邢東礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性研究與探討

靳鵬博

（冀中能源股份有限公司 邢東礦，河北 邢臺 054000）

1 概 況

煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)過程中起到了非常重要的作用。邢東礦煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測甲烷、風(fēng)速、一氧化碳、二氧化碳、溫度、氧氣、煙霧、負(fù)壓等實時數(shù)據(jù)，以及饋電、風(fēng)門、風(fēng)窗、風(fēng)筒、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停等狀態(tài)，并具有甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等功能。但在實際運行中，由于斷電、線路故障、通信設(shè)備損壞等因素會造成數(shù)據(jù)傳輸中斷，不能保證數(shù)據(jù)完整性，影響監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定傳輸。

監(jiān)測分站在監(jiān)測系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，上面連著核心交換機(jī)，下面連著各類監(jiān)測傳感器，一旦監(jiān)測分站供電中斷或者出現(xiàn)故障后就會造成監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸中斷，影響監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定運行。因此對邢東礦安全監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測分站進(jìn)行優(yōu)化改造。

2 監(jiān)測分站優(yōu)化改造

邢東礦監(jiān)測系統(tǒng)采用的是北京煤炭科學(xué)技術(shù)研究院生產(chǎn)的KJ83N(A)-F 礦用本安型分站（以下簡稱分站），它是安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，能夠接收、處理監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的命令，返回相應(yīng)信息。分站在井下可以實時采集礦井環(huán)境參數(shù)，如瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、溫度、監(jiān)測機(jī)電設(shè)備饋電、開停狀態(tài)等生產(chǎn)信息，控制用電設(shè)備的接通、斷開。分站具有甲烷超限及斷線報警、斷電及甲烷風(fēng)電閉鎖功能。但分站在運行中也存在不少缺陷，不能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)情況。邢東礦結(jié)合井下實際情況，對監(jiān)控分站進(jìn)行了優(yōu)化改造。

2.1 分站增加斷電續(xù)傳功能

邢東礦原有的監(jiān)測分站在電池?zé)o電后或者故障中斷后監(jiān)測數(shù)據(jù)就會傳輸中斷，直至監(jiān)測分站恢復(fù)供電，存在數(shù)據(jù)“空白期”，造成了監(jiān)測系統(tǒng)不可靠、不穩(wěn)定。

為消除這一問題，邢東礦結(jié)合安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸情況情況與廠家進(jìn)行溝通，通過改變監(jiān)測系統(tǒng)分站模塊，增加斷線續(xù)傳功能。

（1） 預(yù)先設(shè)置系統(tǒng)最大巡檢時間，分站采用定時中斷判斷是否與交換機(jī)通信中斷，中斷后開啟斷線數(shù)據(jù)存儲處理過程。

（2） 分站定時巡檢所接傳感器，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

（3） 采用預(yù)先設(shè)置好的存儲時間間隔定時存儲斷線數(shù)據(jù)。

（4） 當(dāng)分站監(jiān)測到通信恢復(fù)后停止斷線數(shù)據(jù)存儲。

（5） 交換機(jī)與分站通信恢復(fù)后，交換機(jī)發(fā)送獲取斷線數(shù)據(jù)傳輸命令，分站將斷線數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)壓縮算法進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，并發(fā)送至交換機(jī)，續(xù)傳的數(shù)據(jù)在歷史記錄中曲線以圓圈連接，數(shù)據(jù)后面會帶“續(xù)”字樣，如圖1 所示。

圖1 斷電續(xù)傳功能示意圖Fig.1 Power off function schematic

目前經(jīng)過改造后的邢東礦監(jiān)測分站在中斷狀態(tài)下可以續(xù)傳2 h 的數(shù)據(jù)，后續(xù)可以繼續(xù)擴(kuò)充分站儲存空間，增加續(xù)傳時間。

2.2 分站電源箱儲備能量優(yōu)化

監(jiān)測分站電源在無外接電源供電時，僅依靠自帶的電池供電，時間較短，而且隨著使用時間的增長和充放電次數(shù)的增加，電池逐漸老化，供電時間更短。因此尋找技術(shù)手段，增加分站電源的儲備能量，是邢東礦急需解決的重要問題。

