傳輸故障及防范措施在煤礦安全監測監控系統中的應用

摘要：在預防礦井自然災害、有害氣體等事故方面，煤礦安全監控系統是一種重要舉措。在安全監控系統中，信息傳輸部分容易發生故障，進而在一定程度上對各監測點的實時監測和監控產生直接的影響。本文通過對引起通訊故障的各種原因進行分析，提出了有效的預防舉施。

關鍵詞：安全 監控 傳輸 故障 預防

隨著傳輸信息技術的不斷發展和成熟，“系統”走進了千家萬戶礦井，為我們獲取知識和信息提供了高效的便捷方式，進而在一定程度上為建設自動化礦井奠定基礎。通常情況下，煤礦井上、井下環境參數及有關生產環節的機電設備運行狀態等，都是通過煤礦安全監控系統進行監測的，對采集到的數據通過計算機進行分析和處理，并且控制局部生產環節或生產過程，通常情況下，該系統由傳感器、執行器、信息傳輸裝置、中心站的硬件及軟件等共同組成，其中信息的傳輸部分是中心站與井下各測點聯系的通道，如果信息傳輸裝置中的任何部分發生故障，井下各測點的實時監測和監控就會受到直接的影響。因此，對井下通訊故障的原因進行研究和探討，在一定程度上對于盡快排除故障、及時有效的消除事故隱患具有重要的作用。

1 引起信息數據傳輸故障的原因

噪聲侵入接口與過程通道，以及靜電噪聲或電磁干擾傳輸線路等，進而在一定程度上引發信息傳輸時發生故障。通常情況下，這些噪聲借助導線、電磁耦合、空間等進行傳輸，進而侵入的各種電磁干擾。那么，如何消弱或避開干擾呢？這就要了解這些干擾是如何侵入到系統內以及它們在傳輸媒介中又是如何對系統進行干擾的。

首先，我們來看一下傳輸媒介。當今，各種規格的通訊電纜往往被大多數礦用安全監測監控系統作為傳輸的媒介。我們知道，在由電容、電阻、電感組成的集中參數網絡中，電場絕大多數能量集中在電容中；磁場絕大多數集中在電感上；電磁能耗絕大多數消耗在電阻上，并轉換為熱能。而在傳輸線路中，就大不相同了，電場能和磁場在傳輸線的任意長度的任意一段上普遍存在著，同時也有一定的能量發生轉化，例如電磁能轉變為熱能等。由于，電容、電感、電阻和絕緣電導等廣泛存在于任意一段路線上，所以，在傳輸線路上，不論干擾從何處侵入，在一定程度上都會對井下各測點信息進行正常傳輸產生影響。通常情況下，這些干擾有與信號源回路串聯的串聯干擾，即正太干擾，這種干擾主要來自：長線路傳輸的互感、分布電容、50HZ的工頻等，另外還有共態干擾等。

2 干擾信號的來源

受工作環境的影響和制約，煤礦現場主要位于井下，井下測點的特點是：測點多、地點分散、傳輸距離遠，通常情況下，各測點與中心站之間的距離往往達到幾公里。通訊電纜穿越這段距離，其所經之處的敷設環境發生很大的變化，通過不同的途徑，各種干擾不斷地侵入傳輸路線，進而在一定程度上影響各測點的信息傳輸的穩定性。

在敷設傳輸線路的過程中，在某些地方，傳輸線路與一些動力電纜，以及一些傳輸信號電線等共同敷設，由于環境因素的影響和制約，這些線路之間的距離不可能太遠。并且，在一定程度上這些動力電纜或傳輸線路都會發生有間歇性的電暈放電現象，同時伴隨著高頻振蕩，信息的長距離傳輸肯定會受到這些間歇性的電暈放電和高頻振蕩的干擾。

敷設的傳輸線路旁邊有電焊機作業時，產生的火花也是較強的干擾源，另外，自然界中的雷電等同樣屬于較強的干擾源。無論是電焊機產生的火花，還是自然界中的雷電，在一定程度上都會對傳輸線路產生干擾，與輻射產生的干擾相比，這些干擾要嚴重許多。通過容性耦合或感性耦合，電磁場干擾在這些干擾源的影響下被直接輻射到系統內部，進而在一定程度上干擾和影響信號傳輸系統正常傳輸和處理井下各測點傳輸的信息。

在安裝系統的過程中，如何減少傳輸線路遭受外部損害這是安裝之初考慮的重點，但是沒有考慮消弱或避開外界干擾因素的問題，在敷設主通訊線路時與大巷的動力線之間的距離較小，并且系統屏蔽線的接地發生故障，在一定程度上使得這方面原因造成的信息傳輸故障所占的比例較大。

