煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)常見誤報(bào)警原因分析及防治措施研究

鄧 芳

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云崗礦，山西 大同 037000）

由于煤礦的特殊性，其設(shè)置的安全監(jiān)控系統(tǒng)變得相對較多，同時也相對分散。以及所處工況條件相對復(fù)雜，從而給監(jiān)控系統(tǒng)帶來一定的誤報(bào)問題，從而大大影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警原因

1.1 傳輸線纜

為了后期更好地更換傳感器，通?？梢圆捎妙l率的方式輸出信號。借助航空連接頭將電纜與傳感器進(jìn)行連接，同時借助連接盒可以有效地延長傳輸電纜。充分結(jié)合煤礦的開采實(shí)際，在工作面位置多設(shè)置傳感器，一般兩個傳感器設(shè)置至少一根電纜。由于在傳輸頻率信號的過程中并不穩(wěn)定，并且在接線盒、線纜以及傳感器位置往往產(chǎn)生耦合現(xiàn)象，從而導(dǎo)致出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象。一般頻率信號電平需要設(shè)定在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，通常將低電平設(shè)定為不大于0.5V，而高電平設(shè)定為不小于3V。通常情況下，信號在進(jìn)行傳輸時，電容往往對傳輸效果產(chǎn)生一定的影響，能夠引起耦合現(xiàn)象，從而對低頻率信號產(chǎn)生影響，從而在出現(xiàn)瞬間大信號時，將會出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象[1]。在線纜接線盒中設(shè)置兩路頻率信號。假如在對接線盒進(jìn)行密封時并未做好，那么將導(dǎo)致水汽進(jìn)入接線盒，那么直接對線路產(chǎn)生影響，可能出現(xiàn)短路以及信號疊加的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致出現(xiàn)誤報(bào)問題。

1.2 供電電源

在井下進(jìn)行開采的過程中往往需要借助各種大型設(shè)備，其中包括如下幾種：第一，帶式輸送機(jī)；第二，機(jī)車；第三，風(fēng)機(jī)；第四，絞車等等。為了能夠有效地提高用電效果，通常可以將監(jiān)控設(shè)備設(shè)置為變頻。假如負(fù)載共同使用相同的一個電源，那么在啟動設(shè)備的瞬間極易產(chǎn)生浪涌干擾，從而導(dǎo)致傳感器與分站出現(xiàn)死機(jī)的現(xiàn)象，以及設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及誤報(bào)現(xiàn)象。井下照明電源也會受到外界電源的影響，往往出現(xiàn)無故停電的現(xiàn)象，從而影響斷電設(shè)備出現(xiàn)來回切換的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電池壽命大大縮短[2]。

1.3 環(huán)境干擾

由于煤礦井下工況條件相對潮濕，因此大量的水汽降低會導(dǎo)致傳感器與感應(yīng)頭出現(xiàn)靈敏度下降的現(xiàn)象，這樣就會給設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不可控的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)了誤報(bào)的現(xiàn)象。此外，由于挖掘機(jī)、運(yùn)輸機(jī)以及采煤機(jī)在工作的過程中，往往出現(xiàn)了靜電問題，從而能吸引空氣中的煤塵與粉塵等，從而給設(shè)備的運(yùn)行帶來一定的安全問題，最終出現(xiàn)誤報(bào)的現(xiàn)象。

1.4 中心站定義不當(dāng)

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，煤礦開采設(shè)備并不合理，往往出現(xiàn)地面控制中心不能較好地接收信號，因此會產(chǎn)生誤報(bào)的現(xiàn)象。一般頻率值以及軟件定義量往往需要在中心站實(shí)現(xiàn)，這樣可以更好地計(jì)算檢測參數(shù)。假如傳感器量程不能滿足檢測需要，那么將會引起誤報(bào)問題。假如對于低濃度的傳感器，其量程在0～4m/s的范圍內(nèi)，而相應(yīng)的中心站并不能正常定義時，那么將會引發(fā)瓦斯誤報(bào)現(xiàn)象[3]。

2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警的處理

2.1 報(bào)警信號判斷

（1）假如安全監(jiān)控系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行過程中，那么相應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)處于緩慢增加中。那么當(dāng)出現(xiàn)干擾引發(fā)的誤報(bào)現(xiàn)象，監(jiān)測數(shù)據(jù)將會出現(xiàn)垂直上升的現(xiàn)象，以及頻率也會呈現(xiàn)倍速增加的趨勢。通常工作人員可以對比當(dāng)前倍速以及傳感器運(yùn)行的頻率，這樣可以發(fā)現(xiàn)是否因干擾引起的誤報(bào)。當(dāng)倍增傳感器的頻率增加時，假如相應(yīng)的檢測數(shù)值不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時，那么將會導(dǎo)致系統(tǒng)處于異常工作狀態(tài)。為了能夠更好地判斷系統(tǒng)是否處于合理的監(jiān)控狀態(tài)時，工作人員可以對傳感器校驗(yàn)情況進(jìn)行判斷，假如并不是非校驗(yàn)問題，那么需要對傳感器進(jìn)行長期的觀察。

