提高煤矿安全监控系统运行的稳定性探讨

提高煤矿安全监控系统运行的稳定性探讨

张文斌

(潞安新疆煤化工（集团）有限公司新疆839003)

摘要：煤矿安全监控系统在煤矿安全生产过程中发挥着重要作用，如何保障安全监控系统稳定运行一直是业内人员反复思考的问题。由于井下设备及线路工作环境差，容易受到湿度大、粉尘大、淋水大、外界电磁干扰严重、电源不稳定、信号传输容易受到干扰、使用人员管理不当等不利因素影响，使得煤矿安全监控系统在运行中会出现传感器误报警及数据传输中断等情况。

关键词：煤矿；安全监控；系统运行；稳定性

1煤矿安全监控系统工作原理

我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，装备了部分矿井，随后在使用的过程中不断学习并解决新出现的问题，从而开始走上自主研发安全监控系统的道路。煤矿安全监控系统随着近几年先进技术的不断应用，适应我国地质条件开采的系统被不断的研发出来，如天地（常州）自动化股份有限公司KJ95N、中煤科工集团重庆研究院有限公司KJ90N、煤炭科学技术研究院有限公司（原煤炭科学研究总院）KJ83N等先进的系统。

其中监控系统主要分为两种工作原理，分别是：C/S以及B/S，系统显示有三种模式，分别是：单机、客户服务、浏览器。C/S系统工作原理主要是运用的客户服务模式系统。随着计算机技术的不断发展，这项技术原来越先进，主要是运用数据服务器将数据进行统一的收集，之后被显示在客户端上，这种单方向操作形式方便对部分数据的查找，主要工作原理图如下：

而对B/S结构的使用中主要是对主机上的浏览器的使用，通过对HTTP协议相应用服务器发送具体浏览意向的请求，从而时得实现计算机的整体使用，其具体的使用过程图与上图三层结构示意图相同。在两种系统工作原理中各有优势与缺点，但是煤矿安全是不容小觑的，实际在对煤矿安全监控系统建立中可以把两种系统形式相结合，这是经过综合各方面进行考虑后的最好模式。

2影响系统运行稳定的常见原因剖析

2.1传输线路受干扰

煤矿安全监控系统具有测点多、分布广、传输距离长的特点，传感器到分站的距离、分站到中心站的距离往往以千米计算，由于传输距离长，导致线路信号电压衰减，抗干扰能力变弱。其次受到井下具体环境限制，系统线路在铺设过程中不能和动力电缆距离太远，且部分线路距离变频器较近，当变频器启动或大型机电设备开停时会产生强大的电磁脉冲干扰，电磁脉冲干扰与正常信号叠加后会导致监测值突然变大，发生传感器误报警，甚至出现中断通讯的情况。

2.2井下恶劣环境导致传感器性能不稳定

井下部分地点环境湿度大，淋水多，传感器感应元件、电路板容易受潮，接线容易氧化，导致传感器性能不稳定。

2.3后备电源故障导致数据传输中断

所有安全监控系统分站都带有备用电源，由于备用电源不定期检修及进行充放电试验等，使交流电源一停，马上就出现数据中断现象，这种情况在检修不到位的个别矿井出现次数较多。

2.4安全监控系统使用单位管理不到位导致发生监测事故

在安全监控系统的使用过程中，由于采掘队组部分人员安全意识不强，对安全监控系统不够重视，经常出现采煤机或综掘机割断监测线；传感器从高空坠落；冲洗巷道不对传感器加以保护，直接将水冲到传感器上；炮掘作业时保护措施不到位，导致传感器受冲击波或碎石的冲击；在挪移传感器时将监测线从接线盒中拉脱等情况。以上这些情况容易导致传感器误报警及通讯中断，在安全监控系统故障统计率上占大多数。

2.5机房操作员操作失误导致传感器误报警

安全监控系统的测点在定义时要求井下现场必须与主机定义相符，由于机房操作人员不按章操作或疏忽大意，存在着机房操作人员定义错误而导致传感器误报警事故,常见的有井下现场与监测主机定义不符，监测主机上的数据与矿端上传服务器中的数据不一致。

