泊里煤矿安全监测监控系统巡检周期研究

翟巨良

（阳泉煤业集团 泊里煤矿有限公司，山西 晋中 032700）

1 概 况

山西省作为煤炭资源大省，煤层及地质条件多样化，随着智能化矿井的普及，安全监测监控系统是智能化矿井建设的一项重要环节。安全监测监控系统实时监测着井下各类有毒有害危险性气体浓度及相关设备运行的状态，主要包括甲烷浓度、瓦斯电闭锁、风电闭锁、故障闭锁等。因此，鉴于安全监测监控系统的重要性，要严格规范安全监测监控系统的运行状态，日常监测系统遇到同类型故障及故障的处理办法进行归纳，其中监控系统最大巡检周期是监测系统运行是否正常的标志。本文以阳泉煤业集团泊里煤矿为研究对象，针对该矿最大巡检周期存在的问题进行分析研究。

1.1 矿井概述

阳泉煤业集团泊里煤矿井田面积137 km2，地质储量11.66 亿t，均为优质煤，生产能力为500万t/a，是煤与瓦斯突出矿井，主采3、8、9、15号煤层，仅有8 号煤层为非突出煤层，15 号煤层属II 类自燃煤层。

1.2 安全监测监控系统

KJ90X 安全监测监控系统依据中心站软件程序设定或通过控制，依托交换机为媒介进行环网传输。各类传感器依托环网传输把全矿井需要实时监测的各种有毒、有害气体浓度、通风设施、各种设备的开停状态等数据进行采集并传输到中心站，实现自动报警、断电。

KJ90X 安全监测监控系统是由地面和井下2 部分构成。井上部分由地面中心站监控服务器双机热备组成，运行监测主软件，定义、控制系统，分析显示井下被测量数据等，同时配备阵列控制柜和UPS 不间断电源、网络交换机、打印机等终端附属设备，主控信息通过WEB 服务器实时上传至矿调度及矿综合信息平台网络；井下部分包由7 台网络交换机组成的以太环网、下级监测分站和各类传感器控制执行器等，根据中心站定义实时监测监控井下环境参数，对超限区域自动发出控制指令，并把监测参数传回地面中心站主控服务机。安全监测监控系统布置如图1 所示。

图1 安全监测监控系统布置Fig.1 Layout of safety monitoring system

2 存在的问题及分析

泊里煤矿安全监测监控中心站值班人员在日常工作当中发现个别监测监控传感器最大巡检周期大于《煤矿安全监测监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2019）》 中规定的20 s，这会导致监测系统不能及时反馈各类传感器的运行情况。

经过查找资料分析，并与重庆煤科院技术人员交流探讨，猜测导致最大巡检周期异常与链路携带的监测分站数量有较大关系。经过筛查所有最大巡检周期正常和异常的传感器数据并进行分类归纳发现，最大巡检周期异常的传感器所在链路上携带的监测分站均超过6 台，例如链路192.168.0.79 和192.168.0.63 分别携带监测分站数量为7 台和11 台（图2）；而最大巡检周期正常的传感器所在链路上携带的监测分站均未超过6 台，例如链路192.168.0.94 和192.168.0.103 分别携带监测分站数量为5 台和6 台（图3）。由此可假设最大巡检周期异常是否由于传感器所在链路携带的监测分站数量超过6 台造成的。

图2 最大巡检周期异常链路Fig.2 Maximum inspection cycle abnormal link

图3 最大巡检周期正常链路Fig.3 Maximum inspection cycle normal link

当然，除了链路数量，还有可能是监测分站与传感器传输距离导致，以及交换机、监测分站、传感器故障导致，因此需要对这些猜测进行实验验证。

3 最大巡检周期异常因素研究

为验证上述猜测是否正确，此次以泊里煤矿安全监测监控系统配备的甲烷传感器为例进行研究。

3.1 检测方法

选取泊里煤矿井下工作面中任意甲烷传感器，通过甲烷传感器配备的遥控器调节甲烷传感器的显示数值，把显示数值调节到报警值，并记录调节的时间，保持3 min 后恢复正常工作状态，3 min 后再一次调节甲烷传感器的显示数值，重复3 次；上井后在安全监测监控系统中心站找到被测试甲烷传感器3 次调节到报警值的时刻，对应井下记录3 次报警值的时刻，计算出3 个井上时刻与井下时刻的差值，取最大值为巡检周期。巡检周期超过20 s，为不合格。

