浅谈安全监测系统误报产生的原因及解决办法Word下载.docx

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但是，我国煤矿监控系统还停留在集散式监控水平上，仍以主从式体系结构、时分制通讯为主流技术，通讯方式主要采用RS485、FSK和DPSK几种方式。

这些监控系统虽对改善我国煤矿安全生产状况起到了积极作用，但现有煤矿监控技术的体系结构、通讯方式等，与煤矿现代化生产的需要之间存在较大差距。

我矿自1995年开始装备使用煤矿安全监控系统，经过几次大规模的升级改造，特别是经过2008年监测系统升级改造为KJ2000N增强型安全监测监控系统后，我矿的监测系统技术水平达到了集团公司主力矿井的标准，也为矿井安全生产提供了安全保障。

我矿现使用KJ2000N增强型安全监测监控系统，井下使用KJJ107防爆型数据交换机及KJ2007F1监测分站，信息传输采用光纤、数据交换机构成的光纤环网CAN总线结构（如图1所示）。

目前井下监测装备主要有甲烷、CO、温度、风速、负压、烟雾、馈电状态、设备开停传感器、甲烷风电闭锁、瓦斯抽放计量监测以及电源箱、分站、断电控制器等设备。

图1光纤环网CAN总线结构。

二、主要研究内容

由于煤矿井下环境比较特殊，受巷道顶板压力大、淋水、温度高、湿气大、煤尘大、高频电磁谐波干扰严重、电网电压波动等因素影响，安全监控系统在运行过程中，经常出现非超限瞬间高值。

即在系统正常实时监测中，会不定时出现一个或几个峰值，一般达到1%以上，有时甚至达到40%（传感器量程为0-40），持续时间几秒或十几秒，且出现这种峰值时会断电器动作，我们称之为误报警。

这些传感器误报警现象给矿井安全预警、决策传递错误数据信息，直接影响矿井的安全生产决策和安全监控系统运行的可靠性和稳定性。

为此，如何减少和防止出现传感器误报警，成为矿井安全生产预警决策的首要任务，也是矿井安全生产的迫切需要。

三、误报产生的原因及处理措施

针对传感器产生所产生的误报情况，进行了总结和分析，并提出了一些防范措施和办法，在实践中得到了较好的效果。

1、甲烷传感器敏感元件损坏引起的误报。

故障现象：

瓦斯值突然升高，超过报警值，然后瞬间又恢复到原来的近似值，一次瓦斯报警超限的时间一般在几秒到十几秒左右，如不对传感器处理，该现象会在以后的时间内持续发生。

如图示为庚20-31020机片里瓦斯探头故障引发的高值误报现象。

故障原因及防范措施：

现用甲烷传感器敏感元件工作方式为催化燃烧式，在井下长时间使用和受到高温、高湿、粉尘等因素影响下，会造成灵敏元件老化，稳定性差，数据漂移大，转换电桥故障等原因引起的误报。

按照《煤矿安全规程》等有关规定要求，在定期使用校准气样和空气样进行标校，地面中心站和井下维护对瓦斯传感器显示数据的误差进行检测跟踪，发现问题及时更换，并做好日常传感器的维护和除尘工作，按期回收进行送检测量。

2、甲烷传感器复电后瞬间出现高值

当井下监测设备或采掘工作设备临时停电后，对其回复送电后的瓦斯值瞬间冲高，而后又立即下降，持续时间较短。

（如图示为2016年1月15日10:

13:

15己二复采区集中轨道巷掘进机送电时，干扰造成，瞬间高值误报。

）

井下电气设备在突然复电的情况下，过高的瞬间电压和电流对监测设备进行干扰，引起甲烷传感器数值的突然升高。

当出现此类现象时，该甲烷传感器应立即更换，升井重新标校检修。

在日常工作中，应注意监测线路与采掘巷道内的电力电缆之间应分钩吊挂，至少保持大于100mm间的间距，避免引起高压电流干扰。

3、甲烷传感器航空插头或电缆接线松动出现高值故障

地面监测机房显示瓦斯数值突然升高，报警超限时间仅有几秒钟，发生高值前后一段时间内有出现多次瞬间断线现场。

如图示：

多为监测接线盒内接头或传感器航空插头因长时间使用后出现松动、氧化、造成接触不良，在井下现场工作人员无意间的碰撞或因采掘、放炮等原因需移动传感器和监测线路时，会造成传感器多次发生瞬间断线，有时会出现瞬间高报现象。

