刘如君
山东能源临矿集团里彦煤矿 山东济宁 272100
摘要：现阶段，我国的科学技术的发展越来越迅速，煤矿行业的发展也突飞猛进。煤矿行业是高危行业，安全是煤矿生产行业的首要前提，保证从事煤矿生产行业的人员的生命安全是煤矿行业最首要的前提。所以煤矿生产行业的安全监控系统必须能跟上煤矿产业的生产节奏，及时进行改造和升级，逐渐完善煤矿安全监视系统。
关键词：煤矿安全；监控系统；升级改造关键技术；分析
引言
安全监控系统是煤矿安全生产的重要保障系统，也是安全避险“六大系统”的重要组成部分，已纳入国家安全生产监督管理总局确定的安全生产“七大攻坚举措”。目前中国煤矿均已安装安全监控系统，为防范和减少煤矿重特大事故发挥了重要的监控、预警作用，但存在系统技术落后，稳定性、可靠性有待提高等问题。２０１５年１１月２５日，国家煤矿安全监察局科技装备司发布了《关于征求〈煤矿安全监控系统升级改造技术方案（征求意见稿）〉意见的通知》。通知指出：“为充分发挥安全监控系统的重要作用，提升煤矿安全保障能力，国家煤矿安监局拟于‘十三五’期间开展煤矿安全监控系统升级改造工作”。煤矿安全监控系统是涉及计算机、微处理、通信、传感等多学科的综合性系统，内容复杂，技术要求高，有必要对安全监控系统升级改造的关键技术进行研究。
1煤矿安全监控系统的关键技术
1.1新型数字传感技术
传感技术是影响传感性能的主要原因，使用激光甲烷传感器可以实现电流控制波长，完成气体测量。激光甲烷传感器本身抗干扰能力较强，不会受到其他气体的影响，在粉尘较大、环境恶劣的条件下也能发挥作用。
1.2多系统数据融合技术
采用多数据融合技术可以实现不同板块之间、不同模型之间的数据融合，从而改善系统的响应与联动情况，确保实现对周边环境的安全评估。
1.3分布式、事件本地、异地控制技术
分布式、时间本地、异地控制技术可以在矿井内对不同环境下的参数进行及时反映，从而提高系统的反馈速度。以上措施可以使响应时间摆脱原有巡检周期的限制，从而快速实现异地控制目的。
1.4电磁兼容技术
电磁兼容技术本身就是一种抗干扰能力，在干扰抑制过程中主要是要切断干扰源，具体方式有电气隔离、屏蔽、接地、滤波、端口防护技术。另外，还应该考虑电源短时间内的自供电技术，通过电池电容等设备采取防爆措施，有效提升设备的抗干扰能力。
2煤矿安全监控系统应用中存在的问题
2.1传感器性能不稳定
井下环境恶劣，湿度及粉尘大，甚至伴有腐蚀性气体，导致传感器电路、感应元件、接插件等容易氧化，接触不良，造成工作不可靠。传感器在进水、受到振动和猛烈撞击时，输出数据会发生失真。井下空间狭小，存在复杂的强电场、磁场干扰源，导致部分传感器出现误报甚至不能工作。目前采用的传感技术落后，甲烷、一氧化碳等环境参数传感器仍采用催化、电化学技术，寿命短，工作稳定性差，且存在零点漂移。部分传感器元件一致性差，测量易受干扰气体影响，测量精度低。
2.2传感器供电不稳定
ＡＱ ６２０１—２００６《煤矿安全监控系统通用技术要求》规定甲烷传感器到分站的传输距离不得小于２ｋｍ。随着工作面推进，现场需要甲烷传感器到分站的本质安全供电距离已经超过６ｋｍ，距离远，线路上的压降及干扰增大，造成传感器无法正常启动，且存在频繁复位等现象。
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2.3传输线路易受干扰
传感器与分站之间采用２００～１ ０００Ｈｚ模拟信号单向无校验传输方式，抗干扰能力差，易受传输线路干扰，且无法分辨。目前大多数安全监控系统的传感器和分站的抗干扰设计考虑不充分，未从接口防护、布线方式等方面进行抗干扰设计和严格试验，且在技术方面，抗干扰设计与本质安全设计相互矛盾，这是目前传输线路易受干扰的内因。安全监控系统具有测点多、分布广、传输距离长等特点，传感器到分站的距离从几十米到数千米不等，极易受到外部信号的干扰，主要包括：在井下狭小的空间内，本质安全型传感器弱电信号线与动力电缆多为平行敷设，形成一个耦合回路；大型电气设备启动和停止时会产生浪涌干扰；井下变频设备、大功率设备工作时会释放强烈的电磁干扰。这些外部干扰会对信号传输造成较大影响，导致系统极易产生误报警，严重时通信中断，设备无法工作。
