淺談安全監(jiān)測系統(tǒng)誤報產(chǎn)生的原因及解決辦法

1、煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)誤報產(chǎn)生的原因及解決方法一、研究背景礦井監(jiān)控系統(tǒng)是一種自動采集數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)并進行限制的系統(tǒng).平安監(jiān)控是保證煤礦平安生產(chǎn)的重要舉措之一.隨著礦井監(jiān)控技術(shù)的開展,監(jiān)控設(shè)備的不斷完善,監(jiān)控設(shè)備使用和維護水平的不斷提升,平安監(jiān)控設(shè)備在煤礦平安生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用,預(yù)防煤礦瓦斯事故的一道重要屏障,也是煤礦生產(chǎn)許可的重要條件之一.從早期的“先抽后采,監(jiān)測監(jiān)控,以風定產(chǎn)十二字瓦斯治理方針到現(xiàn)行的“通風可靠,抽采達標,監(jiān)控有效,治理到位的十六字瓦斯綜合治理工作體系,再到2006年公布的?煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求?(AQ6201-2006)和2007年公布的?煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)及檢測

2、儀器使用治理標準?(AQ1029-2007)二個行業(yè)標準,無不表達出黨和國家有關(guān)煤礦平安生產(chǎn)方針、政策對煤礦平安監(jiān)測監(jiān)控的高度重視和嚴格要求.目前,國內(nèi)在用的煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)主要有KJ90、KJ95、KJ4、KJ2000等.但是,我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)還停留在集散式監(jiān)控水平上,仍以主從式體系結(jié)構(gòu)、時分制通訊為主流技術(shù),通訊方式主要采用RS485FSK和DPSK幾種方式.這些監(jiān)控系統(tǒng)雖對改善我國煤礦平安生產(chǎn)狀況起到了積極作用,但現(xiàn)有煤礦監(jiān)控技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)、通訊方式等,與煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要之間存在較大差距.我礦自1995年開始裝備使用煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng),經(jīng)過幾次大規(guī)模的升級改造,特別是經(jīng)過2021年監(jiān)測

3、系統(tǒng)升級改造為KJ2000N增強型平安監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)后,我礦的監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)水平到達了集團公司主力礦井的標準,也為礦井平安生產(chǎn)提供了平安保證.我礦現(xiàn)使用KJ2000N增強型平安監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),井下使用KJJ107防爆型數(shù)據(jù)交換機及KJ2007F1監(jiān)測分站,信息傳輸采用光纖、數(shù)據(jù)交換機構(gòu)成的光纖環(huán)網(wǎng)CAN總線結(jié)構(gòu)如圖1所示.目前井下監(jiān)測裝備主要有甲烷、CO、溫度、風速、負壓、煙霧、饋電狀態(tài)、設(shè)備開停傳感器、甲烷風電閉鎖、瓦斯抽放計量監(jiān)測以及圖1光纖環(huán)網(wǎng)CAN總線結(jié)構(gòu)二、主要研究內(nèi)容由于煤礦井下環(huán)境比擬特殊,受巷道頂板壓力大、淋水、溫度高、濕氣大、煤塵大、高頻電磁諧波干擾嚴重、電網(wǎng)電壓波動等因素影響,平

4、安監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中,經(jīng)常出現(xiàn)非超限瞬間高值.即在系統(tǒng)正常實時監(jiān)測中,會不定時出現(xiàn)一個或幾個峰值,一般到達1%以上,有時甚至到達40%傳感器量程為0-40,持續(xù)時間幾秒或十幾秒,且出現(xiàn)這種峰值時會斷電器動作,我們稱之為誤報警.這些傳感器誤報警現(xiàn)象給礦井平安預(yù)警、決策傳遞錯誤數(shù)據(jù)信息,直接影響礦井的平安生產(chǎn)決策和平安監(jiān)控系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性.為此,如何減少和預(yù)防出現(xiàn)傳感器誤報警,成為礦井平安生產(chǎn)預(yù)警決策的首要任務(wù),也是礦井平安生產(chǎn)的迫切需要.三、誤報產(chǎn)生的原因及處理舉措針對傳感器產(chǎn)生所產(chǎn)生的誤報情況,進行了總結(jié)和分析,并提出了一些防范舉措和方法,在實踐中得到了較好的效果.1、甲烷傳感器敏感