3.2 实验过程

3.2.1 传输距离实验

利用采集到的数据，当相关参数发生变化时，研究系统的EER是如何变化的，并且在分析测试结果的工作中，将相邻时间段内波动比较大的数据剔除掉。为了尽量避免其他条件的影响，选择机组运行正常2017年6月27日的数据进行分析。

使用传输线1 m，在监测分站上直接安装传感器，待传感器运行稳定后，采用上述检测方法进行评判，最终得出最大巡检周期依然超过20 s，因此排除此故障原因。

3.2.2 设备故障实验

针对传感器最大巡检周期异常所在的监测分站、交换机、传感器依次进行更换，每次更换其他变量不动，更换单一变量后采用上述检测方法进行评判，最终得出最大巡检周期依然超过20 s，因此排除此故障原因。

3.2.3 链路数量实验

选取泊里煤矿3217 辅助进风分风口甲烷传感器，其链路携带8 台监测分站，采用上述检测方法进行最大巡检周期计算；若最大巡检周期大于20 s，则依次递减链路携带的监测分站数量，直至最大巡检周期小于20 s，并查看此时链路携带的监测分站数量，实验结束。具体实验过程情况如下。

（1） 当链路携带8 台监测分站时检测数据见表1。第1 次使用遥控调整传感器数值达到0.80%，记录其时刻为15:05:10；第2 次使用遥控调整传感器数值达到1.20%，记录其时刻为15:14:10；第3 次使用遥控调整传感器数值达到1.6%，记录其时刻为15:25:10。

表1 链路携带8 台监测分站时检测数据Table 1 Detection data when the link carries 8 monitoring substations

在地面监控系统软件中找到该测点的3 次报警值时刻，第1 次为15:05:42；第2 次为15:14:44；第3 次为15:25:39。

计算3 次地面与井下报警时刻的差值，第1 次差值32 s，第2 次差值34 s，第3 次差值29 s，取最大值34 s 为巡检周期。

（2） 当链路携带7 台监测分站时检测数据见表2。第1 次使用遥控调整传感器数值达到0.80%，记录其时刻为15:36:15；第2 次使用遥控调整传感器数值达到1.20%，记录其时刻为15:50:15；第3 次使用遥控调整传感器数值达到1.6%，记录其时刻为16:00:15。

表2 链路携带7 台监测分站时检测数据Table 2 Detection data when the link carries 7 monitoring substations

在地面监控系统软件中找到该测点的3 次报警值时刻，第1 次为15:36:40；第2 次为15:50:38；第3 次为16:00:39。

计算3 次地面与井下报警时刻的差值，第1 次差值25 s，第2 次差值23 s，第3 次差值24 s，取最大值25 s 为巡检周期。

（3） 当链路携带6 台监测分站时检测数据见表3。第1 次使用遥控调整传感器数值达到0.80%，记录其时刻为16:29:05；第2 次使用遥控调整传感器数值达到1.20%，记录其时刻为16:41:05；第3 次使用遥控调整传感器数值达到1.6%，记录其时刻为16:52:05。

表3 链路携带6 台监测分站时检测数据Table 3 Detection data when the link carries 6 monitoring substations

在地面监控系统软件中找到该测点的3 次报警值时刻，第1 次为16:29:17；第2 次为16:41:20；第3 次为16:52:18；

计算3 次地面与井下报警时刻的差值，第1 次差值12 s，第2 次差值15 s，第3 次差值13 s，取最大值15 s 为巡检周期。

3.3 分析与结论

根据上述实验分析可以得出，泊里煤矿井下工作面传感器最大巡检周期异常的原因是链路携带监测分站数量过多，超过6 台时即会造成最大巡检周期超过规定的20 s；排除了监测分站与传感器传输距离，以及交换机、监测分站、传感器故障导致最大巡检周期异常的可能。

4 结 语

本文对泊里煤矿井下安全监测监控系统部分传感器最大巡检周期异常的问题展开分析研究，并猜测可能是由于链路携带的监测分站数量、监测分站与传感器传输距离以及相关设备故障导致的。为了确定真实原因，进行了实地实验，最终实验排除了传输距离和设备故障的原因，查明是由于链路携带监测分站数量过多导致的，当链路携带监测分站超过6 台时即会造成最大巡检周期超过规定的20 s，产生异常。此次实验分析帮助泊里煤矿查清了传感器最大巡检周期异常的原因，保证了安全监测监控系统的正常运行。