煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用探析

楊星輝

關(guān)鍵詞：煤礦安全;監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用;傳感器

0引言

我國煤炭資源遍布大江南北，近年來，我國不斷推廣煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過工程實(shí)踐得到了一定的發(fā)展。同時相關(guān)部門也制定了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及對應(yīng)的改革方案。廣大學(xué)者也越來越重視煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的研究。胡森榮等設(shè)計了以LoRa與HMM為基礎(chǔ)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng);李爽等研究了煤礦安全態(tài)勢感知預(yù)測系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù);馮波研究了煤礦安全通風(fēng)智能監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。雖然廣大學(xué)者都對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了積極深入的研究，但這些研究，大多都屬于設(shè)計層面的研究，都相對較深入，很少有學(xué)者以安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用為基礎(chǔ)來研究煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在日常安裝、使用、維護(hù)中出現(xiàn)的問題，對此本文以煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用為切入點(diǎn)，重點(diǎn)研究了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在日常安裝、使用、維護(hù)中出現(xiàn)的問題，并就這些問題提出了一系列具體優(yōu)化建議。

1安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠給煤礦生產(chǎn)提供安全保障，主要對煤礦瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、煙霧等進(jìn)行監(jiān)控因素進(jìn)行檢測。同時還對煤礦生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)諸如運(yùn)輸、提升、排水、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，將數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)并對其進(jìn)行分析，整合數(shù)據(jù)，給生產(chǎn)管理者以及業(yè)務(wù)部分提供可靠的數(shù)據(jù)，也可以給生產(chǎn)指揮者提供一手資料。同時在對數(shù)據(jù)分析之后可以為預(yù)防災(zāi)難事故提供有力的數(shù)據(jù)支撐，從而可以采取及時報警以及斷電等安全措施，避免事故的發(fā)生。

2安全監(jiān)控系統(tǒng)在安裝、使用、維護(hù)中出現(xiàn)的問題

（1）信號傳輸

目前現(xiàn)行的安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程如下所示：地面中心站;信號傳輸介質(zhì);井下分站;信號傳輸介質(zhì);傳感器;參數(shù)采集。在進(jìn)行安裝時，通常地面中心站與井下分站之間進(jìn)行信號輸送時選用光纖作為介質(zhì)，可是安全監(jiān)控系統(tǒng)新版技術(shù)方案規(guī)定井下分站之間的信息傳輸需要采用環(huán)網(wǎng)技術(shù)，由于井下工況環(huán)境比較惡劣，而對于那些經(jīng)常移動的分站而言，光纖傳輸維護(hù)比較繁瑣，主要是由于光纖在井下熔接率比較低，同時由于光纖材質(zhì)比較硬，不能使用小圈纏繞，且不能大角度地拉扭，當(dāng)光纖裁剪比較短時，往往失去使用價值，當(dāng)出現(xiàn)故障之后后期維護(hù)工作量比較大。

（2）傳感器

在新規(guī)中規(guī)定傳輸必須數(shù)字化，在能夠充分提高整體抗干擾等級的前提現(xiàn)，減少不必要的傳感器線纜。在RS485通信協(xié)議下，僅僅將電源和信號正負(fù)極進(jìn)行并聯(lián)，即可允許多個傳感器共同使用同一根通信電纜。可是在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于每一個傳感器的功率之問存在差異性，同時由于在井下分站以及線纜使用情況比較復(fù)雜，電路并聯(lián)往往導(dǎo)致電流下降，假如傳感器生產(chǎn)廠家并未對傳感器進(jìn)行足夠的測試，那么可能導(dǎo)致通信電纜上面接入的傳感器數(shù)量不達(dá)標(biāo)。另外，傳感器在使用的過程中，往往會受到諸如井下變頻器以及無功補(bǔ)償器干擾傳感器的強(qiáng)電磁干擾，因此導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。當(dāng)處于強(qiáng)電磁環(huán)境中，傳感器得到的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)放大、漂負(fù)等現(xiàn)象。將系統(tǒng)進(jìn)行改造，以及升級RS485傳輸?shù)目垢蓴_性之后，基本消除數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象。

