楊星輝

關(guān)鍵詞：煤礦安全;監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用;傳感器

0引言

我國煤炭資源遍布大江南北，近年來，我國不斷推廣煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過工程實踐得到了一定的發(fā)展。同時相關(guān)部門也制定了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及對應(yīng)的改革方案。廣大學(xué)者也越來越重視煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的研究。胡森榮等設(shè)計了以LoRa與HMM為基礎(chǔ)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng);李爽等研究了煤礦安全態(tài)勢感知預(yù)測系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù);馮波研究了煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。雖然廣大學(xué)者都對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行了積極深入的研究，但這些研究，大多都屬于設(shè)計層面的研究，都相對較深入，很少有學(xué)者以安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實際應(yīng)用為基礎(chǔ)來研究煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在日常安裝、使用、維護中出現(xiàn)的問題，對此本文以煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用為切入點，重點研究了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在日常安裝、使用、維護中出現(xiàn)的問題，并就這些問題提出了一系列具體優(yōu)化建議。

1安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠給煤礦生產(chǎn)提供安全保障，主要對煤礦瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、煙霧等進行監(jiān)控因素進行檢測。同時還對煤礦生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)諸如運輸、提升、排水、設(shè)備的運行狀態(tài)等進行監(jiān)控，將數(shù)據(jù)傳輸給計算機并對其進行分析，整合數(shù)據(jù)，給生產(chǎn)管理者以及業(yè)務(wù)部分提供可靠的數(shù)據(jù)，也可以給生產(chǎn)指揮者提供一手資料。同時在對數(shù)據(jù)分析之后可以為預(yù)防災(zāi)難事故提供有力的數(shù)據(jù)支撐，從而可以采取及時報警以及斷電等安全措施，避免事故的發(fā)生。

2安全監(jiān)控系統(tǒng)在安裝、使用、維護中出現(xiàn)的問題

（1）信號傳輸

目前現(xiàn)行的安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程如下所示：地面中心站;信號傳輸介質(zhì);井下分站;信號傳輸介質(zhì);傳感器;參數(shù)采集。在進行安裝時，通常地面中心站與井下分站之間進行信號輸送時選用光纖作為介質(zhì)，可是安全監(jiān)控系統(tǒng)新版技術(shù)方案規(guī)定井下分站之間的信息傳輸需要采用環(huán)網(wǎng)技術(shù)，由于井下工況環(huán)境比較惡劣，而對于那些經(jīng)常移動的分站而言，光纖傳輸維護比較繁瑣，主要是由于光纖在井下熔接率比較低，同時由于光纖材質(zhì)比較硬，不能使用小圈纏繞，且不能大角度地拉扭，當(dāng)光纖裁剪比較短時，往往失去使用價值，當(dāng)出現(xiàn)故障之后后期維護工作量比較大。

（2）傳感器

在新規(guī)中規(guī)定傳輸必須數(shù)字化，在能夠充分提高整體抗干擾等級的前提現(xiàn)，減少不必要的傳感器線纜。在RS485通信協(xié)議下，僅僅將電源和信號正負(fù)極進行并聯(lián)，即可允許多個傳感器共同使用同一根通信電纜?？墒窃诠こ虒嵺`中發(fā)現(xiàn)，由于每一個傳感器的功率之問存在差異性，同時由于在井下分站以及線纜使用情況比較復(fù)雜，電路并聯(lián)往往導(dǎo)致電流下降，假如傳感器生產(chǎn)廠家并未對傳感器進行足夠的測試，那么可能導(dǎo)致通信電纜上面接入的傳感器數(shù)量不達標(biāo)。另外，傳感器在使用的過程中，往往會受到諸如井下變頻器以及無功補償器干擾傳感器的強電磁干擾，因此導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。當(dāng)處于強電磁環(huán)境中，傳感器得到的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)放大、漂負(fù)等現(xiàn)象。將系統(tǒng)進行改造，以及升級RS485傳輸?shù)目垢蓴_性之后，基本消除數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象。

