煤矿安全监控系统常见误报警原因分析及防治措施

2023-10-27翟巨良

当代化工研究 2023年19期

＊翟巨良

（阳泉煤业集团泊里煤矿有限公司山西 032700）

煤矿安全监控系统的常见误报警原因有很多，众所周知，传感器、变电站、电源、传输接口、地面上位机、系统软件、数据传输电缆等设备是煤矿安全监控系统的重要组成部分。通过在监控系统的主机上按照顺序检测获取监控分站数据，并对其进行分析，以便实时显示。同时对异常信息进行显示，比如报警、停电等，作业人员根据实时信息进行相应处理，煤矿安全监控系统易受电磁干扰、各系统间联动性差、设备智能化程度低，对煤矿安全管理存在一定难度，危害着煤矿井下的安全生产，因此对系统的优化和误报警的防控势在必行。

1.煤矿安全监控系统误报警特征识别和判断

当传感器监测值的增长超过最大理论增长值或传感器频率增加一倍时，认为监测值发生异常变化。在判断监测值是否发生异常变化时，首先要判断传感器是否处于校准状态。如果监控值在非标准状态下显示异常，出现变化，首先要对持续时间进行判断，观察是否在正常范围内。需要注意的是在煤矿安全监控系统中，当没有出现报警异常的现象和状态时，常用的检查方法是要各子站的顺序在传输通道中的位置进行判断，然后根据顺序依次进行检查。当检查的结果未发现有异常和不正确的情况出现时，并且监控系统中的监控值恢复到正常，则被认为是系统产生了误报警如图1所示。

图1 煤矿安全监控系统报警软件识别流程图

系统中的报警控制器在接收探测器等触发设备时，一般以直接或间接的形式进行接收，同时发出的报警信号和相应的报警声光信号，并保持到人工复位为止，这些声、光信号称为报警控制器的报警信号。当有探测器信号输入时，区域报警控制器在10s内发出报警声光信号。报警控制器可对探测器发出的报警信号设置报警延时，最大延时不超过1min。在延迟期间，有一个延迟时间指示信号。当系统中的报警控制器显示处于报警状态的时候，专用报警总指示灯点亮。报警控制器的专用报警总指示灯、专用监控报警状态总指示灯、故障总指示灯和专用屏蔽总指示灯往往集中在报警控制器面板界面上的基本按键与指示灯单元内。当报警控制器内部或其连接的部件之间产生故障时，控制器会在100s内发出与报警信号有明显差异的故障声光信号。故障声音信号要保证能够实现人工消除操作，当有另一个故障信号输入时，故障声信号将重新启动；故障灯信号应保持到故障解决为止。故障主指示灯应当在报警控制器内进行设置，用来保障不管报警控制器处于何种状态，一旦输入故障信号，就会出现故障主指示灯亮的现象。当自动报警系统出现故障时，某些故障无法及时恢复，为了不影响自动报警系统其他组件、设备正常运行，监控并及时显示其他状态信息，有些报警主制器设有屏蔽功能，可以对配接设备进行单独屏蔽和解除屏蔽操作。

2.煤矿安全监控系统误报警原因分析

煤矿安全监控系统的总体架构如图2所示，图2为煤矿安全监控系统的核心层与接入层的总体架构示意图。

图2 煤矿安全监控系统的总体架构示意图

（1）传输线缆。传输线缆引起的误报警一般是由干扰引起的，这种干扰多半是由于传输线缆导致的空间辐射干扰，在传输系统、系统前端或中央控制室的附近出现了比较强且频次比较高的空间辐射源，则会引起矩阵主机对图像切换不干净[1]。通常在这种情况下，由于传输线缆在传输距离过远的情况下，会导致高频信号衰减过度，而且在放大补偿装置缺失的情况下，电容在视频传输电缆中的分布会过大，最终会导致在传输过程中，传输线的芯线与屏蔽线之间存在集中的等效电容，由于传输线过长，导致信号在高频范围内衰减过大。

（2）供电电源。供电系统在传输线路中出现的短路、开路、瞬时过压等情况，多数是由于供电线路或电压不正确、功率不足，甚至由于某一供电线路的直径不足、压降过大等导致的，但是值得一提的是，在电源错误或瞬态过电压产生较大的波动时，会导致设备损坏。因此，在供电前，必须认真、严格地进行验证和检查。因此，当出现供电电源引起误报警时，要进行冷静的分析和调查，应根据故障现象确定可能出现哪些电路连接问题，可能出现什么样的故障现象。需要注意的是，各系统设备与各线路之间的连接应满足监控系统长期运行的要求。

