煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造關鍵技術

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【摘要】煤礦行業(yè)本身就是一項具有高風險、高危險性的行業(yè)，安全一直都是煤礦行業(yè)在生產(chǎn)過程中的必要前提條件。在煤礦行業(yè)生產(chǎn)過程中，不僅要保證煤礦生產(chǎn)整個過程的安全，而且還要為工作人員的人身安全提供保障。因此，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的合理利用，具有實質性意義。本文針對現(xiàn)階段存在于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的問題進行分析，并且結合實際情況，提出有針對性的升級改造關鍵技術，提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的整體應用質量。

【關鍵詞】煤礦安全；監(jiān)控系統(tǒng)；升級改造；關鍵技術

在當前我國社會經(jīng)濟不斷快速發(fā)展的背景下，我國對煤礦安全生產(chǎn)的整體要求越來越高，同時在實踐中也采取了有針對性的監(jiān)督措施，實現(xiàn)對煤礦安全生產(chǎn)的實時有效監(jiān)督和控制?，F(xiàn)階段，在我國現(xiàn)有的煤礦生產(chǎn)單位，都已經(jīng)安裝了安全監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的安裝和使用，不僅能夠盡可能減少一些特大安全事故的發(fā)生，而且還能夠起到良好的預防作用。這些安全監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用過程中，其不僅能夠保證整個煤礦生產(chǎn)的安全，而且還能夠為煤礦開采人員的人身安全提供有效保障。但是由于我國煤礦安全系統(tǒng)相關技術本身處于比較落后的狀態(tài)，所以無論是穩(wěn)定性或者是技術在使用過程中的可靠性都需要進行不斷完善和優(yōu)化。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用過程中的問題

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用過程中，雖然能夠給現(xiàn)代煤礦行業(yè)帶來一定的安全保障，但是該系統(tǒng)在運作時，仍然會受到很多因素條件的影響，導致其整體應用效果并不是很理想。同時，該系統(tǒng)在實際應用時，仍然有很多需要改進的地方，這些問題的存在，不僅會導致煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用和價值無法得到充分發(fā)揮，而且還有可能導致安全事故的發(fā)生。現(xiàn)階段存在于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的問題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1.1傳感器性能、供電缺乏穩(wěn)定性

在針對煤礦進行開采的時候，由于礦井本身的環(huán)境就比較惡劣，地下水滲透現(xiàn)象比較嚴重，導致其整體濕度比較大。除此之外，由于在針對煤礦進行開采的時候，粉塵比較大，所以一些礦井當中，甚至會存在一些腐蝕性氣體，對開采人員的人身安全很容易造成嚴重的威脅。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，如果沒有及時采取有針對性的措施進行處理，那么不僅會導致安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器電路、感應元件等各個零部件相互之間出現(xiàn)嚴重的氧化現(xiàn)象，而且還很容易出現(xiàn)接觸不良等現(xiàn)象。這樣就會直接導致該系統(tǒng)無法實現(xiàn)正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這種惡劣的環(huán)境對安全監(jiān)控系統(tǒng)會造成的危害主要體現(xiàn)在以下幾個方面[1]：①傳感器性能會受到影響，呈現(xiàn)出嚴重不穩(wěn)定的狀態(tài)。傳感器在實際應用過程中，其一旦進入到地下水當中，或者是由于受到一些劇烈震動的影響，其輸出的信號容易缺乏真實性和有效性。與此同時，由于礦井當中的地方比較小，不僅會存在具有復雜性的強電場，而且磁場干擾現(xiàn)象也會比較嚴重，這樣就會導致部分傳感器在使用時，很容易出現(xiàn)錯誤報告信息的現(xiàn)象。嚴重的情況下，甚至是直接無法實現(xiàn)正常工作。特別是現(xiàn)階段我國的整體傳感技術一直處于停滯不前的狀態(tài)，礦井本身具有一定的復雜性和危險性，在針對這種特殊類型的情況，傳感器無法實現(xiàn)正常有效的工作。比如在甲烷和一氧化碳等環(huán)境下，傳感器只能通過熱催化或者是電化學等技術進行使用，但是這樣就會導致傳感器的整體工作穩(wěn)定性比較差。②傳感器的供電缺乏穩(wěn)定性。在煤礦實際開采過程中，由于工作條件比較惡劣，對整個工作會產(chǎn)生不同程度的限制影響。所以安全供電距離一般都會比傳感器的常規(guī)供電距離要遠很多，在這種狀態(tài)下，如果安全供電距離已經(jīng)超出了基本的限定值范圍，那么線路上的壓降和干擾就會越來越大[2]。這樣就會很容易導致傳感器無法實現(xiàn)正常的啟動和運作，同時嚴重的情況下，還會導致傳感器出現(xiàn)嚴重的頻繁復位現(xiàn)象。

