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

＊翟巨良

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)泊里煤礦有限公司 山西 032700）

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的常見誤報(bào)警原因有很多，眾所周知，傳感器、變電站、電源、傳輸接口、地面上位機(jī)、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)傳輸電纜等設(shè)備是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。通過(guò)在監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)上按照順序檢測(cè)獲取監(jiān)控分站數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析，以便實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)對(duì)異常信息進(jìn)行顯示，比如報(bào)警、停電等，作業(yè)人員根據(jù)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行相應(yīng)處理，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)易受電磁干擾、各系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)性差、設(shè)備智能化程度低，對(duì)煤礦安全管理存在一定難度，危害著煤礦井下的安全生產(chǎn)，因此對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化和誤報(bào)警的防控勢(shì)在必行。

1.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警特征識(shí)別和判斷

當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)值的增長(zhǎng)超過(guò)最大理論增長(zhǎng)值或傳感器頻率增加一倍時(shí)，認(rèn)為監(jiān)測(cè)值發(fā)生異常變化。在判斷監(jiān)測(cè)值是否發(fā)生異常變化時(shí)，首先要判斷傳感器是否處于校準(zhǔn)狀態(tài)。如果監(jiān)控值在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下顯示異常，出現(xiàn)變化，首先要對(duì)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行判斷，觀察是否在正常范圍內(nèi)。需要注意的是在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)沒(méi)有出現(xiàn)報(bào)警異常的現(xiàn)象和狀態(tài)時(shí)，常用的檢查方法是要各子站的順序在傳輸通道中的位置進(jìn)行判斷，然后根據(jù)順序依次進(jìn)行檢查。當(dāng)檢查的結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有異常和不正確的情況出現(xiàn)時(shí)，并且監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控值恢復(fù)到正常，則被認(rèn)為是系統(tǒng)產(chǎn)生了誤報(bào)警如圖1所示。

圖1 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警軟件識(shí)別流程圖

系統(tǒng)中的報(bào)警控制器在接收探測(cè)器等觸發(fā)設(shè)備時(shí)，一般以直接或間接的形式進(jìn)行接收，同時(shí)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)和相應(yīng)的報(bào)警聲光信號(hào)，并保持到人工復(fù)位為止，這些聲、光信號(hào)稱為報(bào)警控制器的報(bào)警信號(hào)。當(dāng)有探測(cè)器信號(hào)輸入時(shí)，區(qū)域報(bào)警控制器在10s內(nèi)發(fā)出報(bào)警聲光信號(hào)。報(bào)警控制器可對(duì)探測(cè)器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)設(shè)置報(bào)警延時(shí)，最大延時(shí)不超過(guò)1min。在延遲期間，有一個(gè)延遲時(shí)間指示信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)中的報(bào)警控制器顯示處于報(bào)警狀態(tài)的時(shí)候，專用報(bào)警總指示燈點(diǎn)亮。報(bào)警控制器的專用報(bào)警總指示燈、專用監(jiān)控報(bào)警狀態(tài)總指示燈、故障總指示燈和專用屏蔽總指示燈往往集中在報(bào)警控制器面板界面上的基本按鍵與指示燈單元內(nèi)。當(dāng)報(bào)警控制器內(nèi)部或其連接的部件之間產(chǎn)生故障時(shí)，控制器會(huì)在100s內(nèi)發(fā)出與報(bào)警信號(hào)有明顯差異的故障聲光信號(hào)。故障聲音信號(hào)要保證能夠?qū)崿F(xiàn)人工消除操作，當(dāng)有另一個(gè)故障信號(hào)輸入時(shí)，故障聲信號(hào)將重新啟動(dòng)；故障燈信號(hào)應(yīng)保持到故障解決為止。故障主指示燈應(yīng)當(dāng)在報(bào)警控制器內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，用來(lái)保障不管報(bào)警控制器處于何種狀態(tài)，一旦輸入故障信號(hào)，就會(huì)出現(xiàn)故障主指示燈亮的現(xiàn)象。當(dāng)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，某些故障無(wú)法及時(shí)恢復(fù)，為了不影響自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)其他組件、設(shè)備正常運(yùn)行，監(jiān)控并及時(shí)顯示其他狀態(tài)信息，有些報(bào)警主制器設(shè)有屏蔽功能，可以對(duì)配接設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)屏蔽和解除屏蔽操作。