（3）环境干扰。传输电缆的特性阻抗失配可能导致监控屏幕上出现几根等间距的竖条形状的干扰图像，干扰信号的频率大致是保持在线路频率的整数倍。大部分情况下，类似这种的干扰现象多是由于视频电缆的特性阻抗和分布参数不理想造成的。显示器屏幕上出现黑白条，上下滚动，称为50Hz工频干扰。这种干扰往往是由于前端和控制中心设备接地不当造成的，形成进入系统的电位差回路。这也可能是由于设备本身的功率性能下降。另外还会出现一些斜纹状的干扰，或是图像弹跳式的干扰，因此，可以得知电源干扰发生的原因比较多并且很复杂，如果出现视频传输线质量特别差的时候，屏蔽性能也很差的状态，则在供电系统中会存在噪声，或系统附近有强干扰源等大面积网格干扰，又称单频干扰。

（4）中心站定义不当。中心站常见故障通常发生在机器使用后，基本不能维持正常的工作或者根本不能旋转的状态时，可以考虑是由产品质量较差，或是由以下原因引起，比如，只允许安装摄像头的中心站，使用时采用吊装方式，使中央站的运行负荷显著地增加，则会造成中心站的传动机构产生损坏，还会出现在使用后不久就会出现烧坏电机的现象，这往往导致中心站无法旋转，要安装继电器箱，以放大控制信号。

3.煤矿安全监控系统常见误报警防治措施

（1）供电电源方面的防误报措施。对于供电电源方面产生的误报警，则应该根据故障现象进行冷静的分析和调查，在电路连接上首先确定哪些可能出现问题，可能出现什么样的故障现象。需要注意的是，各系统设备与各线路之间的连接应满足监控系统长期运行的要求。加强对监控系统相关人员的培训和教育，正确操作监控系统的各种设备和软件，特别是在传感器移动过程中，确保严禁轻放、碰撞、猛拉传感器线缆。监控系统的电缆敷设应尽量采用整段电缆，少用接头或接线盒。不合格的连接器、接线盒应及时更换。矿井头、巷道、硐室中所有甲烷传感器的航空塞引线必须固定在提升环上，避免因拉力过大接触不良而误报，使用3个月后，必须及时检查，检验合格后才能在井中投入使用。甲烷传感器不允许安装在发热量高的机电设备上方，不允许安装在变频设备附近。变电站电源应按规定安装设置。调度室内监控系统的主备机、传输接口、交换机、UPS不间断电源、入口主传输电缆、地面和地下变接地装置必须完好。监控系统主备机、传输接口、交换机的电源防雷、信号防雷装置必须完好。

（2）环境干扰方面的防误报措施。这种现象主要是由于视频线芯与屏蔽网之间存在短路或开路等故障，或者BNC接头接触不良造成的。对于这种干扰，应努力匹配系统中各设备的阻抗，特别是在选择视频电缆时，以确保电缆质量。必要时，应对电缆进行抽样试验。工作面监控线缆与电源线之间的距离应大于100mm，监控线缆之间的距离应大于50mm，以避免信号干扰。在岩石或半煤岩隧道中进行爆破作业时，应及时将甲烷传感器撤至距离炮头50m以上的应采取安全的位置和有效地保护措施，以免损坏传感器或造成误报。

（3）中心站定义不当方面的防误报措施。这种情况除了产品质量原因外，一般通过解码器远程控制摄像机，包括镜头和中央站，减少由于距离太远，控制信号衰减太大，解码器接收到的控制信号太弱。监控变电所与传感器之间的连接器或接线盒应完好、坚固，电缆应悬吊必须标准化，传输电缆的悬挂出现老化、受潮时，应规范并及时更换。如果甲烷传感器安装在湿度较大的环境中，使用一个月后必须吊起维护，干燥并校准合格后方可使用。变电站备用电源采用免维护铅酸蓄电池时，严禁将电源箱吊装，必须标

准化安装在设备支架上，保证电池组引线板垂直放置，保证内外可靠接地。