2.4安全监控系统技术水平参差不齐，设计安装不规范
现有生产厂家的安全监控系统内部数据传输设备物理接口协议不规范，各系统间通信协议互不兼容，且受ＧＢ ３８３６系列标准对本质安全系统整体认证要求的制约，不同厂家的数据传输设备互换性差。系统设计存在漏洞，如通过调整模拟量比例系数，可使监控主机显示值小于实际值；测点超限后，可修改或删除历史数据，从而逃避监管；双机切换采用冷备方式，难以保证数据不丢失。（２）部分煤矿安装安全监控系统时没有进行专项设计，有关作业规程、规章制度中均未对电缆的敷设及传感器的种类、数量、位置、断电范围等作出明确规定。部分安全监控系统功能不全，主要表现为高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井未按ＡＱ ６２０１—２００６的规定对安全监控系统配设瓦斯抽采（放）监测功能、馈电状态监测功能。
（１） 3煤矿安全监控系统升级改造技术要点
3.1提高系统性能可靠性、稳点性
安全监控系统的稳定性和可靠性是系统的首要要求，所以要通过不断的研究和模拟实验来改进和提升安全监控系统的稳定性和可靠性。如改进系统的抗干扰能力之后，给设备进行抗电磁干扰实验，保证设备在矿井下的恶劣环境里能正常工作，且工作受面不会受到大幅度的影响。改进技术可以参考使用模拟传感器采用数字传输，也可以尝试采用激光甲烷传感器，再通过信息自动化技术把存储数据进一步加密。
3.2提升系统功能和性能
安全系统的功能提升可以通过完善和改进以下功能来进行。系统要实现分级预警和报警；完善就地断电功能，禁止人员对系统进行非法操作，推行区域断电，让系统做到有多层次的断电保护；支持有线和无线的融合式传输，安全监控系统能与定位技术相结合，争取实现人员的精确定位；对设备、机车、无线通线等的监测系统也要尽量融合，做到能控制整个煤矿开采区域。
3.3规范系统通信接口
由于各设备的厂家生产的设备型号和信号不能兼容，所以安全监控系统最好在设计时就规范系统通信接口，系统的主干网络可以采用工业以太网，主干网络与分站之间信号连接选择就比较多样，可以选择工业以太网或是采用LonWorks、CAN总线等；对于模拟量到分站的有线传输方式可以选用工业以太网、RS485总线、CAN总线；无线传输方式则包WaveMesh、ZigBee、WiFi、RFID等。虽然生产的设备型号不兼容，但是在设计煤矿安全监控网络时可以选择运用兼容性较好或是更具不同的矿井环境选用合适的通信接口，这样就能极大的保证了系统信号传输时的稳定性和准确性。
结语
本文结合煤矿行业生产实际应用和国家煤矿安全监察局对煤矿安全监控系统升级改造的相关要求，相应的提出了煤矿安全监督系统的一些升级改造技术和方法，这些技术中有一些技术方法已经通过了实验阶段成功投入到煤矿生产阶段，并且在实践生产中经现场应用验证，系统运行稳定，可靠，系统的巡回时间也缩短为不超过十秒，满足《煤矿安全监控系统通用技术要求》提出的技术要求。
参考文献
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[4]汪丛笑.煤矿安全监控系统升级改造及关键技术研究[J].工矿自动化，2017，43（02）：1-6.
论文作者:刘如君
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/19
标签：监控系统论文; 传感器论文; 技术论文; 系统论文; 煤矿论文; 煤矿安全论文; 干扰论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;