2.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警原因分析

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示，圖2為煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心層與接入層的總體架構(gòu)示意圖。

圖2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)示意圖

（1）傳輸線纜。傳輸線纜引起的誤報(bào)警一般是由干擾引起的，這種干擾多半是由于傳輸線纜導(dǎo)致的空間輻射干擾，在傳輸系統(tǒng)、系統(tǒng)前端或中央控制室的附近出現(xiàn)了比較強(qiáng)且頻次比較高的空間輻射源，則會(huì)引起矩陣主機(jī)對(duì)圖像切換不干凈[1]。通常在這種情況下，由于傳輸線纜在傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)的情況下，會(huì)導(dǎo)致高頻信號(hào)衰減過(guò)度，而且在放大補(bǔ)償裝置缺失的情況下，電容在視頻傳輸電纜中的分布會(huì)過(guò)大，最終會(huì)導(dǎo)致在傳輸過(guò)程中，傳輸線的芯線與屏蔽線之間存在集中的等效電容，由于傳輸線過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致信號(hào)在高頻范圍內(nèi)衰減過(guò)大。

（2）供電電源。供電系統(tǒng)在傳輸線路中出現(xiàn)的短路、開路、瞬時(shí)過(guò)壓等情況，多數(shù)是由于供電線路或電壓不正確、功率不足，甚至由于某一供電線路的直徑不足、壓降過(guò)大等導(dǎo)致的，但是值得一提的是，在電源錯(cuò)誤或瞬態(tài)過(guò)電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，在供電前，必須認(rèn)真、嚴(yán)格地進(jìn)行驗(yàn)證和檢查。因此，當(dāng)出現(xiàn)供電電源引起誤報(bào)警時(shí)，要進(jìn)行冷靜的分析和調(diào)查，應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象確定可能出現(xiàn)哪些電路連接問(wèn)題，可能出現(xiàn)什么樣的故障現(xiàn)象。需要注意的是，各系統(tǒng)設(shè)備與各線路之間的連接應(yīng)滿足監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。

（3）環(huán)境干擾。傳輸電纜的特性阻抗失配可能導(dǎo)致監(jiān)控屏幕上出現(xiàn)幾根等間距的豎條形狀的干擾圖像，干擾信號(hào)的頻率大致是保持在線路頻率的整數(shù)倍。大部分情況下，類似這種的干擾現(xiàn)象多是由于視頻電纜的特性阻抗和分布參數(shù)不理想造成的。顯示器屏幕上出現(xiàn)黑白條，上下滾動(dòng)，稱為50Hz工頻干擾。這種干擾往往是由于前端和控制中心設(shè)備接地不當(dāng)造成的，形成進(jìn)入系統(tǒng)的電位差回路。這也可能是由于設(shè)備本身的功率性能下降。另外還會(huì)出現(xiàn)一些斜紋狀的干擾，或是圖像彈跳式的干擾，因此，可以得知電源干擾發(fā)生的原因比較多并且很復(fù)雜，如果出現(xiàn)視頻傳輸線質(zhì)量特別差的時(shí)候，屏蔽性能也很差的狀態(tài)，則在供電系統(tǒng)中會(huì)存在噪聲，或系統(tǒng)附近有強(qiáng)干擾源等大面積網(wǎng)格干擾，又稱單頻干擾。

（4）中心站定義不當(dāng)。中心站常見故障通常發(fā)生在機(jī)器使用后，基本不能維持正常的工作或者根本不能旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)時(shí)，可以考慮是由產(chǎn)品質(zhì)量較差，或是由以下原因引起，比如，只允許安裝攝像頭的中心站，使用時(shí)采用吊裝方式，使中央站的運(yùn)行負(fù)荷顯著地增加，則會(huì)造成中心站的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生損壞，還會(huì)出現(xiàn)在使用后不久就會(huì)出現(xiàn)燒壞電機(jī)的現(xiàn)象，這往往導(dǎo)致中心站無(wú)法旋轉(zhuǎn)，要安裝繼電器箱，以放大控制信號(hào)。

