煤矿安全监测系统升级研究

李延刚

摘 要：煤矿行业是高危行业，安全是煤矿生产行业的首要前提，保证从事煤矿生产行业的人员的生命安全是煤矿行业最首要的前提。所以煤矿生产行业的安全监控系统必须能跟上煤矿产业的生產节奏，及时进行改造和升级，逐渐完善煤矿安全监视系统。目前我国煤矿安全监视系统应用存在的主要问题在于传感器方面，传感器性能不佳，供电不稳定，传感器线路也容易受到其它信号的干扰。本文通过对煤矿安全监控系统存在的实际问题进行了详细阐述，提出有针对性的升级改造关键技术，提高煤矿安全监控系统的整体应用质量。

关键词：煤矿安全;监控系统;升级改造;关键技术

引言

2015年国家安监总局开展煤矿“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动，大大提升了煤矿科技装备、科技强安、科技保安水平。2016年国家煤矿安监局为提升煤矿井下日常安全生产技术保障水平，提高煤矿安全预测预警水平，增强煤矿安全保障能力，要求煤矿全面对安全监控系统进行升级改造。

1、升级改造目标

（1）传感器到分站数据传输实现数字化，使用RS485总线传输技术，通信速率2400bps，确保数据传输的可靠性。（2）升级的分站及传感器通过监控系统及组成设备达到静电抗扰度3级、电磁辐射抗扰度2级、脉冲群抗扰度3级、浪涌抗扰度3级等抗干扰认证，且系统取得抗干扰安标认证，高于国家标准。（3）升级的分站、传感器防护等级均达到IP65，满足在恶劣环境中能正常工作。（4）增设多参数传感器、激光甲烷传感器等先进技术装备。（5）系统软件可设置4级报警，传感器的报警响度达到85dB，声光报警频率可实现4级，用不同频率进行区分。（6）KJ70X系统支持地面、井下的数据融合，软件提供融合接口及协议规范：支持人员定位系统、应急广播系统、视频监控系统等系统融合，方便实现融合及应急联动，联动参数可设置。（7）设计系统传输平台采用工业以太环网+总线技术，环网切换时间不大于50ms，实现多路数据并行快速传输。（8）智能传感器实现标校提醒及故障诊断功能。（9）软件实现自诊断功能，根据操作系统运行环境、设备布置及监测数据，对系统软件、分站、传感器等异常情况进行诊断，出具诊断报告，以便于系统维护。（10）软件实现双机热备，当主机出现异常时，备机可自动切换为主机进行工作，实现无缝切换。（11）实现了数据分析及应用：传感器标校数据分析、异常数据分析及大数据分析等。（12）数据存储采用RSA加密算法，防止数据被破解篡改。（13）系统性能指标得到大幅提升，巡检周期不超过10s，异地断电时间缩至5s，备用电源断电后正常供电时间提升到8h，双机热备实现自动切换，模拟量传输处理误差不超过0.5%，分站本安电源实现分级管理。

2、升级改造步骤

（1）成立安全监控系统升级改造专项领导小组，任务分解落实，制定工作任务清单，明确责任归属。（2）为确保升级改造期间监控系统稳定有效运行，制定《高煤公司安全监控系统升级改造期间应急处置措施》。（3）建设一套千兆工业以太环网用于安全监控系统专业传输。（4）为了不影响老安全监测系统的运行，在地面监控室利用新主备机、服务器等搭建一套新安全监控系统，两套系统并行运行。同时新系统的上传软件，应将数据上传至上级集团公司。（5）分阶段、分主次、分重点进行分站与电源的更换，优先把非重点区域的分站及传感器（如避难硐室）进行更换，接入新系统。（6）安装重点采区的分站和传感器并接入新系统，实现新老系统的平滑过渡。

