煤矿安全监控系统常见误报警原因分析及软件处理方法

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2021-09-11 09:02 热度：

　　摘要：文章分析了煤矿安全监控系统使用期间常见的误报警原因，指出了处理措施，以实时监控系统的变化情况与持续时间，降低误报警的发生几率，维持安全监控系统的准确运行。

　　关键词：煤矿;安全监控系统;误报警;软件处理

　　0引言

　　煤矿安全监控系统存在较多设备，安装分散且运行环境较为复杂，受粉尘、湿度、电磁干扰以及电压等因素的影响，以致煤矿安全监控系统部分监测点出现误报警问题，影响了设备的正常运行。

　　1煤矿安全监控系统误报警原因

　　1.1传输线缆

　　为了保证传感器更换的便捷性，应以频率形式输出信号，利用航空头连接传输电缆与传感器，利用接线盒延长传输电缆。结合煤矿实际开采情况，开采工作面应安装多台传感器，两台传感器应安装至一根电缆，捆扎多个传感器，并集中进行挂接。频率信号传输并不稳定，接线盒、线缆以及传感器信号极易发生耦合问题，错误接线也会诱发误报警。频率信号电平应在标准范围内设定，高电平不得低于3V，低电平不得高于0.5V。在信号传输过程中，电容分布会影响传输效果，引发耦合干扰问题，影响低频信号，使其在瞬间增大的过程中产生误报警问题。

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　　两路频率信号被安装至线缆连接线盒中，若工作人员没有做好接线盒密封工作，水汽会直接影响线路的正常运行，出现短路问题，引发信号叠加，诱发误报警问题。煤矿井下开采过程中，线缆与传感器连接航空插头时间较长，极易发生腐蚀问题，断线晃动会诱发误报警问题。

　　1.2供电电源

　　煤矿井下开采期间需要使用各种类型的大型设备，包括带式输送机、机车、风机以及绞车等，为了保证用电效果，监控设备需应用变频技术。若负载共用同一供电电源，设备启动时极易发生浪涌干扰问题，传感器与分站死机，监控设备无法正常运行，发生误报警问题。井下照明电源受较多外界因素的影响，很容易发生无计划停电问题，断电次数较多会导致设备交直流电来回切换，缩短了备用电池使用寿命。此时工作人员若没有及时处理电路问题，传感器与分站还会发生复位，发生误报警问题。

　　1.3环境干扰

　　煤矿井下环境潮湿阴暗，设备在湿度较大的空气中运行，水汽会影响传感器与感应头灵敏度，使其运行期间出现不可控问题，导致误报警。掘进机、采煤机以及运输机工作中极易发生静电问题，吸引较多煤尘与粉尘，影响了监控设备安全运行，出现误报警。井下开采过程中，大功率设备、无线信号以及对讲机等极易产生辐射信号，影响传感器感应灵敏度，引发误报警。启动变频器时也会影响波形，产生误报警。

　　1.4中心站定义不当

　　当前煤矿开采设备类型并不合理，不能保证配套性，地面中心站无法接收正常信息，导致误报警问题。频率值与软件定义量程在中心站定义，以此计算检测参数，当传感器量程不符合中心站标准时，错误计算会引发误报警问题。比如低浓度瓦斯传感器量程范围在0~4m/s，风速传感器量程范围在0~15m/s，中心站无法正常定义时，分站端口被当做瓦斯传感器，同步安装风速传感器，则会产生瓦斯报警数据，产生误报警。

　　2煤矿安全监控系统误报警软件处理

　　2.1报警信号判断

　　第一，监测值变化状态，当安全监控系统保持正常运行状态时，监测测点值缓慢增加。而因干扰引起误报警问题时，监测值会垂直上升，频率呈现倍速增加。工作人员应比较当前倍频与传感器运行频率，确定误报警问题是否由干扰引起。倍增传感器频率时，当监测值不在标准范围内时，系统处于异常运行状态，校验瓦数期间也会突然增加传感器监测值。对此，为了准确判断系统是否处于正常的监测状态，工作人员应判别传感器的校验情况，当发现非校验问题时，除了应观察监测值外，还应观察持续时间情况。

