煤礦安全監控系統常見誤報警原因分析及防治措施

＊翟巨良

（陽泉煤業集團泊里煤礦有限公司 山西 032700）

煤礦安全監控系統的常見誤報警原因有很多，眾所周知，傳感器、變電站、電源、傳輸接口、地面上位機、系統軟件、數據傳輸電纜等設備是煤礦安全監控系統的重要組成部分。通過在監控系統的主機上按照順序檢測獲取監控分站數據，并對其進行分析，以便實時顯示。同時對異常信息進行顯示，比如報警、停電等，作業人員根據實時信息進行相應處理，煤礦安全監控系統易受電磁干擾、各系統間聯動性差、設備智能化程度低，對煤礦安全管理存在一定難度，危害著煤礦井下的安全生產，因此對系統的優化和誤報警的防控勢在必行。

1.煤礦安全監控系統誤報警特征識別和判斷

當傳感器監測值的增長超過最大理論增長值或傳感器頻率增加一倍時，認為監測值發生異常變化。在判斷監測值是否發生異常變化時，首先要判斷傳感器是否處于校準狀態。如果監控值在非標準狀態下顯示異常，出現變化，首先要對持續時間進行判斷，觀察是否在正常范圍內。需要注意的是在煤礦安全監控系統中，當沒有出現報警異常的現象和狀態時，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行判斷，然后根據順序依次進行檢查。當檢查的結果未發現有異常和不正確的情況出現時，并且監控系統中的監控值恢復到正常，則被認為是系統產生了誤報警如圖1所示。

圖1 煤礦安全監控系統報警軟件識別流程圖

系統中的報警控制器在接收探測器等觸發設備時，一般以直接或間接的形式進行接收，同時發出的報警信號和相應的報警聲光信號，并保持到人工復位為止，這些聲、光信號稱為報警控制器的報警信號。當有探測器信號輸入時，區域報警控制器在10s內發出報警聲光信號。報警控制器可對探測器發出的報警信號設置報警延時，最大延時不超過1min。在延遲期間，有一個延遲時間指示信號。當系統中的報警控制器顯示處于報警狀態的時候，專用報警總指示燈點亮。報警控制器的專用報警總指示燈、專用監控報警狀態總指示燈、故障總指示燈和專用屏蔽總指示燈往往集中在報警控制器面板界面上的基本按鍵與指示燈單元內。當報警控制器內部或其連接的部件之間產生故障時，控制器會在100s內發出與報警信號有明顯差異的故障聲光信號。故障聲音信號要保證能夠實現人工消除操作，當有另一個故障信號輸入時，故障聲信號將重新啟動；故障燈信號應保持到故障解決為止。故障主指示燈應當在報警控制器內進行設置，用來保障不管報警控制器處于何種狀態，一旦輸入故障信號，就會出現故障主指示燈亮的現象。當自動報警系統出現故障時，某些故障無法及時恢復，為了不影響自動報警系統其他組件、設備正常運行，監控并及時顯示其他狀態信息，有些報警主制器設有屏蔽功能，可以對配接設備進行單獨屏蔽和解除屏蔽操作。

2.煤礦安全監控系統誤報警原因分析

煤礦安全監控系統的總體架構如圖2所示，圖2為煤礦安全監控系統的核心層與接入層的總體架構示意圖。

圖2 煤礦安全監控系統的總體架構示意圖

（1）傳輸線纜。傳輸線纜引起的誤報警一般是由干擾引起的，這種干擾多半是由于傳輸線纜導致的空間輻射干擾，在傳輸系統、系統前端或中央控制室的附近出現了比較強且頻次比較高的空間輻射源，則會引起矩陣主機對圖像切換不干凈[1]。通常在這種情況下，由于傳輸線纜在傳輸距離過遠的情況下，會導致高頻信號衰減過度，而且在放大補償裝置缺失的情況下，電容在視頻傳輸電纜中的分布會過大，最終會導致在傳輸過程中，傳輸線的芯線與屏蔽線之間存在集中的等效電容，由于傳輸線過長，導致信號在高頻范圍內衰減過大。

（2）供電電源。供電系統在傳輸線路中出現的短路、開路、瞬時過壓等情況，多數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、壓降過大等導致的，但是值得一提的是，在電源錯誤或瞬態過電壓產生較大的波動時，會導致設備損壞。因此，在供電前，必須認真、嚴格地進行驗證和檢查。因此，當出現供電電源引起誤報警時，要進行冷靜的分析和調查，應根據故障現象確定可能出現哪些電路連接問題，可能出現什么樣的故障現象。需要注意的是，各系統設備與各線路之間的連接應滿足監控系統長期運行的要求。