1.2安全監(jiān)控系統(tǒng)技術水平不足

現(xiàn)階段，煤礦安全系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)的傳輸、以及設備物理接口協(xié)議等容易被忽視。各種系統(tǒng)相互之間的運作，無法實現(xiàn)通信協(xié)議的兼容，各個廠家在生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的時候，數(shù)據(jù)傳輸設備本身的互換性非常差。這樣不僅會導致安全監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用過程中，無法將其安全監(jiān)控的作用充分發(fā)揮出來，而且還會導致該系統(tǒng)在使用時，很容易出現(xiàn)問題，增加維修次數(shù)和成本。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造關鍵技術分析

為了保證對整個開采過程進行實時有效的安全監(jiān)督控制，同時為了保證開采人員自身的人身安全。在現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)基礎上，對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進行關鍵技術的改造升級。主要可通過以下幾種關鍵技術，實現(xiàn)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級，提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實際應用過程中的質量和效果。

2.1新型數(shù)字傳感技術

通過對現(xiàn)階段存在于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)實際應用中的問題進行分析之后可以得出，傳感器在實際應用過程中，其整體穩(wěn)定性很容易受到影響。導致傳感器性能不穩(wěn)定的根本原因之一就是由于傳感技術比較落后。針對這一現(xiàn)象，該單位在利用激光甲烷傳感器的時候，選擇通過可調諧半導體激光光譜技術與其進行有效的配合使用。由于半導體激光器本身的波長具有可調諧的特點，所以在實際應用時，其可以直接通過對輸出電流的具體變化情況進行有效控制，同時還可一堆氣體吸收峰附近的情況進行掃描分析，這樣可以從中獲取到待檢測氣體的特征吸收光譜，實現(xiàn)對氣體科學合理的測量[3]。激光甲烷傳感器在實際應用時，并不會受到氣體任何氣體的影響，所以即使是在一些粉塵比較大、環(huán)境比較潮濕的惡劣條件下，其整體測量效果也比較良好，同時還能夠保證測量數(shù)據(jù)具有真實性和有效性。傳感器信號在傳輸過程中，可以直接通過RS485、CAN總線對其進行有效的數(shù)字傳輸，除了可以實現(xiàn)對其實時有效的數(shù)值檢測之外，還可以將傳感器的診斷或者是調校數(shù)據(jù)一并傳輸。傳感器在具體使用過程中，可以適當將其整體防護等級進行有效提升，一直將其提升到IP65，同時將其防爆型式提高到ia，這樣能夠最大限度保證滿足工作面對本質安全設備提出的一系列要求。

2.2多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術

多系統(tǒng)數(shù)據(jù)井下融合技術在實際應用過程中，其基本流程如圖1所示。通過對圖1中所呈現(xiàn)出的內容進行分析，分站在實際應用過程中，其主要是通過ARM處理器的使用來實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，該處理器具有以太網(wǎng)接口，同時還有RS485、CAN接口，同時能夠實現(xiàn)大容量的儲存。在針對各種不同系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器進行處理時，可以直接通過RS485、CAN總線實現(xiàn)與分站相互之間的有效連接，分站在具體操作過程中，可以根據(jù)其通信鏈路的有效操作，對各個系統(tǒng)設備的數(shù)據(jù)進行有效控制。同時，可以直接將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到業(yè)務單元，各個業(yè)務單元可以結合實際情況，按照主機的基本要求，實現(xiàn)各項工作的科學合理配置和落實。與此同時，通過主機各項業(yè)務相互之間數(shù)據(jù)的有效配置使用，能夠最大限度實現(xiàn)分站級數(shù)據(jù)的融合。比如在瓦斯已經(jīng)超過限定數(shù)值的時候，可以通過報警的方式，對關聯(lián)區(qū)域的相關人員起到良好的警示作用等。分站在實際應用時，還可以通過以太網(wǎng)、RS485等接口的使用，促使各個業(yè)務單元數(shù)據(jù)被真實有效的傳輸?shù)綄闹鳈C當中。

3結束語

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)雖然在現(xiàn)階段的實際應用過程中，仍然存在很多問題，但是結合實際情況，采取有針對性的關鍵技術，促使安全監(jiān)控系統(tǒng)得到升級和改造，是當前煤礦單位需要著重思考和落實的問題。新型數(shù)字傳感技術和多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術，這些都是在原有安全監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，進行升級和改造的關鍵技術。這些技術的合理利用，對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，具有實質性意義。

參考文獻

[1]任吉凱，路培超，楊相玉.淺析“煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案”[J].山東工業(yè)技術，2017（15）：47.

[2]國家煤礦安監(jiān)局關于印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造技術方案》的通知[J].煤質技術，2017（01）：71~72.

[3]本報記者.在用安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造分步實施[N].中國煤炭報，2017-01-11（001）.

作者：龍芃君 單位：中煤科工集團重慶研究院有限公司