煤礦安全監控系統升級改造關鍵技術的分析

沈磊

摘 要：傳感器性能較差、供電的不穩定以及抗干擾能力較弱是當前煤礦安全監控系統存在的主要問題。按照煤礦生產的相關規定，需要對當前大部分安全監控系統進行提升改造。基于此，本文將對煤礦安全監控系統升級改造的關鍵技術進行闡述。

關鍵詞：煤礦；安全監控系統；升級改造；關鍵技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.064

煤礦安全監控系統在一定程度上反映出礦井企業生產的安全水平。隨著國家對安全生產的不斷重視，煤礦安全生產標準不斷提升，也因此存在一定數量的系統與標準不符的情況，需要對其進行提升改造，確保煤礦生產工作具備應有的保障。本文中詳細分析煤礦安全監控系統升級改造的關鍵所在。

1 煤礦安全監控系統使用問題分析

由于煤礦礦井內作業環境較差，粉塵較多煤礦井下作業環境比較差，產生的粉塵多，所以在作業過程中需要較高的防護級別。同時礦井內還有大量的硫化氫、二氧化硫等有毒有害氣體，以上因素對傳感器的干擾影響較大；礦井的空間環境比較小，強電場與電磁干擾對傳感器影響嚴重，導致傳感器輸出信號非常微弱，因此在整個信號的傳輸過程抗干擾能力較差；礦井內進行環境參數檢測，只是進行的離散點監測，因此顯示出來的數據只是重點區域的情況，在日常位置以及作業位置沒有體現，導致全區域的覆蓋難以實現；礦井內安裝的大多數傳感器只能監測到一種氣體參數或者設備的運行參數，導致對數據采集過于單一，同時對于傳感器的運行狀態難以診斷，智能化水平較低，不僅影響了監測效率，也增加了設備故障出現的可能。

2 煤礦安全監控系統的關鍵技術

（1）新型數字傳感技術。傳感技術是影響傳感性能的主要原因，使用激光甲烷傳感器可以實現電流控制波長，完成氣體測量。激光甲烷傳感器本身抗干擾能力較強，不會受到其他氣體的影響，在粉塵較大、環境惡劣的條件下也能發揮作用。

（2）多系統數據融合技術。采用多數據融合技術可以實現不同板塊之間、不同模型之間的數據融合，從而改善系統的響應與聯動情況，確保實現對周邊環境的安全評估。

（3）分布式、事件本地、異地控制技術。分布式、時間本地、異地控制技術可以在礦井內對不同環境下的參數進行及時反映，從而提高系統的反饋速度。以上措施可以使響應時間擺脫原有巡檢周期的限制，從而快速實現異地控制目的。

（4）電磁兼容技術。電磁兼容技術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、端口防護技術。另外，還應該考慮電源短時間內的自供電技術，通過電池電容等設備采取防爆措施，有效提升設備的抗干擾能力。

3 煤礦安全監控系統升級改造要點

（1）提高系統的性能。通過控制系統參數，確保系統性能提升，具體將系統巡檢周期控制在20秒以內，異地斷電時間控制在40秒以內，備用電源可以持續供電4小時，確保本質安全距離在6千米以上。在監控系統上進行分級報警、邏輯推廣報警，實現有線傳輸和無線傳輸的有機融合，提高對數據異常情況的分析能力，從而改善系統的應急聯動功能以及分析數據、對接數據的功能。通過這些改變，促進整個監控系統能力的提升，確保煤礦安全生產。

（2）提高系統監控穩定性。通過對系統進行抗電磁干擾試驗，通過模擬傳感器進行數字信號傳輸，提升系統的防護等級，并對存儲數據進行加密處理。系統的主干網應該采用工業以太網，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行融合，確保信號的傳輸效率。

（3）提高應急聯動有效性。在瓦斯超限、斷電等需立即撤人的緊急情況下，可自動與應急廣播、通信、人員定位等系統的應急聯動。通過系統軟件實現了重慶院安全監控、人員定位及廣播系統的聯動，在甲烷超限時，可啟動廣播系統，同時告知在危險區域的人員。

如，當安全監控系統出現任何危險報警關聯控制的同時，利用現有人員定位系統進行查詢井下危險區域人員撤離情況，在事故出現后也能通過手持性讀卡器進行人員搜救、廣播系統進行語音疏導進行安全撤離、無線通信系統進行現場聯系井下情況并通過視頻監控系統進行觀測和查看地區實時危險源的變化。

（4）傳輸數字化。在分站至中心站數字化傳輸的基礎上，將傳感器（模擬量）至分站升級為數字傳輸，實現安全監控系統的數字化，促進智能傳感器發展。

KJ90N系統配套所有模擬量傳感器均具有智能數字化傳輸功能，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、故障自識別功能，調校狀態識別提醒功能，對未按照規定時間調校的傳感器進行識別并報警。

開關量按照附表進行選擇性更換，盡量保持不變，如果客戶需要更換為全數字化，我院也有對應的數字化產品。斷電儀也是同客戶溝通，如果客戶需要數字化產品，我院也有對應產品，在資金不允許的情況下，暫時不升級。

（5）支持多網、多系統融合。實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合、監測監控與GIS技術的有機融合。

多系統的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。鼓勵新安裝的安全監控系統采用井下融合方式。在地面統一平臺上必須融合的系統：環境監測、人員定位、應急廣播，如有供電監控系統，也應融入。其它可考慮融合的系統：視頻監測、無線通信、設備監測、車輛監測等。重慶研究院自產系統可通過地面安全監控系統站實現瓦斯監控、人員定位、應急廣播系統數據的融合，可對數據進行集中展示，對多系統數據進行融合分析，并可實現應急救援聯動。對其它廠家的系統開放接口協議，配合完成融合功能。

4 結語

綜上所述，針對煤礦安全監控系統中存在的問題，應及時進行提升改造。改造后的安全監控系統不僅僅是為了安全實現監測監控，而是煤礦安全生產管理系統的愿景。因此具體實施過程中，應該充分考慮成本和先進技術的應用，保證煤礦開采的安全性。

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