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摘 要： 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，并且提出了新煤矿安全监控系统的设计方案。
关键词： 安全监控系统；升级改造；关键技术
安全监控系统是煤矿安全生产的重要保障系统，也是安全避险“六大系统”的重要组成部分，已纳入国家安全生产监督管理总局确定的安全生产“七大攻坚举措”。目前中国煤矿均已安装安全监控系统，为防范和减少煤矿重特大事故发挥了重要的监控、预警作用，但存在系统技术落后，稳定性、可靠性有待提高等问题。
1、煤矿安全监控系统的关键技术介绍
1.1新型数字传感技术
传感技术是影响传感性能的主要原因，使用激光甲烷传感器可以实现电流控制波长，完成气体测量。激光甲烷传感器本身抗干扰能力较强，不会受到其他气体的影响，在粉尘较大、环境恶劣的条件下也能发挥作用。
1.2多系统数据融合技术
采用多数据融合技术可以实现不同板块之间、不同模型之间的数据融合，从而改善系统的响应与联动情况，确保实现对周边环境的安全评估。
1.3分布式、事件本地、异地控制技术
分布式、时间本地、异地控制技术可以在矿井内对不同环境下的参数进行及时反映，从而提高系统的反馈速度。以上措施可以使响应时间摆脱原有巡检周期的限制，从而快速实现异地控制目的。
1.4电磁兼容技术
电磁兼容技术本身就是一种抗干扰能力，在干扰抑制过程中主要是要切断干扰源，具体方式有电气隔离、屏蔽、接地、滤波、端口防护技术。另外，还應该考虑电源短时间内的自供电技术，通过电池电容等设备采取防爆措施，有效提升设备的抗干扰能力。
2、煤矿安全监控系统应用中存在的问题
2.1传感器性能、供电不稳定，线路易受干扰
开采煤矿的矿井中环境恶劣，由于地下水渗透，其湿度很大，再由于煤矿的开采，粉尘也大，一些矿井甚至会存在腐蚀性气体，这些恶劣的条件往往会导致安全监控系统传感器电路、感应元件、接插件等器件容易发生氧化、接触不良，造成系统工作不可靠。恶劣的环境对系统造成的危害主要有以下三个方面：
（1）传感器性能不稳定。传感器在进水、受到剧烈震动和猛烈撞击时，输出信号极易发生失真现象，而且再加上矿井下空间狭小，存在复杂的强电场、磁场干扰源会导致部分传感器出现错误报告信息或是直接不能工作。尤其目前传感技术落后，在一些特殊情况下传感器并不能保持正常工作，比如在甲烷和一氧化碳等环境下工作时，传感器只能采用热催化、电化学技术，导致寿面短、存在零点漂移现象，工作稳定性差。
（2）传感器供电不稳定。在实际的煤矿开采工作中，由于工作条件的限制，其安全供电距离经常远远大于传感器的规定供电距离，如果安全供电距离越超出限定值，线路上的压降和干扰就越大，容易造成传感器无法正常启动，并且还会存在频繁复位等现象。
（3）传感器线路易受干扰。在煤矿生产中，传感器与分站之间采用200～1000HZ 的模拟信号单向无校验传输方式，其抗干扰能力比较差，易受到传输线路干扰，且无法分辨。安全监控系统具有传输距离长的特点，但是距离长就易受到外部信号的干扰，抗干扰设计与本质安全设计相互矛盾，所以当下要努力研究探索解决这二者之间的矛盾。
2.2安全监控系统技术水平参差不齐，设计安装不规范
目前安全系统的生产商对安全系统内部的数据传输设备物理接口协议不规范，各种系统间通信协议互不兼容，各厂家的数据传输设备互换性极差，导致安全监控系统在实际使用时维修灵活性差。再加上人为管理水平和技术水平各个地区有所不同，一些煤矿生产单位甚至把传感报警、断电浓度调高。这些人为的设计安装不规范因素是严重影响安全监控系统正常工作的原因。
3、煤矿安全监控系统升级改造技术要点
针对煤矿安全监控系统使用中存在的问题，系统升级改造技术主要归纳为以下5个部分。
3.1系统可靠性、稳定性提高
安全监控系统设备进行抗电磁干扰试验，模拟量传感器采用数字传输，鼓励使用激光甲烷传感器，采掘工作面传感器防护等级提高到IP65，存储数据加密。
3.2系统功能提升
系统实现分级报警，推广逻辑报警；完善就地断电，推行区域断电；支持有线、无线传输融合，安全监控系统与 GIS融合，地面可融合的系统包括环境监测系统、人员定位系统、应急广播系统、电力监控系统，其他可融合的系统包括视频监测系统、无线通信系统、设备监测系统、机车监控系统等；系统具有定期自诊断、自评估功能，伪数据标注及异常数据分析功能，瓦斯涌出、火灾等预测
