煤礦安全監測監控系統應用探析

楊星輝

關鍵詞：煤礦安全;監測監控系統;應用;傳感器

0引言

我國煤炭資源遍布大江南北，近年來，我國不斷推廣煤礦安全監測監控系統，經過工程實踐得到了一定的發展。同時相關部門也制定了相應的行業標準以及對應的改革方案。廣大學者也越來越重視煤礦安全監測監控系統的研究。胡森榮等設計了以LoRa與HMM為基礎的煤礦安全監測系統;李爽等研究了煤礦安全態勢感知預測系統的部分關鍵技術;馮波研究了煤礦安全通風智能監測監控系統。雖然廣大學者都對煤礦安全監測監控系統進行了積極深入的研究，但這些研究，大多都屬于設計層面的研究，都相對較深入，很少有學者以安全監測監控系統實際應用為基礎來研究煤礦安全監控系統在日常安裝、使用、維護中出現的問題，對此本文以煤礦安全監測監控系統的主要作用為切入點，重點研究了煤礦安全監控系統在日常安裝、使用、維護中出現的問題，并就這些問題提出了一系列具體優化建議。

1安全監控系統的作用

煤礦安全監控系統能夠給煤礦生產提供安全保障，主要對煤礦瓦斯、一氧化碳、風速、煙霧等進行監控因素進行檢測。同時還對煤礦生產各個環節諸如運輸、提升、排水、設備的運行狀態等進行監控，將數據傳輸給計算機并對其進行分析，整合數據，給生產管理者以及業務部分提供可靠的數據，也可以給生產指揮者提供一手資料。同時在對數據分析之后可以為預防災難事故提供有力的數據支撐，從而可以采取及時報警以及斷電等安全措施，避免事故的發生。

2安全監控系統在安裝、使用、維護中出現的問題

（1）信號傳輸

目前現行的安全監控系統數據采集流程如下所示：地面中心站;信號傳輸介質;井下分站;信號傳輸介質;傳感器;參數采集。在進行安裝時，通常地面中心站與井下分站之間進行信號輸送時選用光纖作為介質，可是安全監控系統新版技術方案規定井下分站之間的信息傳輸需要采用環網技術，由于井下工況環境比較惡劣，而對于那些經常移動的分站而言，光纖傳輸維護比較繁瑣，主要是由于光纖在井下熔接率比較低，同時由于光纖材質比較硬，不能使用小圈纏繞，且不能大角度地拉扭，當光纖裁剪比較短時，往往失去使用價值，當出現故障之后后期維護工作量比較大。

（2）傳感器

在新規中規定傳輸必須數字化，在能夠充分提高整體抗干擾等級的前提現，減少不必要的傳感器線纜。在RS485通信協議下，僅僅將電源和信號正負極進行并聯，即可允許多個傳感器共同使用同一根通信電纜?？墒窃诠こ虒嵺`中發現，由于每一個傳感器的功率之問存在差異性，同時由于在井下分站以及線纜使用情況比較復雜，電路并聯往往導致電流下降，假如傳感器生產廠家并未對傳感器進行足夠的測試，那么可能導致通信電纜上面接入的傳感器數量不達標。另外，傳感器在使用的過程中，往往會受到諸如井下變頻器以及無功補償器干擾傳感器的強電磁干擾，因此導致數據失真。當處于強電磁環境中，傳感器得到的數據會出現放大、漂負等現象。將系統進行改造，以及升級RS485傳輸的抗干擾性之后，基本消除數據失真的現象。

當前我國對安全監控系統運行的網絡環境要求較高，為此對安全監控系統設置都存在一定的偏向，主要基于簡單的網絡結構實現對數據與網絡的保護。通過分析新規發現，其要求實現多個系統的深度融合，進而對數據傳輸規范以及相應的網絡安全建設提出了新的要求。通常情況下，安全監控系統在維護自身數據正常上傳時，還要保證其他系統進行有效的數據融合，這時數據采集與數據上傳之間往往會影響網絡的穩定性，一般安全監控系統借助主備機增加網卡以及設置多個IP地址等方式實現數據的傳輸以及多向采集等。另外，煤礦行業中缺少專業網絡安全工作人員，因此在網閘、防火墻以及殺毒軟件等方面不能給公司提供建設性的采購意見，從而致使專網與專網、局部與互聯網之間產生病毒頻發的現象，往往可能出現一個攜帶病毒的u盤導致公司網絡癱瘓的現象。這些安全問題僅僅是網絡環境問題，尚未涉及數據格式轉換以及數據庫端口開放問題等，這都會使得系統的抗風險能力下降。

3優化建議

鑒于此問題，選用具體的例子，進而提出完善意見。

（1）對于井下分站之間的數據傳輸方面，以IMC-V111ET-TB型1口VDSL2以太網延長器為例，其能夠有效地解決以太網距離延長方案，在使用24AWG電纜時能夠延長1400m，其中此延長器能夠提供一個100 Mb/s的RJ45以太網端口，一個界限端子端口借助VDSL2進行數據傳輸，工作溫度能夠適應-40-75℃。雖然此以太網延長器在技術方面不是最先進的，可是能夠滿足井下組網需要，從而能夠有效地減少光纜布局。即使在采用兩線制進行信息傳輸時，增加銅芯線纜之后帶寬會有所衰減，可是對于信息量比較小的設備而言，其在進行組網的過程中，通常表現出比較實用的效果，當前在進行環網系統建設的過程中，已經采用此設備進行技術研發，這樣能有效地減少光纜的布局。

（2）隨著傳感器技術的不斷發展，多參數傳感器在技術方面比較先進。該類型的傳感器不僅可以有效地減少設備的投入，而且能夠優化線路的供電情況。同時可以有效地降低能耗，并在抗干擾方面有所改進。

（3）為了保證網絡的安全性，可以構建小型的局域網，在IP的安全策略建設上，通常可以借助3層交換機實現操作系統的網間互聯，實現對各個網段的數據訪問。此外，可以在網絡后端設置硬件防火墻，從而能夠實現3層交換機路由走向的設定，這樣不僅可以提高信息輸送的效率，而且進一步降低成本以及優化網絡結構，同時能夠極大地提高網絡系統抵抗風險的能力，從而可以維護監控系統的穩定性，圖1所示為網絡的拓撲結構。

由于在礦井下網絡的作用受到一定的限制，因此在較短的時間內要想能夠有效提高網絡安全管理的水平顯得比較困難。當前處于大數據的時代，網絡已經成為保護煤礦安全生產的重要途徑，不僅可以實現遠程監控與數據采集整合等，而且網絡安全也將成為煤礦發展的一個重要指標。煤礦行業要想不斷提高網絡安全管理能力，必須培養網絡專業技術人才。

4結束語

煤礦安全監測監控系統是保障煤礦安全生產的重要系統之一，通過本文的研究，進一步了解了煤礦安全監測監控系統的主要作用和日常安裝使用中存在的主要問題，并掌握了一些解決這些問題的主要方法，通過綜合應用這些方法，必將有助于人們更科學合理地安裝使用煤礦安全監測監控系統，更及時高效地處理煤礦安全監測監控系統遇到的一些問題，進而更好地保障煤礦安全監測監控系統的安全，連續穩定運行，最終進一步提高煤礦安全生產水平。