3提高安全监控系统稳定性的主要措施

3.1数据传输方式的优化

为避免强电磁对传统485信号传输线路的干扰，有条件的矿井可以采用光纤或工业环网的传输方式来提高线路传输的稳定性。采用485信号传输要确保监测分站的安设位置远离变频器、动力移变等大功率电气设备，传输电缆要尽量与动力电缆分钩吊挂，有交叉时要垫厚电缆皮或穿管进行物理隔离，避免信号干扰。

3.2传感器的入井与检修

传感器必须经有资质的检定机构检定合格并张贴检验合格证后方可入井。严禁检定不合格仪器入井使用。甲烷传感器入井使用前，必须在地面试运行24～48h，试运行期间正常，无中断等异常情况后方可入井。杜绝有缺陷的产品入井。传感头的黑白元件规定每年更换一次，遇传感头进水、测量精度不符合要求等可能导致误报警的传感器必须立即升井检修，并更换传感头，检修合格后方可使用。必须严格执行甲烷传感器每15天使用新鲜空气样和校准气样进行井下现场调校的规定，确保调校工作符合调校流程的要求。所有在用的甲烷传感器使用一个月后必须升井检修。

3.3传感器的日常使用

加强职工培训教育工作，让工作面人员能够正确操作，传感器挪移过程中要轻挪轻放，严禁碰撞；挪移过程中禁止手拽传感器电缆。传感器安装地点5m范围内不得使用红外线通讯的发射装置或设备，在甲烷传感器附近安装或使用变频设备的单位在变频设备投用前必须通知监测队进行测试。采用炮掘作业的头面，在放炮前甲烷传感器必须及时回撤，并对传感器及线路采取有效保护措施；线路必须用旧皮带等材料进行保护，迎头甲烷传感器的回撤距离要求为50m以上或放置于爆破冲击波影响不到的横川、硐室等地点。

3.4重视后备电源充放电及防雷检测工作

处在雷雨高发地带的矿井应高度重视防雷检测和后备电源充放电工作，一些监测事故就是因打雷导致矿井供电不正常、交流突然停电而后备电源又供不上所造成的。所以不论是监控机房的UPS还是井下监测分站的后备电源，必须进行严格定期充放电测试工作，及时发现并更换待机时间不符合要求的后备电池，从电源防护上提高监测系统的稳定性。此外，要定期委托具备防雷检测资质的机构对防雷装置进行全面检测，及时处理检测出的问题。

3.5传感器参数配置“三对照”

监控机房是监测系统的咽喉通道，也是需要重点管控的一个岗位。对值机员必须严格要求其按章操作，值机人员每班必须核对监测主备机的测点配置（如测点号、测点类型、测点名称等）是否与上传软件中的测点配置一致。遇增加、回收、变更测点时，机房人员必须保证“三对照”，即井下现场、主机软件、上传软件中对新增、回收、变更的测点配置要求同步。如井下某一分站所接传感器的类型（是模拟量还是开关量等）、名称（是瓦斯传感器还是温度传感器等）、测点号（几号分站几号口等）必须与主机监控软件和上传软件完全一致。在测点定义、有计划检修屏蔽测点时，严格规范执行《操作工作票》，一人操作一人监护，减少工作失误造成的误报警。

结论

综上所述，在对煤矿安全监控系统发展以及更新的过程中，不能忽视安全监控系统对煤碳产业的作用，其目的就是预测、预防矿井的灾害保障企业的财产和工人的自身安全，使得煤炭企业得到良好的发展，保持稳定的步伐引领国内的工业发展，增强国力，成为真正的世界强国。

参考文献：

[1]孙继平.煤矿监控系统手册[M].北京：煤炭工业出版社，2017.

[2]冯亚飞，肖运江.煤矿安全监控系统常见误报警原因分析及软件处理方法[J].工矿自动化，2013，39（4）：90-92.