當(dāng)前我國對安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求較高，為此對安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置都存在一定的偏向，主要基于簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)。通過分析新規(guī)發(fā)現(xiàn)，其要求實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)的深度融合，進(jìn)而對數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)提出了新的要求。通常情況下，安全監(jiān)控系統(tǒng)在維護(hù)自身數(shù)據(jù)正常上傳時，還要保證其他系統(tǒng)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)融合，這時數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)上傳之間往往會影響網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，一般安全監(jiān)控系統(tǒng)借助主備機(jī)增加網(wǎng)卡以及設(shè)置多個IP地址等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸以及多向采集等。另外，煤礦行業(yè)中缺少專業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全工作人員，因此在網(wǎng)閘、防火墻以及殺毒軟件等方面不能給公司提供建設(shè)性的采購意見，從而致使專網(wǎng)與專網(wǎng)、局部與互聯(lián)網(wǎng)之間產(chǎn)生病毒頻發(fā)的現(xiàn)象，往往可能出現(xiàn)一個攜帶病毒的u盤導(dǎo)致公司網(wǎng)絡(luò)癱瘓的現(xiàn)象。這些安全問題僅僅是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題，尚未涉及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)庫端口開放問題等，這都會使得系統(tǒng)的抗風(fēng)險能力下降。

3優(yōu)化建議

鑒于此問題，選用具體的例子，進(jìn)而提出完善意見。

（1）對于井下分站之間的數(shù)據(jù)傳輸方面，以IMC-V111ET-TB型1口VDSL2以太網(wǎng)延長器為例，其能夠有效地解決以太網(wǎng)距離延長方案，在使用24AWG電纜時能夠延長1400m，其中此延長器能夠提供一個100 Mb/s的RJ45以太網(wǎng)端口，一個界限端子端口借助VDSL2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，工作溫度能夠適應(yīng)-40-75℃。雖然此以太網(wǎng)延長器在技術(shù)方面不是最先進(jìn)的，可是能夠滿足井下組網(wǎng)需要，從而能夠有效地減少光纜布局。即使在采用兩線制進(jìn)行信息傳輸時，增加銅芯線纜之后帶寬會有所衰減，可是對于信息量比較小的設(shè)備而言，其在進(jìn)行組網(wǎng)的過程中，通常表現(xiàn)出比較實(shí)用的效果，當(dāng)前在進(jìn)行環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的過程中，已經(jīng)采用此設(shè)備進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，這樣能有效地減少光纜的布局。

（2）隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，多參數(shù)傳感器在技術(shù)方面比較先進(jìn)。該類型的傳感器不僅可以有效地減少設(shè)備的投入，而且能夠優(yōu)化線路的供電情況。同時可以有效地降低能耗，并在抗干擾方面有所改進(jìn)。

（3）為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，可以構(gòu)建小型的局域網(wǎng)，在IP的安全策略建設(shè)上，通常可以借助3層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的網(wǎng)間互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對各個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)訪問。此外，可以在網(wǎng)絡(luò)后端設(shè)置硬件防火墻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)3層交換機(jī)路由走向的設(shè)定，這樣不僅可以提高信息輸送的效率，而且進(jìn)一步降低成本以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時能夠極大地提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抵抗風(fēng)險的能力，從而可以維護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，圖1所示為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

由于在礦井下網(wǎng)絡(luò)的作用受到一定的限制，因此在較短的時間內(nèi)要想能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)安全管理的水平顯得比較困難。當(dāng)前處于大數(shù)據(jù)的時代，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為保護(hù)煤礦安全生產(chǎn)的重要途徑，不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集整合等，而且網(wǎng)絡(luò)安全也將成為煤礦發(fā)展的一個重要指標(biāo)。煤礦行業(yè)要想不斷提高網(wǎng)絡(luò)安全管理能力，必須培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)技術(shù)人才。

4結(jié)束語

煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要系統(tǒng)之一，通過本文的研究，進(jìn)一步了解了煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用和日常安裝使用中存在的主要問題，并掌握了一些解決這些問題的主要方法，通過綜合應(yīng)用這些方法，必將有助于人們更科學(xué)合理地安裝使用煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，更及時高效地處理煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)遇到的一些問題，進(jìn)而更好地保障煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的安全，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，最終進(jìn)一步提高煤礦安全生產(chǎn)水平。