邢東礦進(jìn)行多次試驗，測量分站電源供應(yīng)時間，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，與監(jiān)測系統(tǒng)廠家共同分析研究，決定在電源箱模板上加裝一模塊，如圖2 所示，使電源的儲備能量由原來的112 Wh，增加到現(xiàn)在的250 Wh，由原來的工作時間180 min 增加到現(xiàn)在的255 min，如圖3 所示。

圖2 分站電源箱儲備能量電路板優(yōu)化示意圖Fig.2 Substation power box reserve energy circuit board optimization schematic

圖3 分站電源箱儲備能量優(yōu)化后效果Fig.3 Effect of reserve energy optimization of substation power box

2.3 分站電源箱電源模塊優(yōu)化

邢東礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)分站電源在正常運行時總電壓為33 V 左右，各線路上分電壓為22 V 左右，能夠正常為傳感器供電，但有時分站電源電壓會突然降為0，造成監(jiān)測系統(tǒng)分站發(fā)生中斷，無法實時監(jiān)測井下測點數(shù)據(jù)。

針對此問題，邢東礦通過幾次實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分站電源提供電壓的電路若突然發(fā)生電壓波動，就會引起分站電源的電路板超載電壓保護(hù)模塊動作，默認(rèn)進(jìn)行保護(hù)，從而造成電源電壓降為0。根據(jù)分析出結(jié)果，邢東礦與監(jiān)測系統(tǒng)廠家聯(lián)合對分站電源箱的電路板進(jìn)行改造優(yōu)化，如圖4 所示。優(yōu)化后此問題得到了解決，再未發(fā)生過分站電源突然降為0 的情況。

圖4 分站電源箱電源模塊優(yōu)化前后對比Fig.4 Comparison before and after optimization of power supply module of substation power box

2.4 監(jiān)測分站外觀改造

邢東礦井下采掘交替頻繁，需要經(jīng)常性的多地點安裝、移動分站，搬運監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)分站和電源箱箱體頻繁。邢東礦原有電源箱箱體比較笨重，且搬運箱體的手把不能固定卡住，導(dǎo)致搬運過程中經(jīng)常發(fā)生擠手事故，增加了操作過程中的危險性，降低了工作效率。

邢東礦結(jié)合現(xiàn)場實際操作情況，依據(jù)安全人機(jī)工程學(xué)原理，對安全監(jiān)測分站箱體把手進(jìn)行優(yōu)化改造改造，如圖5 所示。在把手根部加裝固定塊，限制把手旋轉(zhuǎn)角度，同時結(jié)合監(jiān)測系統(tǒng)廠家對箱體進(jìn)行改造減重，大大增加了操作過程的靈活可靠性。

圖5 分站箱體把手改造前后對比Fig.5 Comparison before and after the transformation of the box handle of the substation

3 結(jié) 論

（1） 邢東礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)分站具備斷電續(xù)傳功能后，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕黾恿藢γ旱V井下環(huán)境的適應(yīng)性，提高了該礦職工安全性，監(jiān)測系統(tǒng)更加智能化和自動化。在查看歷史數(shù)據(jù)時能方便的區(qū)分出斷線數(shù)據(jù)，更好的掌握井下瓦斯、一氧化碳等模擬量傳感器數(shù)據(jù)的變化趨勢。

（2） 邢東礦安全監(jiān)測監(jiān)控分站電源箱儲備能量及電源模塊優(yōu)化后，分站電源的儲備能量大大增加，保證了外部供電停止時的電源供應(yīng)，防止監(jiān)測系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的中斷，為邢東礦的安全生產(chǎn)提供了重要保護(hù)屏障；優(yōu)化后再未發(fā)生過分站電源突然降為0 的情況。

（3） 邢東礦安全監(jiān)測監(jiān)控分站外觀改造后，保證了員工操作的安全性和可靠性，消除了員工的不安全心理和行為，提高了工作效率。