5、元件損壞引起的誤報.故障現(xiàn)象：瓦斯值忽然升高,超過報警值,然后瞬間又恢復(fù)到原來的近似值,一次瓦斯報警超限的時間一般在幾秒到十幾秒左右,如不對傳感器處理,該現(xiàn)象會在以后的時間內(nèi)持續(xù)發(fā)生.如圖示為庚20-31020機片里瓦斯探頭故障引發(fā)的高值誤報現(xiàn)象.gsazis=t.i_3翼對同：ZDIS-JE-HmDO：至EOL-HMM：|一“支燈十章|吃3；目通力丫邦鉀帆婀瞞觀蟻魚邛中畫父案13轉(zhuǎn)%鬣器W丁F畫婀由世：二Temaj：0raa磯片里醺：非法,:想簞捆；一舊一r上牛比婀砒：二匕：1ML姓幀性II上年初府第故障原因及防范舉措：現(xiàn)用甲烷傳感器敏感元件工作方式為催化燃燒式,在井下長時間使用和受到高溫、

6、高濕、粉塵等因素影響下,會造成靈敏元件老化,穩(wěn)定性差,數(shù)據(jù)漂移大,轉(zhuǎn)換電橋故障等原因引起的誤報.根據(jù)?煤礦平安規(guī)程?等有關(guān)規(guī)定要求,在定期使用校準氣樣和空氣樣進行標校,地面中央站和井下維護對瓦斯傳感器顯示數(shù)據(jù)的誤差進行檢測跟蹤,發(fā)現(xiàn)問題及時更換,并做好日常傳感器的維護和除塵工作,按期回收進行送檢測量.2、甲烷傳感器復(fù)電后瞬間出現(xiàn)高值故障現(xiàn)象：當井下監(jiān)測設(shè)備或采掘工作設(shè)備臨時停電后,對其回復(fù)送電后的瓦斯值瞬間沖高,而后又立即下降,持續(xù)時間較短.如圖示為2021年1月15日10:13:15己二復(fù)采區(qū)集中軌道巷掘進機送電時,干擾造成,瞬間高值誤報.fattp=/JT?.Ifi.I.33?-JTflS

7、Pfld5IR=獨比強詢V-inrinirxIirtHmut嘲叩汨劃-L5gm得國aneHMrei岫m|ttB：麗三故障原因及防范舉措：井下電氣設(shè)備在忽然復(fù)電的情況下,過高的瞬間電壓和電流對監(jiān)測設(shè)備進行干擾,引起甲烷傳感器數(shù)值的忽然升高.當出現(xiàn)此類現(xiàn)象時,該甲烷傳感器應(yīng)立即更換,升井重新標校檢修.在日常工作中,應(yīng)注意監(jiān)測線路與采掘巷道內(nèi)的電力電纜之間應(yīng)分鉤吊掛,至少保持大于100mm間的間距,預(yù)防引起高壓電流干擾3、甲烷傳感器航空插頭或電纜接線松動出現(xiàn)高值故障故障現(xiàn)象：地面監(jiān)測機房顯示瓦斯數(shù)值忽然升高,報警超限時間僅有幾秒鐘,發(fā)生高值前后一段時間內(nèi)有出現(xiàn)屢次瞬間斷線現(xiàn)場如圖示:如國：rir,w

8、w;5wt-；awgaTBi到岫芾眼ViHiMa-Hm畫2："皿18霹蠹CL晅一厘時型*.；二肝|光具|速M23I%二韓空用口甌！;舉H；口Hr古0燈劑-加1小口=II乂叼甌由城：二廠|5511原卻用問原民更用.大AL：.始.JI：KflMO4±rO*KT»旃血1：二m污二時濁上加如Tt*Fg5.SFWJt±*！2即/jfrUTftl!aHPHf午噴舐33故障原因及防范舉措：多為監(jiān)測接線盒內(nèi)接頭或傳感器航空插頭因長時間使用后出現(xiàn)松動、氧化、造成接觸不良,在井下現(xiàn)場工作人員無意間的碰撞或因采掘、放炮等原因需移動傳感器和監(jiān)測線路時,會造成傳感器屢次發(fā)生瞬間斷

9、線,有時會出現(xiàn)瞬間高報現(xiàn)象.機房監(jiān)控中央發(fā)現(xiàn)此類故障應(yīng)立即安排維護人員去現(xiàn)場排查解決故障.日常工作中除安排專業(yè)人員巡檢監(jiān)測設(shè)備外,還要利用每周定期調(diào)校測試故障閉鎖期間,對傳感器航空插頭、監(jiān)測接線盒進行檢查、緊固、挪動試驗,發(fā)現(xiàn)隱患及時更換處理.4、甲烷傳感器或監(jiān)測線路受到摔、碰、撞、拉等故障引起的誤報.故障現(xiàn)象：甲烷傳感器出現(xiàn)幾秒鐘瞬間高值,在高值前有瞬間斷線發(fā)生或高值后出現(xiàn)斷線故障.故障原因及防范舉措：上述故障現(xiàn)象多為采掘工作面在施工過程中甲烷傳感器無意間受到摔、碰、撞等強烈震動引起誤報警、斷線.因工作面巷道狹窄,監(jiān)測線路易受到礦車等運輸設(shè)備擠壓、被放炮崩壞、刮板輸送機和耙裝機及人為等因素摔

