煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造關(guān)鍵技術(shù)

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【摘要】煤礦行業(yè)本身就是一項(xiàng)具有高風(fēng)險(xiǎn)、高危險(xiǎn)性的行業(yè)，安全一直都是煤礦行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中的必要前提條件。在煤礦行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不僅要保證煤礦生產(chǎn)整個(gè)過(guò)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(shí)質(zhì)性意義。本文針對(duì)現(xiàn)階段存在于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的問(wèn)題進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)際情況，提出有針對(duì)性的升級(jí)改造關(guān)鍵技術(shù)，提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的整體應(yīng)用質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】煤礦安全；監(jiān)控系統(tǒng)；升級(jí)改造；關(guān)鍵技術(shù)

在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展的背景下，我國(guó)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的整體要求越來(lái)越高，同時(shí)在實(shí)踐中也采取了有針對(duì)性的監(jiān)督措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的實(shí)時(shí)有效監(jiān)督和控制?，F(xiàn)階段，在我國(guó)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(yù)防作用。這些安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其不僅能夠保證整個(gè)煤礦生產(chǎn)的安全，而且還能夠?yàn)槊旱V開(kāi)采人員的人身安全提供有效保障。但是由于我國(guó)煤礦安全系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)本身處于比較落后的狀態(tài)，所以無(wú)論是穩(wěn)定性或者是技術(shù)在使用過(guò)程中的可靠性都需要進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化。

1煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，雖然能夠給現(xiàn)代煤礦行業(yè)帶來(lái)一定的安全保障，但是該系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，仍然會(huì)受到很多因素條件的影響，導(dǎo)致其整體應(yīng)用效果并不是很理想。同時(shí)，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，仍然有很多需要改進(jìn)的地方，這些問(wèn)題的存在，不僅會(huì)導(dǎo)致煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用和價(jià)值無(wú)法得到充分發(fā)揮，而且還有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生?，F(xiàn)階段存在于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1.1傳感器性能、供電缺乏穩(wěn)定性

在針對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)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(yán)重，導(dǎo)致其整體濕度比較大。除此之外，由于在針對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候，粉塵比較大，所以一些礦井當(dāng)中，甚至?xí)嬖谝恍└g性氣體，對(duì)開(kāi)采人員的人身安全很容易造成嚴(yán)重的威脅。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，如果沒(méi)有及時(shí)采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行處理，那么不僅會(huì)導(dǎo)致安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器電路、感應(yīng)元件等各個(gè)零部件相互之間出現(xiàn)嚴(yán)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(huì)直接導(dǎo)致該系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這種惡劣的環(huán)境對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)造成的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[1]：①傳感器性能會(huì)受到影響，呈現(xiàn)出嚴(yán)重不穩(wěn)定的狀態(tài)。傳感器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其一旦進(jìn)入到地下水當(dāng)中，或者是由于受到一些劇烈震動(dòng)的影響，其輸出的信號(hào)容易缺乏真實(shí)性和有效性。與此同時(shí)，由于礦井當(dāng)中的地方比較小，不僅會(huì)存在具有復(fù)雜性的強(qiáng)電場(chǎng)，而且磁場(chǎng)干擾現(xiàn)象也會(huì)比較嚴(yán)重，這樣就會(huì)導(dǎo)致部分傳感器在使用時(shí)，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)告信息的現(xiàn)象。嚴(yán)重的情況下，甚至是直接無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常工作。特別是現(xiàn)階段我國(guó)的整體傳感技術(shù)一直處于停滯不前的狀態(tài)，礦井本身具有一定的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，在針對(duì)這種特殊類(lèi)型的情況，傳感器無(wú)法實(shí)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(guò)熱催化或者是電化學(xué)等技術(shù)進(jìn)行使用，但是這樣就會(huì)導(dǎo)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(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，由于工作條件比較惡劣，對(duì)整個(gè)工作會(huì)產(chǎn)生不同程度的限制影響。所以安全供電距離一般都會(huì)比傳感器的常規(guī)供電距離要遠(yuǎn)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(huì)越來(lái)越大[2]。這樣就會(huì)很容易導(dǎo)致傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的啟動(dòng)和運(yùn)作，同時(shí)嚴(yán)重的情況下，還會(huì)導(dǎo)致傳感器出現(xiàn)嚴(yán)重的頻繁復(fù)位現(xiàn)象。

1.2安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)水平不足

現(xiàn)階段，煤礦安全系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸、以及設(shè)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(yùn)作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的兼容，各個(gè)廠家在生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備本身的互換性非常差。這樣不僅會(huì)導(dǎo)致安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)法將其安全監(jiān)控的作用充分發(fā)揮出來(lái)，而且還會(huì)導(dǎo)致該系統(tǒng)在使用時(shí)，很容易出現(xiàn)問(wèn)題，增加維修次數(shù)和成本。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造關(guān)鍵技術(shù)分析