预警功能；在瓦斯超限、断电等紧急情况下，系统具有可自动与应急广播系统、通信系统、人员定位系统等的应急联动功能；系统具有与安全监控系统检查分析工具对接数据功能。
3.3系统性能提升
系统巡检周期不超过20s，异地断电时间不超过40s；备用电源能维持断电后正常供电4h，只能维持2h供电时必须更换；模拟量传输处理误差不超过0.5%；分站最大本质安全供电距离为6km。
3.4传输数字化运用
在分站至中心站数字化传输的基础上，将传感器（模拟量）至分站升级为数字传输，实现安全监控系统的数字化，促进智能传感器发展。
KJ90N 系统配套所有模拟量传感器均具有智能数字化传输功能，采用 RS485/CAN 总线可选的方式。智能模拟量传感器具有类型、状态、故障自识别功能，调校状态识别提醒功能，对未按照规定时间调校的传感器进行识别并报警。
3.5规范系统通信接口
由于各设备的厂家生产的设备型号和信号不能兼容，所以安全监控系统最好在设计时就规范系统通信接口，系统的主干网络可以采用工业以太网，主干网络与分站之间信号连接选择就比较多样，可以选择工业以太网或是采用 LonWorks、
CAN 总线等；对于模拟量到分站的有线传输方式可以选用工业以太网、RS485总线、CAN 总 线；无线传输方式则包WaveMesh、ZigBee、WiFi、RFID 等。虽然生产的设备型号不兼容，但是在设计煤矿安全监控网络时可以选择运用兼容性较好或是更具不同的矿井环境选用合适的通信接口，这样就能极大的保证了系统信号传输时的稳定性和准确性。
4、结束语
煤矿企业在当下较为困难的情况下，一方面应有序推进自身安全监控系统的升级，深刻理解“保安全”就是“保发展”；另一方面要谨慎选择系统厂家，把选择的对象放眼全国，多对比，多验证，选择真正有技术、有实力、有服务保证的厂家进行合作，这样才能让煤矿企业自身受益。
参考文献
[1] 徐士敏.煤矿监测监控分站平台的研究[J].山东煤炭科技，2016（2）：160-162.
[2] 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.
[3] 王喆 .KJ90NB 煤矿安全监控系统在园子沟煤矿的改造与应用 [J].内蒙古煤炭经济 ，2017（Z1）：93-94.
[4] 赵志刚.物联网技术在煤矿安全监察中的应用[J].煤矿安全，2014（07）：22-23.
关键词： 安全监控系统；升级改造；关键技术
安全监控系统是煤矿安全生产的重要保障系统，也是安全避险“六大系统”的重要组成部分，已纳入国家安全生产监督管理总局确定的安全生产“七大攻坚举措”。目前中国煤矿均已安装安全监控系统，为防范和减少煤矿重特大事故发挥了重要的监控、预警作用，但存在系统技术落后，稳定性、可靠性有待提高等问题。
1、煤矿安全监控系统的关键技术介绍
1.1新型数字传感技术
传感技术是影响传感性能的主要原因，使用激光甲烷传感器可以实现电流控制波长，完成气体测量。激光甲烷传感器本身抗干扰能力较强，不会受到其他气体的影响，在粉尘较大、环境恶劣的条件下也能发挥作用。
1.2多系统数据融合技术
采用多数据融合技术可以实现不同板块之间、不同模型之间的数据融合，从而改善系统的响应与联动情况，确保实现对周边环境的安全评估。
1.3分布式、事件本地、异地控制技术
分布式、时间本地、异地控制技术可以在矿井内对不同环境下的参数进行及时反映，从而提高系统的反馈速度。以上措施可以使响应时间摆脱原有巡检周期的限制，从而快速实现异地控制目的。
1.4电磁兼容技术
电磁兼容技术本身就是一种抗干扰能力，在干扰抑制过程中主要是要切断干扰源，具体方式有电气隔离、屏蔽、接地、滤波、端口防护技术。另外，还應该考虑电源短时间内的自供电技术，通过电池电容等设备采取防爆措施，有效提升设备的抗干扰能力。
2、煤矿安全监控系统应用中存在的问题
2.1传感器性能、供电不稳定，线路易受干扰
开采煤矿的矿井中环境恶劣，由于地下水渗透，其湿度很大，再由于煤矿的开采，粉尘也大，一些矿井甚至会存在腐蚀性气体，这些恶劣的条件往往会导致安全监控系统传感器电路、感应元件、接插件等器件容易发生氧化、接触不良，造成系统工作不可靠。恶劣的环境对系统造成的危害主要有以下三个方面：
（1）传感器性能不稳定。传感器在进水、受到剧烈震动和猛烈撞击时，输出信号极易发生失真现象，而且再加上矿井下空间狭小，存在复杂的强电场、磁场干扰源会导致部分传感器出现错误报告信息或是直接不能工作。尤其目前传感技术落后，在一些特殊情况下传感器并不能保持正常工作，比如在甲烷和一氧化碳等环境下工作时，传感器只能采用热催化、电化学技术，导致寿面短、存在零点漂移现象，工作稳定性差。