當(dāng)前我國對安全監(jiān)控系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求較高，為此對安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置都存在一定的偏向，主要基于簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)的保護。通過分析新規(guī)發(fā)現(xiàn)，其要求實現(xiàn)多個系統(tǒng)的深度融合，進而對數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)提出了新的要求。通常情況下，安全監(jiān)控系統(tǒng)在維護自身數(shù)據(jù)正常上傳時，還要保證其他系統(tǒng)進行有效的數(shù)據(jù)融合，這時數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)上傳之間往往會影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，一般安全監(jiān)控系統(tǒng)借助主備機增加網(wǎng)卡以及設(shè)置多個IP地址等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸以及多向采集等。另外，煤礦行業(yè)中缺少專業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全工作人員，因此在網(wǎng)閘、防火墻以及殺毒軟件等方面不能給公司提供建設(shè)性的采購意見，從而致使專網(wǎng)與專網(wǎng)、局部與互聯(lián)網(wǎng)之間產(chǎn)生病毒頻發(fā)的現(xiàn)象，往往可能出現(xiàn)一個攜帶病毒的u盤導(dǎo)致公司網(wǎng)絡(luò)癱瘓的現(xiàn)象。這些安全問題僅僅是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題，尚未涉及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)庫端口開放問題等，這都會使得系統(tǒng)的抗風(fēng)險能力下降。

3優(yōu)化建議

鑒于此問題，選用具體的例子，進而提出完善意見。

（1）對于井下分站之間的數(shù)據(jù)傳輸方面，以IMC-V111ET-TB型1口VDSL2以太網(wǎng)延長器為例，其能夠有效地解決以太網(wǎng)距離延長方案，在使用24AWG電纜時能夠延長1400m，其中此延長器能夠提供一個100 Mb/s的RJ45以太網(wǎng)端口，一個界限端子端口借助VDSL2進行數(shù)據(jù)傳輸，工作溫度能夠適應(yīng)-40-75℃。雖然此以太網(wǎng)延長器在技術(shù)方面不是最先進的，可是能夠滿足井下組網(wǎng)需要，從而能夠有效地減少光纜布局。即使在采用兩線制進行信息傳輸時，增加銅芯線纜之后帶寬會有所衰減，可是對于信息量比較小的設(shè)備而言，其在進行組網(wǎng)的過程中，通常表現(xiàn)出比較實用的效果，當(dāng)前在進行環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的過程中，已經(jīng)采用此設(shè)備進行技術(shù)研發(fā)，這樣能有效地減少光纜的布局。

（2）隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，多參數(shù)傳感器在技術(shù)方面比較先進。該類型的傳感器不僅可以有效地減少設(shè)備的投入，而且能夠優(yōu)化線路的供電情況。同時可以有效地降低能耗，并在抗干擾方面有所改進。

（3）為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，可以構(gòu)建小型的局域網(wǎng)，在IP的安全策略建設(shè)上，通常可以借助3層交換機實現(xiàn)操作系統(tǒng)的網(wǎng)間互聯(lián)，實現(xiàn)對各個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)訪問。此外，可以在網(wǎng)絡(luò)后端設(shè)置硬件防火墻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)3層交換機路由走向的設(shè)定，這樣不僅可以提高信息輸送的效率，而且進一步降低成本以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時能夠極大地提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抵抗風(fēng)險的能力，從而可以維護監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，圖1所示為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

由于在礦井下網(wǎng)絡(luò)的作用受到一定的限制，因此在較短的時間內(nèi)要想能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)安全管理的水平顯得比較困難。當(dāng)前處于大數(shù)據(jù)的時代，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為保護煤礦安全生產(chǎn)的重要途徑，不僅可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集整合等，而且網(wǎng)絡(luò)安全也將成為煤礦發(fā)展的一個重要指標(biāo)。煤礦行業(yè)要想不斷提高網(wǎng)絡(luò)安全管理能力，必須培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)技術(shù)人才。

4結(jié)束語

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要系統(tǒng)之一，通過本文的研究，進一步了解了煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用和日常安裝使用中存在的主要問題，并掌握了一些解決這些問題的主要方法，通過綜合應(yīng)用這些方法，必將有助于人們更科學(xué)合理地安裝使用煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，更及時高效地處理煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)遇到的一些問題，進而更好地保障煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安全，連續(xù)穩(wěn)定運行，最終進一步提高煤礦安全生產(chǎn)水平。