邢東礦安全監測監控系統數據穩定性研究與探討

靳鵬博

（冀中能源股份有限公司 邢東礦，河北 邢臺 054000）

1 概 況

煤礦安全監測系統在煤礦安全生產過程中起到了非常重要的作用。邢東礦煤礦安全監測系統用于監測甲烷、風速、一氧化碳、二氧化碳、溫度、氧氣、煙霧、負壓等實時數據，以及饋電、風門、風窗、風筒、局部通風機開停、主通風機開停等狀態，并具有甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制等功能。但在實際運行中，由于斷電、線路故障、通信設備損壞等因素會造成數據傳輸中斷，不能保證數據完整性，影響監測系統的穩定傳輸。

監測分站在監測系統中起著承上啟下的作用，上面連著核心交換機，下面連著各類監測傳感器，一旦監測分站供電中斷或者出現故障后就會造成監測數據傳輸中斷，影響監測系統穩定運行。因此對邢東礦安全監測系統監測分站進行優化改造。

2 監測分站優化改造

邢東礦監測系統采用的是北京煤炭科學技術研究院生產的KJ83N(A)-F 礦用本安型分站（以下簡稱分站），它是安全監控系統的重要組成部分，能夠接收、處理監控主機發出的命令，返回相應信息。分站在井下可以實時采集礦井環境參數，如瓦斯、一氧化碳、風速、溫度、監測機電設備饋電、開停狀態等生產信息，控制用電設備的接通、斷開。分站具有甲烷超限及斷線報警、斷電及甲烷風電閉鎖功能。但分站在運行中也存在不少缺陷，不能滿足現有的生產情況。邢東礦結合井下實際情況，對監控分站進行了優化改造。

2.1 分站增加斷電續傳功能

邢東礦原有的監測分站在電池無電后或者故障中斷后監測數據就會傳輸中斷，直至監測分站恢復供電，存在數據“空白期”，造成了監測系統不可靠、不穩定。

為消除這一問題，邢東礦結合安全監測監控系統數據傳輸情況情況與廠家進行溝通，通過改變監測系統分站模塊，增加斷線續傳功能。

（1） 預先設置系統最大巡檢時間，分站采用定時中斷判斷是否與交換機通信中斷，中斷后開啟斷線數據存儲處理過程。

（2） 分站定時巡檢所接傳感器，并對數據進行預處理。

（3） 采用預先設置好的存儲時間間隔定時存儲斷線數據。

（4） 當分站監測到通信恢復后停止斷線數據存儲。

（5） 交換機與分站通信恢復后，交換機發送獲取斷線數據傳輸命令，分站將斷線數據采用自適應壓縮算法進行數據壓縮，并發送至交換機，續傳的數據在歷史記錄中曲線以圓圈連接，數據后面會帶“續”字樣，如圖1 所示。

圖1 斷電續傳功能示意圖Fig.1 Power off function schematic

目前經過改造后的邢東礦監測分站在中斷狀態下可以續傳2 h 的數據，后續可以繼續擴充分站儲存空間，增加續傳時間。

2.2 分站電源箱儲備能量優化

監測分站電源在無外接電源供電時，僅依靠自帶的電池供電，時間較短，而且隨著使用時間的增長和充放電次數的增加，電池逐漸老化，供電時間更短。因此尋找技術手段，增加分站電源的儲備能量，是邢東礦急需解決的重要問題。

邢東礦進行多次試驗，測量分站電源供應時間，根據所得數據，與監測系統廠家共同分析研究，決定在電源箱模板上加裝一模塊，如圖2 所示，使電源的儲備能量由原來的112 Wh，增加到現在的250 Wh，由原來的工作時間180 min 增加到現在的255 min，如圖3 所示。

圖2 分站電源箱儲備能量電路板優化示意圖Fig.2 Substation power box reserve energy circuit board optimization schematic

圖3 分站電源箱儲備能量優化后效果Fig.3 Effect of reserve energy optimization of substation power box

2.3 分站電源箱電源模塊優化

邢東礦安全監測監控系統分站電源在正常運行時總電壓為33 V 左右，各線路上分電壓為22 V 左右，能夠正常為傳感器供電，但有時分站電源電壓會突然降為0，造成監測系統分站發生中斷，無法實時監測井下測點數據。

針對此問題，邢東礦通過幾次實驗發現，當分站電源提供電壓的電路若突然發生電壓波動，就會引起分站電源的電路板超載電壓保護模塊動作，默認進行保護，從而造成電源電壓降為0。根據分析出結果，邢東礦與監測系統廠家聯合對分站電源箱的電路板進行改造優化，如圖4 所示。優化后此問題得到了解決，再未發生過分站電源突然降為0 的情況。

圖4 分站電源箱電源模塊優化前后對比Fig.4 Comparison before and after optimization of power supply module of substation power box

2.4 監測分站外觀改造

邢東礦井下采掘交替頻繁，需要經常性的多地點安裝、移動分站，搬運監測監控系統分站和電源箱箱體頻繁。邢東礦原有電源箱箱體比較笨重，且搬運箱體的手把不能固定卡住，導致搬運過程中經常發生擠手事故，增加了操作過程中的危險性，降低了工作效率。

邢東礦結合現場實際操作情況，依據安全人機工程學原理，對安全監測分站箱體把手進行優化改造改造，如圖5 所示。在把手根部加裝固定塊，限制把手旋轉角度，同時結合監測系統廠家對箱體進行改造減重，大大增加了操作過程的靈活可靠性。

圖5 分站箱體把手改造前后對比Fig.5 Comparison before and after the transformation of the box handle of the substation

3 結 論

（1） 邢東礦安全監測監控系統分站具備斷電續傳功能后，保證了數據傳輸的完整性，增加了對煤礦井下環境的適應性，提高了該礦職工安全性，監測系統更加智能化和自動化。在查看歷史數據時能方便的區分出斷線數據，更好的掌握井下瓦斯、一氧化碳等模擬量傳感器數據的變化趨勢。

（2） 邢東礦安全監測監控分站電源箱儲備能量及電源模塊優化后，分站電源的儲備能量大大增加，保證了外部供電停止時的電源供應，防止監測系統傳輸數據的中斷，為邢東礦的安全生產提供了重要保護屏障；優化后再未發生過分站電源突然降為0 的情況。

（3） 邢東礦安全監測監控分站外觀改造后，保證了員工操作的安全性和可靠性，消除了員工的不安全心理和行為，提高了工作效率。