　　第二，持续时间状态，煤矿安全监控系统正常运行，不报警时，工作人员应根据传输通道完成巡检工作。实际工作中应根据分站数量确定巡检周期，巡检周期与分站数量呈正比关系，但最多不得超出30s。当监测值变化异常时，系统还应校验分站巡检周期，改变巡检模式，并提高巡检频率，增大标准时间内的巡检次数，缩短巡检周期，期间其他分站的巡检模式正常运行，不得改变。恢复监测值后，则处于误报警问题[1]。

　　2.2误报警软件处理

　　2.2.1信号传输

　　光纤网平台完成交换机、以太网通讯间的连接工作，不受外界因素的干扰。分站与总线通讯连接交换机相连，校验数据时使用数字通信方法，避免期间产生干扰因素，发生误报警。分站与传感器之间传输数据时易导致监控系统发生误报警问题，为了维持正常运行，并保证信号的正常传输。第一，信号传输利用数字模式，监测元件的工作寿命与工作状态，完成传感器的调校工作，避免误报警。第二，传感器与分站接地，传输数据利用屏蔽电缆传输，避免受到空间因素的干扰。第三，将滤波安装至分站，将突变数据识别模块增加至传感器，在标准允许范围内，利用数据识别算法排除滤波因素的干扰，保证正常运行，不断的对安全监控系统的标准、规范以及规程进行完善。

　　2.2.2设备使用维护

　　为了降低系统出现误报警的次数，工作人员还应充分重视设备的养护工作，分站与大型设备不得共用电源，采用可靠的照明电源，在分站电源增加浪涌抑制器。滤波器以及良好接地系统等，避免电源受到静电与浪涌因素的干扰。煤矿井下空气潮湿，尤其夏天会存在较多水汽，因此应为传感器航空插头安装防水接头，内部插件采用胶封处理，尤其重点胶封A/D信号转化与信号输出端口。同时，还应封胶处理接线盒内部，避免进水，降低误报警问题的发生几率。为了避免水汽影响，传输信号过程中，应尽量平行敷设线路，减少接线盒使用数量，保证平行敷设信号传输与高压动力电缆。煤矿井下环境潮湿复杂，为了保证传感器元件运行的安全性，应定期升井传感器，在使用15天后，将传感器升至地面运行7天，消除潮气后在使用。瓦斯传感器使用寿命为1年，热导元件使用寿命为3年，电化学元件使用寿命为1年，达到使用限期后，及时更换，避免运行问题触发误报警。

　　2.2.3设备抗干扰

　　煤矿井下不可避免的存在干扰信号，为了保证监控系统的安全稳定运行，应使用抗干扰设备，做好相关设计工作。第一，电路板会受到水汽与煤尘的影响，电路极易短路，因此在选择监控设备时，应保证其可以在淋水环境中正常运行。第二，浪涌信号出现于电源浪涌打雷处，或大型设备启停时，监控设备与电源会受到强烈干扰，无法正常运行。为了减轻负面影响，应将大功率TVS安装至信号输入与输出端口中，在端口安装至抑制电路处，保证设备的正常运行。第三，做好输入输出信号端口的处理工作，端口易受外界因素的干扰，此时应将保护电路安装至采样、通信以及控制端口处，避免干扰信号的影响。比如传感器启停期间易受电磁信号干扰，导致监测异常。此时应利用数字信号处理技术提高采样速度，增大滤波频率，避免误报警问题。

　　3应用效果

　　某煤矿企业采用老矿井开采，井下设置300多个传感器，线路布置较为复杂繁乱，且井下还建设较多系统，干扰源较多，无法保证安全监控管理效果。煤矿企业结合自身情况，升级监控系统，并采用最新信号的抗干扰设备，保证瓦斯突变识别系统、调校系统等运行灵敏度，改进传感器插件，确保系统安全稳定运行，遏制了误报警问题。

　　4结语

　　煤矿开采环境比较复杂，安全监控系统收会受到各种干扰信号的影响。煤矿企业应正确分析干扰信号产生的根本原因，采用科学的管理方案，强化维修效果，制定可行性的防范方案，最大程度的避免误报警问题，充分发挥安全监控系统的作用。——论文作者：郝鹏云

文章名称：煤矿安全监控系统常见误报警原因分析及软件处理方法

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