（3）環境干擾。傳輸電纜的特性阻抗失配可能導致監控屏幕上出現幾根等間距的豎條形狀的干擾圖像，干擾信號的頻率大致是保持在線路頻率的整數倍。大部分情況下，類似這種的干擾現象多是由于視頻電纜的特性阻抗和分布參數不理想造成的。顯示器屏幕上出現黑白條，上下滾動，稱為50Hz工頻干擾。這種干擾往往是由于前端和控制中心設備接地不當造成的，形成進入系統的電位差回路。這也可能是由于設備本身的功率性能下降。另外還會出現一些斜紋狀的干擾，或是圖像彈跳式的干擾，因此，可以得知電源干擾發生的原因比較多并且很復雜，如果出現視頻傳輸線質量特別差的時候，屏蔽性能也很差的狀態，則在供電系統中會存在噪聲，或系統附近有強干擾源等大面積網格干擾，又稱單頻干擾。

（4）中心站定義不當。中心站常見故障通常發生在機器使用后，基本不能維持正常的工作或者根本不能旋轉的狀態時，可以考慮是由產品質量較差，或是由以下原因引起，比如，只允許安裝攝像頭的中心站，使用時采用吊裝方式，使中央站的運行負荷顯著地增加，則會造成中心站的傳動機構產生損壞，還會出現在使用后不久就會出現燒壞電機的現象，這往往導致中心站無法旋轉，要安裝繼電器箱，以放大控制信號。

3.煤礦安全監控系統常見誤報警防治措施

（1）供電電源方面的防誤報措施。對于供電電源方面產生的誤報警，則應該根據故障現象進行冷靜的分析和調查，在電路連接上首先確定哪些可能出現問題，可能出現什么樣的故障現象。需要注意的是，各系統設備與各線路之間的連接應滿足監控系統長期運行的要求。加強對監控系統相關人員的培訓和教育，正確操作監控系統的各種設備和軟件，特別是在傳感器移動過程中，確保嚴禁輕放、碰撞、猛拉傳感器線纜。監控系統的電纜敷設應盡量采用整段電纜，少用接頭或接線盒。不合格的連接器、接線盒應及時更換。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上，避免因拉力過大接觸不良而誤報，使用3個月后，必須及時檢查，檢驗合格后才能在井中投入使用。甲烷傳感器不允許安裝在發熱量高的機電設備上方，不允許安裝在變頻設備附近。變電站電源應按規定安裝設置。調度室內監控系統的主備機、傳輸接口、交換機、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。監控系統主備機、傳輸接口、交換機的電源防雷、信號防雷裝置必須完好。

（2）環境干擾方面的防誤報措施。這種現象主要是由于視頻線芯與屏蔽網之間存在短路或開路等故障，或者BNC接頭接觸不良造成的。對于這種干擾，應努力匹配系統中各設備的阻抗，特別是在選擇視頻電纜時，以確保電纜質量。必要時，應對電纜進行抽樣試驗。工作面監控線纜與電源線之間的距離應大于100mm，監控線纜之間的距離應大于50mm，以避免信號干擾。在巖石或半煤巖隧道中進行爆破作業時，應及時將甲烷傳感器撤至距離炮頭50m以上的應采取安全的位置和有效地保護措施，以免損壞傳感器或造成誤報。

（3）中心站定義不當方面的防誤報措施。這種情況除了產品質量原因外，一般通過解碼器遠程控制攝像機，包括鏡頭和中央站，減少由于距離太遠，控制信號衰減太大，解碼器接收到的控制信號太弱。監控變電所與傳感器之間的連接器或接線盒應完好、堅固，電纜應懸吊必須標準化，傳輸電纜的懸掛出現老化、受潮時，應規范并及時更換。如果甲烷傳感器安裝在濕度較大的環境中，使用一個月后必須吊起維護，干燥并校準合格后方可使用。變電站備用電源采用免維護鉛酸蓄電池時，嚴禁將電源箱吊裝，必須標

準化安裝在設備支架上，保證電池組引線板垂直放置，保證內外可靠接地。

4.結論

煤礦安全監測監控系統當發出報警、停電、投料異常等信息時，中心站值班人員必須立即通知礦山調度部門，查明原因，并按規定程序向上級網絡中心報告，以防止誤報警的發生，同時還要完善并改進安全監測監控系統，建立煤礦安全監測監控系統裝置使用管理辦法，更好地實現煤礦安全監測監控系統的安裝、使用及維護管理。