10、、碰、撞、拉致使監(jiān)測傳感器和監(jiān)測信號芯線短路、接觸不良而引起的誤報高值.仔Sfi充回-雌金能M.i-ax帆國*用溫國利國京1朝酎/君IBU歸口.T：EDL>te-S輜蛾的懶料區(qū)姓出曰南心；律儂,丫濯.-®獎仃蜘：二廣門唾日由21酬道勢瓦斯.大位：01,罩大的即：押*M下午ffirW門題蝌：-1己I-融出值一第犬哥另列：一一下午如圖示為己16-F22150采面上隅角瓦斯泵站處監(jiān)測線撞壞為預(yù)防發(fā)生此故障采掘工作面甲烷傳感器必須吊掛標準,固定牢固.監(jiān)測線的連接必須結(jié)實牢靠,線路必須要懸掛在巷道一側(cè),不能隨地散落在地上,預(yù)防擠壓等人為破壞.施工單位在打鉆、運輸、施工過程中需移動監(jiān)測設(shè)備

11、時要輕挪輕放,一人挪動,一人收線,預(yù)防傳感器及線路受到拉扯、碰撞出現(xiàn)意外高值誤報現(xiàn)象.5、甲烷傳感器或接線盒因受潮、淋水出現(xiàn)報警.故障現(xiàn)象：采掘工作瓦斯傳感器一般先連續(xù)出現(xiàn)幾次瞬間升高并有斷線現(xiàn)象發(fā)生后恢復(fù)正常狀態(tài),經(jīng)過一段時間后持續(xù)發(fā)生上述現(xiàn)象.如圖示為己16-F22150上隅角接線盒進水造成瞬間斷線誤報現(xiàn)象.呼1B薪查譚一淑用主國際一nX時福：joos;至沏$中b州用op：I/l!耐舟|小?日站/的門-金就鼠皿良命島3亙：二鬻EH反川常富WL到,屋2WWI£K11川tin1卻i«1.3U制riaij»31口1ttam.卻g4jHU2K1.idOOT司即司加Ji

12、*a-4*50©EDSSS.riiS=一一1MilFWHMI1IIMlji1,1IIIrBililHIII11HlilillIMILliKrIFJ11IJriHillti11ILinsnpiir1«nii'JMIIIBiMiIJIWI1IH.1;二己i&fHH小hBMJDS.nrihram.JfcWffltlEI初he上干inmz*aata:二rnMi力己班門小好.1上通t想見肘M；i*,xtiu；和皿上一軻國趣:二力日好豆手玉玉±*二.陽,：1處可封：沏業(yè)!.岫上中1力,怕1G-£M-3Ci的¥W&4邦,£興

13、拉1M-U-7Q1,6Tg用?并X10Q421d4l-7Q1d-4M-7Q1E4M-K1IS-Q4-I,*國制MdaiioniaiEboolaatroiDcsxntgamitKDOia«tDO儂45miremd1*第tn11：瞅如itoswviwn旬力醐nitmcoh：3&doh：xn»ii：semth第閱n：«mii：edo»ii：eeco故障原因及防范舉措：因井下采掘巷道內(nèi)濕度較大,沖塵、頂板淋水、等因素易造成接線盒或傳感器內(nèi)進水受潮,導(dǎo)致線路接觸不良、短路等因素常會引起瞬間高值,特別是井下采面上隅角瓦斯.這就需要日常增強監(jiān)測設(shè)備及線路巡檢,

14、發(fā)現(xiàn)安裝在濕度、淋水較大區(qū)域內(nèi)的傳感器應(yīng)采取防護舉措,定期更換升井進行標校和枯燥處理.對安裝在高溫、高濕環(huán)境中的傳感器和電纜,采取一些特殊的防潮、防水舉措來減少誤報.使用完整無接頭的監(jiān)測電纜,盡量不留或少留電纜接頭,減少故障點.保證監(jiān)測接線盒的密封性,要選擇合格的接線盒和密封圈,在高濕環(huán)境中,最好選用礦用隔爆型接線盒.監(jiān)測電纜及傳感器吊掛采用“U形、“倒U形、塑料袋包扎法,或者采用“U形+“倒U形+塑料袋包扎法相結(jié)合.在接線盒或包扎接線盒的塑料袋中放置枯燥劑.對于有淋水地區(qū)不可預(yù)防的接線盒,接線盒內(nèi)密封圈要壓緊牢固,盒內(nèi)信號線應(yīng)分開單獨連接,嚴禁壓在接線柱上,預(yù)防受潮進水造成接線柱生銹造成潮連

