崔海生
（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 113122）
摘要：随着我国的经济不断地发展，煤矿企业的发展也越来越迅速。针对煤矿安全监控系统的运行现状、改造要求以及发展方向展开讨论，并阐述一些想法和意见。推动煤矿安全监控系统升级改造的顺利实施。
关键词：煤矿安全监控系统；升级改造；关键技术；研究
引言
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。本文指出目前煤矿安全监控系统应用中存在的主要问题；结合《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》相关要求，提出了新一代煤矿安全监控系统的设计方案，着重介绍了新一代煤矿安全监控系统采用的关键技术。进行研究。
1煤矿安全监控系统特征分析
（1）信息传输全数字化实现安全监控系统的传感、传输、处理、控制等的全数字化，提升传输、处理、供电和执行的可靠性、及时性，解决安全监控数据易受干扰产生误报警的问题。但带来的问题是各家采用的数字化模式不一样，协议不统一，监控系统只能配接原厂的传感器，不利于市场化原则。（2）增强设备抗电磁干扰能力安全监控系统及组成设备采用抗干扰（EMC）技术设计；这样能很大程度上降低传感器的误报警次数，提高了相关设备的稳定性。（3）推广应用先进传感技术及装备推广使用激光、红外等低功耗传感器、自诊断型传感器，鼓励使用多参数传感器。激光传感器精度高，监测准确，调校周期长，维护成本低。但它有一个致命的弱点就是价格太贵，是普通传感器的5～6倍。多参数传感器既好用又省钱，就是在检定方面相关的制度还没有完善，所以没有大面积推广。
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系统检测“冒大数”
由于多方面的原因容易造成系统检测“冒大数”，给日常安全生产管理带来较大影响。由于系统中从传感器到分站的信号传输方式，使用的频率脉冲方式，分站单片机采用计数方式采集信号，这种方式在原理上就存在着严重缺陷，上千伏的瞬变脉冲信号叠加到信号线上后，单片机无法识别干扰与信号，立刻会出现数字错乱、重新启动、胡乱报警等顽症，根本不符合新标准要求。
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。
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3煤矿安全监控系统升级改造及关键技术
3.1完善报警、断电等控制功能
根据巷道布置及甲烷排放关系的内在逻辑设置报警值，规范了瓦斯、一氧化碳、温度等各种传感器的安装，维护以及正常使用。在特定的逻辑关系下可以根据煤矿的实际情况来设定。
3.2增强抗电磁干扰能力
安全监控系统及组成设备采用抗干扰（EMC）技术设计，通过以下试验：地面设备3级静电抗扰度试验，评价等级为A；2级电磁辐射抗扰度试验，评价等级为A；3级脉冲群抗扰度试验，评价等级为A；交流电源端口3级、直流电源与信号端口1级浪涌（冲击）抗扰度试验，评价等级为B。
3.3完善报警、断电等控制功能
系统实现分级报警管理，推行逻辑报警，1～4级分级相应，推行区域断电。逻辑报警主要是服务于区域断电，为实现系统融合和应急联动提供必要的逻辑支撑。至于区域断电可以看成是监控系统原有的异地断电，就是在发生超限的情况下，应按照预先设好的逻辑实现对相邻区域的断电控制。
3.4支持多网、多系统融合
实现井下有线和无线传输网络的有机融合、监测监控与GIS技术的有机融合。多系统的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。按照系统层级架构来划分，可以分为数据采集层、数据传输层和数据处理与展示层3个层级。井下融合包括高速数据传输链路、综合数据采集分站的融合、局部语音扩音对讲系统；其中高速数据传输链路主要是为井下所有业务系统提供高速、高带宽、无堵塞、可靠、冗余的数据传输通道；综合数据采集分站为功能丰富、接口多样化的数据采集分站，可以接入无线基站、应急广播终端、井下工业视频、人员定位读卡器、各种传感器、声光报警器及断电执行器等设备。地面融合主要以煤矿安全监控业务数据为核心，紧紧围绕各业务应用集成、融合数据，实现数据共享，真正地打通各业务之间的障碍，优先采用具有多功能模块的综合监控系统，以真正实现将目前井下的多个监控子系统融合为一、简化监控系统架构、降低系统综合维护工作量、提高监控系统整体运行效率的目标。监测监控与GIS技术的有机融合，实现融合井下全部子系统集中在一张图上进行综合信息化展示，形成一矿一图的发展需求；充分发挥GIS的数据管理和空间分析的作用，综合集成和分析各系统的数据，实现报警联动。
3.5增加自诊断、自评估功能
新规程下的系统的定期自我诊断和自我评估功能可以用于提前发现系统的问题。系统的自诊断功能至少应包含：提供定义的传感器和控制器；传感器，控制器，电源箱设备和通讯网络仿真状态；模拟传感器保养提醒定期调校，中心站软件自诊断，包括主备机的双机切换，数据存储。
结语
矿井监测监控系统经过升级改造，有效防止了遇有线路接触不良或电磁干扰就会造成“假数”信号，增强了干扰防护能力；提高了断电性能，达到2秒“快速断电”要求；实现了统一的显示界面和标准的报表格式；完善了工作主机和工作备机的及时转换。由于该系统具有先进的技术支持，能够按照新标准要求运行，提高了系统稳定性和可靠性，在煤矿安全生产中将起到决定性的作用。同时由于各级监管部门能够及时监督煤矿监测设备的运行情况，大大提高了设备的使用率和完好率，因此它对改善煤矿安全状况和促进煤矿行业技术进步有着重要的意义，对新标准的推广实施更有借鉴意义，也是贯彻执行国家法律法规安全发展的具体表现。
参考文献
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［4］樊晓明.煤矿安全监控系统隐患治理及系统升级改造探讨［J］.山东煤炭科技，2016（10）：56-58.
论文作者:崔海生
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年1月下第2期
论文发表时间:2018/9/20
标签：传感器论文; 监控系统论文; 煤矿安全论文; 井下论文; 干扰论文; 系统论文; 设备论文; 《中国住宅设施》2018年1月下第2期论文;