煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造關(guān)鍵技術(shù)的分析

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(dāng)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(guān)規(guī)定，需要對(duì)當(dāng)前大部分安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行提升改造?；诖耍疚膶?duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：煤礦；安全監(jiān)控系統(tǒng)；升級(jí)改造；關(guān)鍵技術(shù)

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(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的不斷重視，煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，也因此存在一定數(shù)量的系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)不符的情況，需要對(duì)其進(jìn)行提升改造，確保煤礦生產(chǎn)工作具備應(yīng)有的保障。本文中詳細(xì)分析煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造的關(guān)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(hù)級(jí)別。同時(shí)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(duì)傳感器的干擾影響較大；礦井的空間環(huán)境比較小，強(qiáng)電場(chǎng)與電磁干擾對(duì)傳感器影響嚴(yán)重，導(dǎo)致傳感器輸出信號(hào)非常微弱，因此在整個(gè)信號(hào)的傳輸過程抗干擾能力較差；礦井內(nèi)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)檢測(cè)，只是進(jìn)行的離散點(diǎn)監(jiān)測(cè)，因此顯示出來的數(shù)據(jù)只是重點(diǎn)區(qū)域的情況，在日常位置以及作業(yè)位置沒有體現(xiàn)，導(dǎo)致全區(qū)域的覆蓋難以實(shí)現(xiàn)；礦井內(nèi)安裝的大多數(shù)傳感器只能監(jiān)測(cè)到一種氣體參數(shù)或者設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)采集過于單一，同時(shí)對(duì)于傳感器的運(yùn)行狀態(tài)難以診斷，智能化水平較低，不僅影響了監(jiān)測(cè)效率，也增加了設(shè)備故障出現(xiàn)的可能。

2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）新型數(shù)字傳感技術(shù)。傳感技術(shù)是影響傳感性能的主要原因，使用激光甲烷傳感器可以實(shí)現(xiàn)電流控制波長(zhǎng)，完成氣體測(cè)量。激光甲烷傳感器本身抗干擾能力較強(qiáng)，不會(huì)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(shù)。采用多數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以實(shí)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(yīng)與聯(lián)動(dòng)情況，確保實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境的安全評(píng)估。

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

（4）電磁兼容技術(shù)。電磁兼容技術(shù)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(hù)技術(shù)。另外，還應(yīng)該考慮電源短時(shí)間內(nèi)的自供電技術(shù)，通過電池電容等設(shè)備采取防爆措施，有效提升設(shè)備的抗干擾能力。

3 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造要點(diǎn)

（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?cái)嚯姇r(shí)間控制在40秒以內(nèi)，備用電源可以持續(xù)供電4小時(shí)，確保本質(zhì)安全距離在6千米以上。在監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行分級(jí)報(bào)警、邏輯推廣報(bào)警，實(shí)現(xiàn)有線傳輸和無線傳輸?shù)挠袡C(jī)融合，提高對(duì)數(shù)據(jù)異常情況的分析能力，從而改善系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能以及分析數(shù)據(jù)、對(duì)接數(shù)據(jù)的功能。通過這些改變，促進(jìn)整個(gè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗電磁干擾試驗(yàn)，通過模擬傳感器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸，提升系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)，并對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。系統(tǒng)的主干網(wǎng)應(yīng)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(jìn)行融合，確保信號(hào)的傳輸效率。

（3）提高應(yīng)急聯(lián)動(dòng)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(dòng)與應(yīng)急廣播、通信、人員定位等系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。通過系統(tǒng)軟件實(shí)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(dòng)，在甲烷超限時(shí)，可啟動(dòng)廣播系統(tǒng)，同時(shí)告知在危險(xiǎn)區(qū)域的人員。

如，當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)任何危險(xiǎn)報(bào)警關(guān)聯(lián)控制的同時(shí)，利用現(xiàn)有人員定位系統(tǒng)進(jìn)行查詢井下危險(xiǎn)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(jìn)行人員搜救、廣播系統(tǒng)進(jìn)行語音疏導(dǎo)進(jìn)行安全撤離、無線通信系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系井下情況并通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)和查看地區(qū)實(shí)時(shí)危險(xiǎn)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(chǔ)上，將傳感器（模擬量）至分站升級(jí)為數(shù)字傳輸，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化，促進(jìn)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(shí)別功能，調(diào)校狀態(tài)識(shí)別提醒功能，對(duì)未按照規(guī)定時(shí)間調(diào)校的傳感器進(jìn)行識(shí)別并報(bào)警。

開關(guān)量按照附表進(jìn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)產(chǎn)品，在資金不允許的情況下，暫時(shí)不升級(jí)。

（5）支持多網(wǎng)、多系統(tǒng)融合。實(shí)現(xiàn)井下有線和無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合、監(jiān)測(cè)監(jiān)控與GIS技術(shù)的有機(jī)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(lì)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(tái)上必須融合的系統(tǒng)：環(huán)境監(jiān)測(cè)、人員定位、應(yīng)急廣播，如有供電監(jiān)控系統(tǒng)，也應(yīng)融入。其它可考慮融合的系統(tǒng)：視頻監(jiān)測(cè)、無線通信、設(shè)備監(jiān)測(cè)、車輛監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)瓦斯監(jiān)控、人員定位、應(yīng)急廣播系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中展示，對(duì)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，并可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援聯(lián)動(dòng)。對(duì)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(jié)語

綜上所述，針對(duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)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(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)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(shí)施過程中，應(yīng)該充分考慮成本和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，保證煤礦開采的安全性。

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