机房监控中心发现此类故障应立即安排维护人员去现场排查解决故障。

日常工作中除安排专业人员巡检监测设备外，还要利用每周定期调校测试故障闭锁期间，对传感器航空插头、监测接线盒进行检查、紧固、挪动试验，发现隐患及时更换处理。

4、甲烷传感器或监测线路受到摔、碰、撞、拉等故障引起的误报。

甲烷传感器出现几秒钟瞬间高值，在高值前有瞬间断线发生或高值后出现断线故障。

上述故障现象多为采掘工作面在施工过程中甲烷传感器无意间受到摔、碰、撞等强烈震动引起误报警、断线。

因工作面巷道狭窄，监测线路易受到矿车等运输设备挤压、被放炮崩坏、刮板输送机和耙装机及人为等因素摔、碰、撞、拉致使监测传感器和监测信号芯线短路、接触不良而引起的误报高值。

（如图示为己16-F22150采面上隅角瓦斯泵站处监测线撞坏）

为避免发生此故障采掘工作面甲烷传感器必须吊挂标准，固定牢固。

监测线的连接必须结实牢靠，线路必须要悬挂在巷道一侧，不能随地散落在地上，避免挤压等人为破坏。

施工单位在打钻、运输、施工过程中需移动监测设备时要轻挪轻放，一人挪动，一人收线，防止传感器及线路受到拉扯、碰撞出现意外高值误报现象。

5、甲烷传感器或接线盒因受潮、淋水出现报警。

采掘工作瓦斯传感器一般先连续出现几次瞬间升高并有断线现象发生后恢复正常状态，经过一段时间后持续发生上述现象。

如图示为己16-F22150上隅角接线盒进水造成瞬间断线误报现象。

因井下采掘巷道内湿度较大，冲尘、顶板淋水、等因素易造成接线盒或传感器内进水受潮，导致线路接触不良、短路等因素常会引起瞬间高值，特别是井下采面上隅角瓦斯。

这就需要日常加强监测设备及线路巡检，发现安装在湿度、淋水较大区域内的传感器应采取防护措施，定期更换升井进行标校和干燥处理。

对安装在高温、高湿环境中的传感器和电缆，采取一些特殊的防潮、防水措施来减少误报。

①使用完整无接头的监测电缆，尽量不留或少留电缆接头，减少故障点。

②保证监测接线盒的密封性，要选择合格的接线盒和密封圈，在高湿环境中，最好选用矿用隔爆型接线盒。

③监测电缆及传感器吊挂采用“U形”、“倒U形”、塑料袋包扎法，或者采用“U形”+“倒U形”+塑料袋包扎法相结合。

④在接线盒或包扎接线盒的塑料袋中放置干燥剂。

⑤对于有淋水地区不可避免的接线盒，接线盒内密封圈要压紧牢固，盒内信号线应分开单独连接，严禁压在接线柱上，避免受潮进水造成接线柱生锈造成潮连短路，发生高值误报现象。

6、因变频、电磁设备造成的干扰误报。

故障现象:

当变频或电磁设备启动和运行期间甲烷传感器数值波动频率较大，会造成瞬间高值现象。

如图示庚一皮带下山下延14：

35里探3.51%持续时间3秒，原因为干扰，误报（迎掌“海王灯”距离检测设备近，挪开时，引起干扰）

相对来说煤矿井下空间狭小，敷设的信号线与动力电缆及设备距离较近，变频设备工作时会产生强烈的电磁干扰，高强度的电磁信号会耦合进入分站内的传感器端口，瞬间淹没传感器信号造成高值假象。