（2）传感器供电不稳定。在实际的煤矿开采工作中，由于工作条件的限制，其安全供电距离经常远远大于传感器的规定供电距离，如果安全供电距离越超出限定值，线路上的压降和干扰就越大，容易造成传感器无法正常启动，并且还会存在频繁复位等现象。
（3）传感器线路易受干扰。在煤矿生产中，传感器与分站之间采用200～1000HZ 的模拟信号单向无校验传输方式，其抗干扰能力比较差，易受到传输线路干扰，且无法分辨。安全监控系统具有传输距离长的特点，但是距离长就易受到外部信号的干扰，抗干扰设计与本质安全设计相互矛盾，所以当下要努力研究探索解决这二者之间的矛盾。
2.2安全监控系统技术水平参差不齐，设计安装不规范
目前安全系统的生产商对安全系统内部的数据传输设备物理接口协议不规范，各种系统间通信协议互不兼容，各厂家的数据传输设备互换性极差，导致安全监控系统在实际使用时维修灵活性差。再加上人为管理水平和技术水平各个地区有所不同，一些煤矿生产单位甚至把传感报警、断电浓度调高。这些人为的设计安装不规范因素是严重影响安全监控系统正常工作的原因。
3、煤矿安全监控系统升级改造技术要点
针对煤矿安全监控系统使用中存在的问题，系统升级改造技术主要归纳为以下5个部分。
3.1系统可靠性、稳定性提高
安全监控系统设备进行抗电磁干扰试验，模拟量传感器采用数字传输，鼓励使用激光甲烷传感器，采掘工作面传感器防护等级提高到IP65，存储数据加密。
3.2系统功能提升
系统实现分级报警，推广逻辑报警；完善就地断电，推行区域断电；支持有线、无线传输融合，安全监控系统与 GIS融合，地面可融合的系统包括环境监测系统、人员定位系统、应急广播系统、电力监控系统，其他可融合的系统包括视频监测系统、无线通信系统、设备监测系统、机车监控系统等；系统具有定期自诊断、自评估功能，伪数据标注及异常数据分析功能，瓦斯涌出、火灾等预测
预警功能；在瓦斯超限、断电等紧急情况下，系统具有可自动与应急广播系统、通信系统、人员定位系统等的应急联动功能；系统具有与安全监控系统检查分析工具对接数据功能。
3.3系统性能提升
系统巡检周期不超过20s，异地断电时间不超过40s；备用电源能维持断电后正常供电4h，只能维持2h供电时必须更换；模拟量传输处理误差不超过0.5%；分站最大本质安全供电距离为6km。
3.4传输数字化运用
在分站至中心站数字化传输的基础上，将传感器（模拟量）至分站升级为数字传输，实现安全监控系统的数字化，促进智能传感器发展。
KJ90N 系统配套所有模拟量传感器均具有智能数字化传输功能，采用 RS485/CAN 总线可选的方式。智能模拟量传感器具有类型、状态、故障自识别功能，调校状态识别提醒功能，对未按照规定时间调校的传感器进行识别并报警。
3.5规范系统通信接口
由于各设备的厂家生产的设备型号和信号不能兼容，所以安全监控系统最好在设计时就规范系统通信接口，系统的主干网络可以采用工业以太网，主干网络与分站之间信号连接选择就比较多样，可以选择工业以太网或是采用 LonWorks、
CAN 总线等；对于模拟量到分站的有线传输方式可以选用工业以太网、RS485总线、CAN 总 线；无线传输方式则包WaveMesh、ZigBee、WiFi、RFID 等。虽然生产的设备型号不兼容，但是在设计煤矿安全监控网络时可以选择运用兼容性较好或是更具不同的矿井环境选用合适的通信接口，这样就能极大的保证了系统信号传输时的稳定性和准确性。
4、结束语
煤矿企业在当下较为困难的情况下，一方面应有序推进自身安全监控系统的升级，深刻理解“保安全”就是“保发展”；另一方面要谨慎选择系统厂家，把选择的对象放眼全国，多对比，多验证，选择真正有技术、有实力、有服务保证的厂家进行合作，这样才能让煤矿企业自身受益。
参考文献
[1] 徐士敏.煤矿监测监控分站平台的研究[J].山东煤炭科技，2016（2）：160-162.
[2] 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.
[3] 王喆 .KJ90NB 煤矿安全监控系统在园子沟煤矿的改造与应用 [J].内蒙古煤炭经济 ，2017（Z1）：93-94.
[4] 赵志刚.物联网技术在煤矿安全监察中的应用[J].煤矿安全，2014（07）：22-23.