3、煤矿安全监控系统升级改造关键技术分析

为了保证对整个开采过程进行实时有效的安全监督控制，同时为了保证开采人员自身的人身安全。在现有的安全监控系统基础上，对煤矿安全监控系统进行关键技术的改造升级。主要可通过以下几种关键技术，实现煤矿安全监控系统的升级，提高煤矿安全监控系统在实际应用过程中的质量和效果。

3.1新型数字传感技术

通过对现阶段存在于煤矿安全监控系统实际应用中的问题进行分析之后可以得出，传感器在实际应用过程中，其整体稳定性很容易受到影响。导致传感器性能不稳定的根本原因之一就是由于传感技术比较落后。针对这一现象，该单位在利用激光甲烷传感器的时候，选择通过可调谐半导体激光光谱技术与其进行有效的配合使用。由于半导体激光器本身的波长具有可调谐的特点，所以在实际应用时，其可以直接通过对输出电流的具体变化情况进行有效控制，同时还可一堆气体吸收峰附近的情况进行扫描分析，这样可以从中获取到待检测气体的特征吸收光谱，实现对气体科学合理的测量[3]。激光甲烷传感器在实际应用时，并不会受到气体任何气体的影响，所以即使是在一些粉尘比较大、环境比较潮湿的恶劣条件下，其整体测量效果也比较良好，同时还能够保证测量数据具有真实性和有效性。传感器信号在传输过程中，可以直接通过RS485、CAN总线对其进行有效的数字传输，除了可以实现对其实时有效的数值检测之外，还可以将传感器的诊断或者是调校数据一并传输。传感器在具体使用过程中，可以适当将其整体防护等级进行有效提升，一直将其提升到IP65，同时将其防爆型式提高到ia，这样能够最大限度保证满足工作面对本质安全设备提出的一系列要求。

3.2多系统数据融合技术

多系统数据井下融合技术在实际应用过程中。

通过对图1中所呈现出的内容进行分析，分站在实际应用过程中，其主要是通过ARM处理器的使用来实现多系统数据融合，该处理器具有以太网接口，同时还有RS485、CAN接口，同时能够实现大容量的储存。在针对各种不同系统的传感器、执行器进行处理时，可以直接通过RS485、CAN总线实现与分站相互之间的有效连接，分站在具体操作过程中，可以根据其通信链路的有效操作，对各个系统设备的数据进行有效控制。同时，可以直接将这些数据发送到业务单元，各个业务单元可以结合实际情况，按照主机的基本要求，实现各项工作的科学合理配置和落实。与此同时，通过主机各项业务相互之间数据的有效配置使用，能够最大限度实现分站级数据的融合。比如在瓦斯已经超过限定数值的时候，可以通过报警的方式，对关联区域的相关人员起到良好的警示作用等。分站在实际应用时，还可以通过以太网、RS485等接口的使用，促使各个业务单元数据被真实有效的传输到对应的主机当中。

结束语

安全监控系统经过升级改造，能够满足新标准的要求，并解决了系统存在的老旧顽症，有效防止了线路接触不良产生的断线或电磁干扰造成的“假数”信号等问题，增强了干扰防护能力，提高了断电性能，提高了系统稳定性和可靠性。由于各级监管部门能够及时监督煤矿监控设备的运行情况，大大提高了设备的使用率和完好率。此次升级改造提升了煤矿企业的智能化水平与安全生产管理水平，对改善煤矿安全状况和促进煤矿行业技术进步有着重要的意义，亦是积极贯彻执行国家法律法规，实现煤矿企业安全发展的具体表现。

参考文献：

[1]庞宏.煤矿安全监控系统升级改造的探讨[J].煤矿机械，2017，38（09）：110-111.

[2]任吉凯，路培超，杨相玉.浅析“煤矿安全监控系统升级改造技术方案”[J].山东工业技术，2017（15）：47.

[3]张骐.神华集团煤矿安全监控系统现状及升级改造[J].工矿自动化，2017，43（05）：18-21.

[4]汪从笑 . 煤矿安全监控系统升级改造及关键技术研究[ J] . 工矿自动化， 2017（02） .