沈磊

摘 要：傳感器性能較差、供電的不穩(wěn)定以及抗干擾能力較弱是當前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的主要問題。按照煤礦生產(chǎn)的相關規(guī)定，需要對當前大部分安全監(jiān)控系統(tǒng)進行提升改造?；诖?，本文將對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的關鍵技術進行闡述。

關鍵詞：煤礦；安全監(jiān)控系統(tǒng)；升級改造；關鍵技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.064

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在一定程度上反映出礦井企業(yè)生產(chǎn)的安全水平。隨著國家對安全生產(chǎn)的不斷重視，煤礦安全生產(chǎn)標準不斷提升，也因此存在一定數(shù)量的系統(tǒng)與標準不符的情況，需要對其進行提升改造，確保煤礦生產(chǎn)工作具備應有的保障。本文中詳細分析煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的關鍵所在。

1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)使用問題分析

由于煤礦礦井內(nèi)作業(yè)環(huán)境較差，粉塵較多煤礦井下作業(yè)環(huán)境比較差，產(chǎn)生的粉塵多，所以在作業(yè)過程中需要較高的防護級別。同時礦井內(nèi)還有大量的硫化氫、二氧化硫等有毒有害氣體，以上因素對傳感器的干擾影響較大；礦井的空間環(huán)境比較小，強電場與電磁干擾對傳感器影響嚴重，導致傳感器輸出信號非常微弱，因此在整個信號的傳輸過程抗干擾能力較差；礦井內(nèi)進行環(huán)境參數(shù)檢測，只是進行的離散點監(jiān)測，因此顯示出來的數(shù)據(jù)只是重點區(qū)域的情況，在日常位置以及作業(yè)位置沒有體現(xiàn)，導致全區(qū)域的覆蓋難以實現(xiàn)；礦井內(nèi)安裝的大多數(shù)傳感器只能監(jiān)測到一種氣體參數(shù)或者設備的運行參數(shù)，導致對數(shù)據(jù)采集過于單一，同時對于傳感器的運行狀態(tài)難以診斷，智能化水平較低，不僅影響了監(jiān)測效率，也增加了設備故障出現(xiàn)的可能。

2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵技術

（1）新型數(shù)字傳感技術。傳感技術是影響傳感性能的主要原因，使用激光甲烷傳感器可以實現(xiàn)電流控制波長，完成氣體測量。激光甲烷傳感器本身抗干擾能力較強，不會受到其他氣體的影響，在粉塵較大、環(huán)境惡劣的條件下也能發(fā)揮作用。

（2）多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術。采用多數(shù)據(jù)融合技術可以實現(xiàn)不同板塊之間、不同模型之間的數(shù)據(jù)融合，從而改善系統(tǒng)的響應與聯(lián)動情況，確保實現(xiàn)對周邊環(huán)境的安全評估。

（3）分布式、事件本地、異地控制技術。分布式、時間本地、異地控制技術可以在礦井內(nèi)對不同環(huán)境下的參數(shù)進行及時反映，從而提高系統(tǒng)的反饋速度。以上措施可以使響應時間擺脫原有巡檢周期的限制，從而快速實現(xiàn)異地控制目的。

（4）電磁兼容技術。電磁兼容技術本身就是一種抗干擾能力，在干擾抑制過程中主要是要切斷干擾源，具體方式有電氣隔離、屏蔽、接地、濾波、端口防護技術。另外，還應該考慮電源短時間內(nèi)的自供電技術，通過電池電容等設備采取防爆措施，有效提升設備的抗干擾能力。