（2）持續(xù)時間狀態(tài)，假如煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)處于正常的狀態(tài)時，可是并不出現(xiàn)報(bào)警的現(xiàn)象，那么工作人員需要對傳感通道進(jìn)行巡檢。通常依據(jù)實(shí)際情況對分站進(jìn)行定期巡檢，一般巡檢次數(shù)與分站數(shù)量成正比。假如監(jiān)測數(shù)值發(fā)生異常時，那么還必須增加工作人員巡檢分站的周期[4]。

2.2 防治誤報(bào)警的措施

2.2.1 信號傳輸

通常光纖網(wǎng)絡(luò)平臺可以實(shí)現(xiàn)交換機(jī)以及以太網(wǎng)通訊之間的連接，并不受到外界因素的影響。分站可以與總線通訊連接交換機(jī)進(jìn)行連接，以數(shù)字通信方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，從而可以有效地避免產(chǎn)生信息的干擾，這樣可以避免出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象。分站與傳感器之間進(jìn)行信息反饋時往往發(fā)生監(jiān)測系統(tǒng)誤報(bào)的現(xiàn)象，因此需要保證兩者之間的信息交互情況，主要從如下幾個方面：第一，可以將傳輸?shù)男盘栆詳?shù)據(jù)的形式進(jìn)行傳輸，對元件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，不斷優(yōu)化傳感器校正，從而可以最大限度地避免誤報(bào)。第二，將傳感器與分站接地，數(shù)據(jù)之間的交互可以使用屏幕電纜，這樣可以大大降低空間因素的影響。

2.2.2 設(shè)備使用維護(hù)

為了能夠有效地降低系統(tǒng)誤報(bào)次數(shù)，通常相關(guān)人員還必須高度重視設(shè)備的后期維護(hù)工作。通常分站與大型設(shè)備應(yīng)該獨(dú)立電源進(jìn)行供電，同時照明電源必須可靠，以及可以在分站電源位置設(shè)置浪涌抑制器。由于煤礦井下環(huán)境相對潮濕，因此必須給傳感器航空插頭設(shè)置防水接頭，并且內(nèi)部的元件必須選用膠封。封膠處理接線盒內(nèi)部，這樣可以避免因內(nèi)部進(jìn)水而產(chǎn)生誤報(bào)的現(xiàn)象。為了能夠最大限度地避免水汽對信號的影響，一般可以設(shè)置平行敷設(shè)線路，這樣可以最大限度地減少線盒的使用量。為了能夠充分保證傳感器安全性，可以通過定期升井的方式進(jìn)行防潮處理，一般設(shè)定15d為一個升井周期，將傳感器升井到地面工作一周后，然后在降到井下工作。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，瓦斯傳感器、熱導(dǎo)元件、電化學(xué)元件的使用年限分別為：1、3、1年。當(dāng)元件達(dá)到使用年限后，必須對其進(jìn)行更換，這樣可以最大限度地避免出現(xiàn)因元件問題而出現(xiàn)誤報(bào)問題。

2.2.3 設(shè)備抗干擾

設(shè)備處于井下時不可避免受到干擾信號的影響，因此為了能夠有效地提高監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，必須從如下幾個方面入手：第一，由于集成電路板往往因受潮而出現(xiàn)電路短路的問題，因此在選擇監(jiān)測設(shè)備時，必須保證其處于淋水狀態(tài)下正常工作。第二，一般電源浪涌打雷位置將會出現(xiàn)浪涌信號，這樣將會影響監(jiān)控設(shè)備的正常運(yùn)行。為了能夠最大限度地減輕對設(shè)備的影響，通?？梢栽谳斎肱c輸出端口設(shè)置大功率TVS安裝至輸入與輸出端口中，其可以有效地抑制端口信號，從而保證設(shè)備的專長運(yùn)行。第三，處理好輸入與輸出信號，通常情況下端口往往受到外界干擾，應(yīng)該在端口設(shè)置保護(hù)裝置。比如傳感器啟動過程中，往往受到電磁信號的干擾，這時可以借助數(shù)字信號處理技術(shù)，不斷提高采樣速度，增大濾波，進(jìn)而可以避免誤報(bào)現(xiàn)象[5]。

3 應(yīng)用效果

云崗礦選用老礦井進(jìn)行開采，由于在井下安裝了大量的傳感器，因此線路相對復(fù)雜，存在較強(qiáng)的干擾信號，從而不利于安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作。為此將該系統(tǒng)應(yīng)用到工程實(shí)踐過程中，優(yōu)化自身的監(jiān)控系統(tǒng)，這樣可以有效地提升瓦斯突變識別系統(tǒng)、調(diào)教系統(tǒng)的靈敏度。這樣可以有效地保證系統(tǒng)能高效穩(wěn)定的運(yùn)行，有效地避免誤報(bào)現(xiàn)象。

4 結(jié)語

由于井下工況條件復(fù)雜多變，同時安全監(jiān)控系統(tǒng)受到各種有因素的干擾，從而大大降低了自身的靈敏度。因此本文以井下干擾信號產(chǎn)生的原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，并運(yùn)用科學(xué)的方法制定管理方案，制定行之有效的方法，從而可以最大限度地避免誤報(bào)現(xiàn)象，最終可以提高安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用。