如掘进工作面内的变频照明灯，在离甲烷传感器5米范围内在启动闪烁过程时，产生高频干扰信号，即使甲烷传感器显示数值也在频繁跳动，时常会产生1%以上的瞬间报警现象。

针对于变频器、电磁等设备造成的信号干扰现象，在监测系统安装时，除必须在分站内对应的瓦斯口加装抗干扰电流小板外，还要求施工单位的干扰设备与监测设备保持一定距离，监测线路与变频、电磁设备电缆分区吊挂，避免或减小对监测系统的干扰，产生误报现象。

7、传感器类型和中心站设置不一致

井下现场汇报传感器测量数值显示正常，无报警现象发生，但地面监测中心站显示传感器数值持续与井下实测显示值不一致或出现超限报警状态。

根据上述故障现象总结，一般是有两大主要原因造成：

（1）井下工作面的监测传感器量程范围与地面监测中心站上设置不一致。

在井下安装或更换监测设备时，监测维护人员必须将所安装监测设备的工作地点、类型、量程值与地面监测中心站详细汇报，确认井上下配置一致。

如：

采掘工作面现场吊量程为（0～10）%的甲烷传感器，传感器显示0.3%的现场实测瓦斯值。

因井下维护与监测中心站沟通不协调，中心站机房将甲烷传感器量程设置为（0～40）%，此时监控中心显示数值为1.2%，为井下实际测量值的4倍，人为因素造成了高值误报发生。

（2）信号线接错造成的误报。

因井下采掘工作面需安装不同类型的监测传感器，监测电缆内信号芯线较多，特别是在故障处理期间如误把CO传感器的信号线接在甲烷传感器上，或上隅角瓦斯与其他地点瓦斯信号线接错都会产生与实际测量值不符的高值误报现象。

8、监测分站故障引发的高值误报。

地面监测中心站监测工作面传感器一直显示稳定正常，陡然间升高造成瓦斯超限状态，使瓦斯电闭锁动作，采掘工作面断电影响正常的安全生产。

经现场工作人员或瓦斯检查员现场测量并无瓦斯超限，现场甲烷传感器并无出现报警现象。

如图示为庚20-21100机巷分站进水造成瓦斯高值误报。

发生上述故障现象多为巷道内冲尘造成监测分站进水致使对应传感器通讯口损坏或分站内加装的抗干扰电流小板损坏。

我矿井下监控系统现采用频率信号的传输方式，井下监测分站和传感器的安装均采用频率的跳线方式来进行传输信号。

分站内加装的抗干扰电流小板能够对监测系统内的高频电流信号进行滤波，抑制干扰作用。

但加装时按要求需更改分站内的频率型跳线更改为电流型跳线方式，在使用过程中一旦电流小板损坏，使信号传输方式不正确，造成地面监控中心显示“假”超限现象。

因此要做好监测设备的定期检查和维护，

四、效益分析报告

我矿安全监控系统经过了技术升级和改造后，虽然在瓦斯传感器的稳定性、系统传输方式和结构、信息处理内容、人机交互界面等方面都有了很大进步和提高，但距离国家有关煤矿安全生产的法律法规、行业技术规范和标准乃至煤矿安全生产的现实需要，仍然存在诸多问题。

煤矿安全监控系统在煤矿安全生产中的作用和效益集中体现在它的“测”和“控”，既要测的准又要控的牢，缺一不可。

煤矿安全监测系统误报产生的原因及解决办法的研究应用，可以满足《煤矿安全规程》要求，可更好地贯彻落实“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字瓦斯治理方针和“通风可靠，抽采达标，监控有效，管理到位”的十六字瓦斯综合治理工作体系，充分发挥安全监测监控在煤矿安全生产中的屏障作用,更好的保障煤矿的安全生产。

因此这项技术的研究和推广应用具有不可估量的社会效益。