3 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造要點

（1）提高系統(tǒng)的性能。通過控制系統(tǒng)參數(shù)，確保系統(tǒng)性能提升，具體將系統(tǒng)巡檢周期控制在20秒以內(nèi)，異地斷電時間控制在40秒以內(nèi)，備用電源可以持續(xù)供電4小時，確保本質(zhì)安全距離在6千米以上。在監(jiān)控系統(tǒng)上進行分級報警、邏輯推廣報警，實現(xiàn)有線傳輸和無線傳輸?shù)挠袡C融合，提高對數(shù)據(jù)異常情況的分析能力，從而改善系統(tǒng)的應急聯(lián)動功能以及分析數(shù)據(jù)、對接數(shù)據(jù)的功能。通過這些改變，促進整個監(jiān)控系統(tǒng)能力的提升，確保煤礦安全生產(chǎn)。

（2）提高系統(tǒng)監(jiān)控穩(wěn)定性。通過對系統(tǒng)進行抗電磁干擾試驗，通過模擬傳感器進行數(shù)字信號傳輸，提升系統(tǒng)的防護等級，并對存儲數(shù)據(jù)進行加密處理。系統(tǒng)的主干網(wǎng)應該采用工業(yè)以太網(wǎng)，模擬傳感器與分站之間的有線傳輸方式，要有總線和支線兩種方式進行融合，確保信號的傳輸效率。

（3）提高應急聯(lián)動有效性。在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統(tǒng)的應急聯(lián)動。通過系統(tǒng)軟件實現(xiàn)了重慶院安全監(jiān)控、人員定位及廣播系統(tǒng)的聯(lián)動，在甲烷超限時，可啟動廣播系統(tǒng)，同時告知在危險區(qū)域的人員。

如，當安全監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)任何危險報警關聯(lián)控制的同時，利用現(xiàn)有人員定位系統(tǒng)進行查詢井下危險區(qū)域人員撤離情況，在事故出現(xiàn)后也能通過手持性讀卡器進行人員搜救、廣播系統(tǒng)進行語音疏導進行安全撤離、無線通信系統(tǒng)進行現(xiàn)場聯(lián)系井下情況并通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行觀測和查看地區(qū)實時危險源的變化。

（4）傳輸數(shù)字化。在分站至中心站數(shù)字化傳輸?shù)幕A上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數(shù)字傳輸，實現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，促進智能傳感器發(fā)展。

KJ90N系統(tǒng)配套所有模擬量傳感器均具有智能數(shù)字化傳輸功能，采用RS485/CAN總線可選的方式。智能模擬量傳感器具有類型、狀態(tài)、故障自識別功能，調(diào)校狀態(tài)識別提醒功能，對未按照規(guī)定時間調(diào)校的傳感器進行識別并報警。

開關量按照附表進行選擇性更換，盡量保持不變，如果客戶需要更換為全數(shù)字化，我院也有對應的數(shù)字化產(chǎn)品。斷電儀也是同客戶溝通，如果客戶需要數(shù)字化產(chǎn)品，我院也有對應產(chǎn)品，在資金不允許的情況下，暫時不升級。

（5）支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合。實現(xiàn)井下有線和無線傳輸網(wǎng)絡的有機融合、監(jiān)測監(jiān)控與GIS技術的有機融合。

多系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)采用井下融合方式。在地面統(tǒng)一平臺上必須融合的系統(tǒng)：環(huán)境監(jiān)測、人員定位、應急廣播，如有供電監(jiān)控系統(tǒng)，也應融入。其它可考慮融合的系統(tǒng)：視頻監(jiān)測、無線通信、設備監(jiān)測、車輛監(jiān)測等。重慶研究院自產(chǎn)系統(tǒng)可通過地面安全監(jiān)控系統(tǒng)站實現(xiàn)瓦斯監(jiān)控、人員定位、應急廣播系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合，可對數(shù)據(jù)進行集中展示，對多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行融合分析，并可實現(xiàn)應急救援聯(lián)動。對其它廠家的系統(tǒng)開放接口協(xié)議，配合完成融合功能。

4 結語

綜上所述，針對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題，應及時進行提升改造。改造后的安全監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是為了安全實現(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控，而是煤礦安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的愿景。因此具體實施過程中，應該充分考慮成本和先進技術的應用，保證煤礦開采的安全性。

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