為了保證對(duì)整個(gè)開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的安全監(jiān)督控制，同時(shí)為了保證開(kāi)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(chǔ)上，對(duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的改造升級(jí)。主要可通過(guò)以下幾種關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)，提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的質(zhì)量和效果。

2.1新型數(shù)字傳感技術(shù)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段存在于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題進(jìn)行分析之后可以得出，傳感器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其整體穩(wěn)定性很容易受到影響。導(dǎo)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(shù)比較落后。針對(duì)這一現(xiàn)象，該單位在利用激光甲烷傳感器的時(shí)候，選擇通過(guò)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光光譜技術(shù)與其進(jìn)行有效的配合使用。由于半導(dǎo)體激光器本身的波長(zhǎng)具有可調(diào)諧的特點(diǎn)，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其可以直接通過(guò)對(duì)輸出電流的具體變化情況進(jìn)行有效控制，同時(shí)還可一堆氣體吸收峰附近的情況進(jìn)行掃描分析，這樣可以從中獲取到待檢測(cè)氣體的特征吸收光譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體科學(xué)合理的測(cè)量[3]。激光甲烷傳感器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，并不會(huì)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(cè)量效果也比較良好，同時(shí)還能夠保證測(cè)量數(shù)據(jù)具有真實(shí)性和有效性。傳感器信號(hào)在傳輸過(guò)程中，可以直接通過(guò)RS485、CAN總線對(duì)其進(jìn)行有效的數(shù)字傳輸，除了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其實(shí)時(shí)有效的數(shù)值檢測(cè)之外，還可以將傳感器的診斷或者是調(diào)校數(shù)據(jù)一并傳輸。傳感器在具體使用過(guò)程中，可以適當(dāng)將其整體防護(hù)等級(jí)進(jìn)行有效提升，一直將其提升到IP65，同時(shí)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(duì)本質(zhì)安全設(shè)備提出的一系列要求。

2.2多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

多系統(tǒng)數(shù)據(jù)井下融合技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其基本流程如圖1所示。通過(guò)對(duì)圖1中所呈現(xiàn)出的內(nèi)容進(jìn)行分析，分站在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其主要是通過(guò)ARM處理器的使用來(lái)實(shí)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(shí)還有RS485、CAN接口，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的儲(chǔ)存。在針對(duì)各種不同系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行處理時(shí)，可以直接通過(guò)RS485、CAN總線實(shí)現(xiàn)與分站相互之間的有效連接，分站在具體操作過(guò)程中，可以根據(jù)其通信鏈路的有效操作，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效控制。同時(shí)，可以直接將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到業(yè)務(wù)單元，各個(gè)業(yè)務(wù)單元可以結(jié)合實(shí)際情況，按照主機(jī)的基本要求，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作的科學(xué)合理配置和落實(shí)。與此同時(shí)，通過(guò)主機(jī)各項(xiàng)業(yè)務(wù)相互之間數(shù)據(jù)的有效配置使用，能夠最大限度實(shí)現(xiàn)分站級(jí)數(shù)據(jù)的融合。比如在瓦斯已經(jīng)超過(guò)限定數(shù)值的時(shí)候，可以通過(guò)報(bào)警的方式，對(duì)關(guān)聯(lián)區(qū)域的相關(guān)人員起到良好的警示作用等。分站在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還可以通過(guò)以太網(wǎng)、RS485等接口的使用，促使各個(gè)業(yè)務(wù)單元數(shù)據(jù)被真實(shí)有效的傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的主機(jī)當(dāng)中。

3結(jié)束語(yǔ)

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)雖然在現(xiàn)階段的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在很多問(wèn)題，但是結(jié)合實(shí)際情況，采取有針對(duì)性的關(guān)鍵技術(shù)，促使安全監(jiān)控系統(tǒng)得到升級(jí)和改造，是當(dāng)前煤礦單位需要著重思考和落實(shí)的問(wèn)題。新型數(shù)字傳感技術(shù)和多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，這些都是在原有安全監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行升級(jí)和改造的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)的合理利用，對(duì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有實(shí)質(zhì)性意義。

參考文獻(xiàn)

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

[2]國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》的通知[J].煤質(zhì)技術(shù)，2017（01）：71~72.

[3]本報(bào)記者.在用安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造分步實(shí)施[N].中國(guó)煤炭報(bào)，2017-01-11（001）.

作者：龍芃君 單位：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司