目前，樹型分布式網絡結構是國內多數煤礦安全監控系統網絡結構的主流，對于這樣的網絡結構來說，其特點是：節省傳輸電纜；但是這種網絡結構也存在著自身的缺點，其缺點主要表現為：難以匹配傳輸阻抗，并且多路分流，在這種情況下，當信號發送功率一定時，那么接收端的信號功率就比較小；信噪比較低，進而在一定程度上降低了抗干擾能力。正是因為樹型分布式網絡結構自身固有的特點，系統分支多少、分支位置、線路長度、端接阻抗、分站發送電路截止時等直接影響信號的傳輸質量，同時系統的傳輸質量受到漏電流等諸多不確定因素的影響和制約，并且對各分站之間產生很大的影響，整個系統信號的正常通訊當系統中某一分支、某一點的傳輸線路出現短路或短路故障時就會受到影響。

還有就是傳感器等質量不過關，抗高濃沖擊性能差，抗中毒性能差，載體催化元件制作工藝水平低，元件一致性差，也會造成系統信號傳輸的不正常。

3 預防措施

系統傳輸線路和系統接地系統在日常維護中需要加強，對于傳輸線路中出現的任何異常現象都要及時準確地掌握，并且在一定程度上能夠正確、及時的處理，系統實時信息傳輸方面的故障將會大大的減少。因此，井下現場各處線路敷設的具體情況需要我們隨時的掌握。對井下現場的各處開關、變更的動力設備位置、各種動力及電源線的位置調整情況等都有準確的了解，信號傳輸線路要根據具體的變化情況做出及時的調整。

進一步加強現場管理和維護水平。做好傳輸線路的維護管理工作，在一定程度上確保線路的完好性。對于常用的樹型結構系統來說，信號受端接阻抗的嚴重影響，整個系統都會因一個地方發生短路故障而受到影響。因此，在井下現場進行包干作業的人員每天巡查的過程中，傳輸線路的各個接頭是巡查的重點，及時修復那些遭受意外傷害，發生破損的傳輸線路，進而在一定程度上確保各處接線、內接頭的良好性，以及絕緣的良好性；監測監控工作人員在安裝、維護及使用過程中，要防治傳感器、傳輸線的進水和碰撞，預防短路現象，發生誤報警，傳輸信息不準確等事故。

此外，系統的接地問題，以及通訊電纜和設備的屏蔽問題也是需要注意的。雖然在維護系統的過程中，為了提高系統的抗干擾能力，通過改變系統設備的電路有點不太切合實際，但是，通過注意系統的接地問題，以及通訊電纜和設備的屏蔽等問題，系統的抗干擾能力在一定程度上可以大大的提高，同時對于提高系統傳輸信息的穩定性，也具有重要的作用。

交流電網是一種嚴重的干擾源，這是一個常識性的內容，在一定程度上，為了抑制或消除電網傳遞中出現的電壓波動和系統周圍動力設備的變頻干擾，通常情況下，通過專用電路供電措施，將系統供電電路與其它動力電路進行分離，為了確保系統主控計算機及相關設備的穩定運行，需要借助精密凈化交流電源、UPS不間斷電源等有效手段進行保證。

在系統接地方面，交流地與信號地公用的現象要盡量避免，這是因為電源地線的兩點之間，在一定程度上會形成毫伏級甚至數伏的電壓。這些電壓往往會對小信號電路產生嚴重的干擾，所以隔離交流地是有必要的，電源接地與信號接地混用的現象更是不能發生。通過屏蔽地，在一定程度上可以解決傳輸線路的分布電容，以及外來電磁場的干擾問題。因此屏蔽層接入大地，通常會取得較好的效果，但是，需要注意的是要確保電纜屏蔽層的完整性，盡快修補好破損的屏蔽層，并且屏蔽層要單獨使用一個接地盒子，進而在一定程度上避免在屏蔽層內形成地環路，使屏蔽層中間出現電流流動，產生干擾。

要購買統一的廠家“系統”。對于裝備監控系統的各集團公司和礦井來說，信息與系統的兼容性逐漸成為其進一步補套和擴充系統功能的制約因素，這是因為用戶在裝備了某廠家的系統后，由于型號眾多，并且價格不同、功能各異，并且監控系統的軟、硬件的補套，以及服務等方面，對于用戶來說早已別無選擇。因此，井下信息傳輸設備物理接口協議不規范也是制約用戶進一步補套和擴充系統功能的關鍵因素，從而，影響系統信號的正常通信。

4 結論

監測監控維護工作人員，在進行工作時，第一步要找出設備出現故障的地點，查出故障原因，并能對故障準確地判斷、及時有效的處理，管理到位，要不斷提高專業技能和文化水平，才能保證監測有效，運行可靠，確保“系統”安全穩定的正常運轉。

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