免传感器中毒和水的影响。由于半导体激光器本身的波长具有可调节的特性，在实际应用中，它可以直接控制输出电流的特定变化，也可以在一堆气体吸收峰附近进行扫描分析，所以从中获得待检测气体的特征吸收光谱，并对气体进行科学合理的测量。在实际应用中，激光甲烷传感器不受任何气体的影响，因此即使在有大量灰尘和潮湿环境的恶劣条件下，整体测量效果也很好，可以保证测量数据的准确性、真实性和有效性。在传输过程中，传感器信号可以通过RS485和CAN总线直接以数字方式传输。除了有效的实时数字检测外，传感器诊断或校准数据也可以一起传输。传感器在具体使用过程中，可以将其整体防护等级进行有效提升到IP65，同时将其防爆型式提高到ia，这样能够最大限度保证满足工作面对本质安全设备提出的一系列要求。
2.2多系统数据融合技术
多系统数据井下融合技术在实际应用过程中，其基本流程如图1所示。
根据图1中显示的内容分析,在实际应用过程中，多系统数据融合主要是通过使用ARM处理器,实现以太网接口,RS485接口,可以实现大容量存储。多系统数据融合技术可以将处理传感器和执行器的各种系统, 通过RS485和CAN总线直接连接到中心站。在具体操作过程中,该数据融合系统可以有效地控制各系统设备的数据通信链路的有效运行。与此同时,这些数据可以直接发送到业务单元,每个业务单元可以结合实际情况,根据主人的基本要求,实现科学合理的配置和处置工作。同时, 数据融合系统数据的集成可以实现最大限度地通过有效配置和使用的数据在不同服务主机。例如,气体已经超过极限值时,警报可以发挥良好的作用,警告相关人员在相关领域。在实际的应用过程中, 中心站也可以使用以太网和其他接口,使每项业务数据真正有效地传输到相应的主机。
3升级改造实施过程
3.1对安全监控系统的主要设备进行升级
矿井中使用的模拟传感器可以通过添加数模转换模块来执行智能数字传输功能。但是，“煤矿安全监测系统更新改造技术方案”规定，传感器的防护等级从IP54升至IP65，因此有必要更换所有传感器。数字传输传感器，具有类型、状态、故障自动识别和校准状态识别提醒。优先考虑使用全量程传感器，例如激光和红外线。在更新之前，从传感器到分站的传输主要使用频率信号传输，信号稳定性差，传输距离短。此更新要求使用RS485 / CAN总线模式将传感器到分站的传输模式更新为数字传输，因此必须更换所有分站。
3.2对安全监控系统传输网络进行改造
虽然地下矿山已建立地下工业以太网，但其覆盖范围相对较小，交换机性能无法满足整个矿井监测系统的更新要求。同时，为避免安全监控系统传输中地下工业以太网维护，故障等因素的影响，确保安全监控系统传输的稳定性，应当建立安全监控专用网络使用千兆或万兆网络交换机。
3.3建立应急联动系统
以安全监控系统为主体，在地面建立统一平台，将人员定位监控，应急广播和调度通信等系统等系统进行有效集成。通过与相关系统制造商沟通，打开接口协议以执行融合和链接功能。建立应急联动系统时，更新原始软件系统并改善新设备与新系统之间的连接。同时，积极联系定位人员、应急广播和调度通信系统厂家，开放数据端口，实现多个系统的集成。
3.3全面推进系统升级
通过以上分析,升级安全监测系统的优点逐渐出现,各煤矿企业应积极促进矿山安全监测系统升级项目的实施。
结束语：
针对目前阶段在煤矿安全监控系统的实际应用中的许多问题,有必要考虑实施对系统的升级和改造。煤矿安全监控系统升级应当采用针对性的关键技术与实际情况相结合的方式，新的数字遥感技术和多系统数据融合技术是关键，这些技术的合理利用具有实质性意义，可确保煤矿安全监测系统安全稳定运行。
参考文献：
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[2]国家煤矿安监局关于印发《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的通知[J].煤质技术，2017（01）：71~72.
[3]本报记者.在用安全监控系统升级改造分步实施[N].中国煤炭报，2017-01-11（001）.
论文作者:吴纯兵
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/9
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