3.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)常見誤報(bào)警防治措施

（1）供電電源方面的防誤報(bào)措施。對(duì)于供電電源方面產(chǎn)生的誤報(bào)警，則應(yīng)該根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行冷靜的分析和調(diào)查，在電路連接上首先確定哪些可能出現(xiàn)問(wèn)題，可能出現(xiàn)什么樣的故障現(xiàn)象。需要注意的是，各系統(tǒng)設(shè)備與各線路之間的連接應(yīng)滿足監(jiān)控系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)人員的培訓(xùn)和教育，正確操作監(jiān)控系統(tǒng)的各種設(shè)備和軟件，特別是在傳感器移動(dòng)過(guò)程中，確保嚴(yán)禁輕放、碰撞、猛拉傳感器線纜。監(jiān)控系統(tǒng)的電纜敷設(shè)應(yīng)盡量采用整段電纜，少用接頭或接線盒。不合格的連接器、接線盒應(yīng)及時(shí)更換。礦井頭、巷道、硐室中所有甲烷傳感器的航空塞引線必須固定在提升環(huán)上，避免因拉力過(guò)大接觸不良而誤報(bào)，使用3個(gè)月后，必須及時(shí)檢查，檢驗(yàn)合格后才能在井中投入使用。甲烷傳感器不允許安裝在發(fā)熱量高的機(jī)電設(shè)備上方，不允許安裝在變頻設(shè)備附近。變電站電源應(yīng)按規(guī)定安裝設(shè)置。調(diào)度室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的主備機(jī)、傳輸接口、交換機(jī)、UPS不間斷電源、入口主傳輸電纜、地面和地下變接地裝置必須完好。監(jiān)控系統(tǒng)主備機(jī)、傳輸接口、交換機(jī)的電源防雷、信號(hào)防雷裝置必須完好。

（2）環(huán)境干擾方面的防誤報(bào)措施。這種現(xiàn)象主要是由于視頻線芯與屏蔽網(wǎng)之間存在短路或開路等故障，或者BNC接頭接觸不良造成的。對(duì)于這種干擾，應(yīng)努力匹配系統(tǒng)中各設(shè)備的阻抗，特別是在選擇視頻電纜時(shí)，以確保電纜質(zhì)量。必要時(shí)，應(yīng)對(duì)電纜進(jìn)行抽樣試驗(yàn)。工作面監(jiān)控線纜與電源線之間的距離應(yīng)大于100mm，監(jiān)控線纜之間的距離應(yīng)大于50mm，以避免信號(hào)干擾。在巖石或半煤巖隧道中進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，應(yīng)及時(shí)將甲烷傳感器撤至距離炮頭50m以上的應(yīng)采取安全的位置和有效地保護(hù)措施，以免損壞傳感器或造成誤報(bào)。

（3）中心站定義不當(dāng)方面的防誤報(bào)措施。這種情況除了產(chǎn)品質(zhì)量原因外，一般通過(guò)解碼器遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)，包括鏡頭和中央站，減少由于距離太遠(yuǎn)，控制信號(hào)衰減太大，解碼器接收到的控制信號(hào)太弱。監(jiān)控變電所與傳感器之間的連接器或接線盒應(yīng)完好、堅(jiān)固，電纜應(yīng)懸吊必須標(biāo)準(zhǔn)化，傳輸電纜的懸掛出現(xiàn)老化、受潮時(shí)，應(yīng)規(guī)范并及時(shí)更換。如果甲烷傳感器安裝在濕度較大的環(huán)境中，使用一個(gè)月后必須吊起維護(hù)，干燥并校準(zhǔn)合格后方可使用。變電站備用電源采用免維護(hù)鉛酸蓄電池時(shí)，嚴(yán)禁將電源箱吊裝，必須標(biāo)

準(zhǔn)化安裝在設(shè)備支架上，保證電池組引線板垂直放置，保證內(nèi)外可靠接地。

4.結(jié)論

煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)發(fā)出報(bào)警、停電、投料異常等信息時(shí)，中心站值班人員必須立即通知礦山調(diào)度部門，查明原因，并按規(guī)定程序向上級(jí)網(wǎng)絡(luò)中心報(bào)告，以防止誤報(bào)警的發(fā)生，同時(shí)還要完善并改進(jìn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，建立煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)裝置使用管理辦法，更好地實(shí)現(xiàn)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、使用及維護(hù)管理。