15、短路,發(fā)生高值誤報現(xiàn)象.6、因變頻、電磁設(shè)備造成的干擾誤報.故障現(xiàn)象：當變頻或電磁設(shè)備啟動和運行期間甲烷傳感器數(shù)值波動頻率較大,會造成瞬間高值現(xiàn)象.如圖示庚一皮帶下山下延14:35里探3.51%持續(xù)時間3秒,原由于干擾,誤報迎掌海王燈距離檢測設(shè)備近,挪開時,引起干擾故障原因及防范舉措：相對來說煤礦井下空間狹小,敷設(shè)的信號線與動力電纜及設(shè)備距離較近,變頻設(shè)備工作時會產(chǎn)生強烈的電磁干擾,高強度的電磁信號會耦合進入分站內(nèi)的傳感器端口,瞬間淹沒傳感器信號造成高值假象.如掘進工作面內(nèi)的變頻照明燈,在離甲烷傳感器5米范圍內(nèi)在啟動閃爍過程時,產(chǎn)生高頻干擾信號,即使甲烷傳感器顯示數(shù)值也在頻繁跳動,時常會產(chǎn)生1

16、%以上的瞬間報警現(xiàn)象.針對于變頻器、電磁等設(shè)備造成的信號干擾現(xiàn)象,在監(jiān)測系統(tǒng)安裝時,除必須在分站內(nèi)對應(yīng)的瓦斯口加裝抗干擾電流小板外,還要求施工單位的干擾設(shè)備與監(jiān)測設(shè)備保持一定距離,監(jiān)測線路與變頻、電磁設(shè)備電纜分區(qū)吊掛,預(yù)防或減小對監(jiān)測系統(tǒng)的干擾,產(chǎn)生誤報現(xiàn)象.7、傳感器類型和中央站設(shè)置不一致故障現(xiàn)象：井下現(xiàn)場匯報傳感器測量數(shù)值顯示正常,無報警現(xiàn)象發(fā)生,但地面監(jiān)測中央站顯示傳感器數(shù)值持續(xù)與井下實測顯示值不一致或出現(xiàn)超限報警狀態(tài).根據(jù)上述故障現(xiàn)象總結(jié),一般是有兩大主要原因造成：(1)井下工作面的監(jiān)測傳感器量程范圍與地面監(jiān)測中央站上設(shè)置不一致.在井下安裝或更換監(jiān)測設(shè)備時,監(jiān)測維護人員必須將所安裝監(jiān)測

17、設(shè)備的工作地點、類型、量程值與地面監(jiān)測中央站詳細匯報,確認井上下配置一致.如：采掘工作面現(xiàn)場吊量程為(010)%的甲烷傳感器,傳感器顯示0.3%的現(xiàn)場實測瓦斯值.因井下維護與監(jiān)測中央站溝通不協(xié)調(diào),中央站機房將甲烷傳感器量程設(shè)置為(040)%,此時監(jiān)控中央顯示數(shù)值為1.2%,為井下實際測量值的4倍,人為因素造成了高值誤報發(fā)生.(2)信號線接錯造成的誤報.因井下采掘工作面需安裝不同類型的監(jiān)測傳感器,監(jiān)測電纜內(nèi)信號芯線較多,特別是在故障處理期間如誤把CO傳感器的信號線接在甲烷傳感器上,或上隅角瓦斯與其他地點瓦斯信號線接錯都會產(chǎn)生與實際測量值不符的高值誤報現(xiàn)象.8、監(jiān)測分站故障引發(fā)的高值誤報故障現(xiàn)象：

18、地面監(jiān)測中央站監(jiān)測工作面?zhèn)鞲衅饕恢憋@示穩(wěn)定正常,陡然間升高造成瓦斯超限狀態(tài),使瓦斯電閉鎖動作,采掘工作面斷電影響正常的平安生產(chǎn).經(jīng)現(xiàn)場工作人員或瓦斯檢查員現(xiàn)場測量并無瓦斯超限,現(xiàn)場甲烷傳感器并無出現(xiàn)報警現(xiàn)象.如圖示為庚20-21100機巷分站進水造成瓦斯高值誤報目出瑪查內(nèi)-納承主回際曾11士口X時他：pt：w：里迎s暨轡睥K：“的舟|城出;畫v丫海門-金也耐小網(wǎng)哧酬出良姓Rg亙HE,或藐國：二研SAijftzo-niiiiHiBJSTGKAH：nor.,劉商?。呵?amp;?:n上午耳+:«：三口孑陽/劉西看31風口H*.*劑IME,IfcXflWKI二押口二"±T舊箱不:二才.岫1紳!巫？11第傀11卦利*文修：1艙I刖：劃6n