监控系统冒大数、误报警、误断电难题

1、监控系统冒大数、误报警、误断电难题目前使用的监控系统普遍存在着假数干扰问题，尽管有些矿井使用了光纤传输，依旧没有解决冒大数的顽疾，传感器信号向分站传输大都采用2001000hz频率制式，分站采用脉冲计数方式工作，抗干扰防卫能力很差，极容易在此环节上引入干扰，现场的干扰源有以下3个来源：（1）煤矿井下特殊狭小的现场环境，传感器连线与动力电缆很难分开铺设，有些地方干脆就是挂在同一个电缆挂钩上，大型电器设备启动和停止时，磁力开关触头抖动会释放出极其强烈的电磁脉冲辐射，强干扰脉冲能在瞬间完全淹没传感器信号，结果就造成了没有规律的异常“冒大数”现象。（2）遇有线路接触不良，譬如接线盒压线螺栓松动，传感器

2、接插件氧化、连接电缆接头氧化等等，就会造成线路连接虚抖，致使一个规整的矩形脉冲被“切割”成许多杂散尖脉冲信号，监控分站是以脉冲计数方式采集信息的，计数结果造成了许多无法解释的大数假象。（3）井下变频设备工作时会释放强烈的电磁干扰，高强度的电磁辐射严重污染了电源环境，干扰信号往往通过电源线路窜入分站，如果仪器与变频设备连接在同一动力变压器上将会造成灾难性后果，如有沿动力线架设的传感器电缆，干扰信号可以轻易耦合进分站的传感器端口，轻则造成假数干扰，严重会阻塞分站通信，甚至造成分站cpu频繁死机或重启。井下分站和地面计算机无法识别这些比常规信号还是强烈的干扰，分站将这些干扰信号作为数据处理，就造成了

3、难以克服的“大数干扰”，干扰问题普遍存在于目前使用的各种系统中，据用户反应，山东某大型矿井使用的进口监控系统，在一个月内发生一千多次误报警，极大损害了监控设备的可信度。为了克服脉冲干扰，许多系统都采用软件干扰滤除方法，即把传感器多次采集结果进行比较，经过多个采集周期后才能确认超限信息的“有效性”，为了加强滤除干扰能力，需要反复进行多次过滤，结果带来的是系统反应迟钝，断电闭锁动作缓慢，使真实超限的数据迟迟不能正确反映上来，无法达到煤矿安全监控标准30秒的最低要求。nn系统是怎样实现高抗干扰性能的？人们寄希望于新的光纤传输技术引入监控系统能解决干扰难题，由此诞生了光纤以太环网在煤矿的推广，几年时间

4、过去了，人们不得不承认：简单的将监控系统干线换成光纤网络是解决不了大数干扰问题的，此前人们所付出的努力全部付之流水，一切问题又重新回到了起点。井下干扰源来自分站以下的信号采集环节，只改造上面的通信干线显然是头痛医脚的错误，那么nn系统是通什么方法根治干扰的呢？下面我用稍微专业一点的语言来汇报一下新系统的技术路径。(1)干扰过滤技术最困扰人们的是：在“抗干扰性能”和“快速反应性能”二者之间找不到折中点，这二项性能都是非常关键的指标，特别对于那些高突瓦斯矿井，使用带有严重缺陷的监控系统的后果是难以想象的。nn系统分站到传感器采用的是全数字化容错传输方式，具有优异的智能侦错功能，能够有效地剔除随机干

5、扰信号，打个比方：传感器信号不再是计数脉冲，改换成了高速串行数据包，每个数据包都带有侦测错误的“卫兵”能够准确无误地抓捕虚假信号，即使在极强的干扰环境下，在动力电源工频归零瞬间的毫秒级休止时间里，也能乘机将信号送到到分站，真正彻底根除了误报警、冒大数的顽疾。实现传感器到分站的全数字化升级不是简单小改小革的工作，分站和全系列传感器全部都要推倒传统标准，重新设计出一整套全新的通信协议，考虑到用户升级是渐进式，不能全部采取休克疗法换代，所以还要顾及新老产品的兼容问题，在分站与传感器中加入了多重兼容制式，用户可以通过红外遥控器进行选择设定。多重兼容在硬件设计上有很大困难，传感器上不可能装有太多太复杂的

6、模拟芯片，现有标准又必须顾及传统制式，譬如：15ma；420ma；2001000hz；2002000hz；515hz；05000hz；串行数据等等，就如同彩电制式一样，早前的彩电全世界都不能通用，原因很简单，脉冲数据口处理不了模拟量信号，也处理不了串行协议码，它们之间是风马牛不相及的专用芯片。我们需要一个能输出d/a转换的模拟信号来实现对plc的连接，还需要能输出v/f变换器一样的压控振荡器，来适用当前大量应用的标准制式，最终还要能输出类似计算机端口一样的高速串行数据码来达到高抗干扰目标，并且它们制式之间因该随手可转换。说句心里话，把世界上的芯片工程师搞死也未必能做出来这样的接口芯片来，原因是

7、这样的要求不符合常理。这样看似不可能的电路还是被我们攻克了，最终得以全面推广应用获得了极大成功，并于2010年10月工公示期满，最终获准得到了世界发明专利，这项技术的成功为电磁兼容打下了坚实的基础，它的成功秘笈在于我们成功地将硬件技术与软件技术高度融合，相互替代才有今天的成果和产品。如果说它是电路设计和编程技巧高度结合的典范一点也不为过，使用者用遥控器可以轻易地在十几个输出制式中选择。(2)监控分站担负着信号采集、测值计算与换算、数字显示驱动、逻辑关系判别、报警伐值识别、远近程断电控制、与地面网络通信等多重任务，要实现全分站2秒快速断电控制，就必须改革现有的单cpu处理模式，改为多cpu并行处理模式工作，多cpu之间需要良好协调才能正确工作，这是此项技术的关键所在。(3)nn系统的本安电源有很大不同，它没有使用触发保护式安全栅，而是采用一种高速低压差恒流技术，因此具有良好的抗浪涌性能，奠定了电磁兼容的基础性能。常规的产品都是采用触发关断方式安全栅，遇有强冲击信号时，本安电源会迅速保护关断，致使仪器发生间歇性供电中断、设备重启，严重会发生死机现象，甚至击毁传感器。(4)nn系统通信方式不同于常规产品，它采用sdlc同步协议，据有良好的抗干扰性能，同时采用智能锁相技术，可以有效虑除不同相位的随机干扰，仅此一点就使系统占领了技术制高