煤矿安全监控系统技术探讨

本文格式为Word版，下载可任意编辑——煤矿安全监控系统技术探讨

摘要:安好监控系统为煤矿安好生产和管理起到了特别重要的作用,但是,当前的安好监控系统存在好多问题,系统急待更新换代,把新型的技术应用到安好监控系统,提升系统的切实性和有效性,提高预警功能,是目前的主要课题之一。

关键词:煤矿井下安好；监控系统；技术；探讨

1安好监控系统

煤矿安好监控系统分井下和地面两片面。井下主要设备是矿用分站,是井下信息收集处理的根本单元,配接甲烷传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、负压传感器、机电设备开停传感器、风门开闭传感器、馈电传感器,完成采区数据采集,实现对生产场所的安好监测与操纵。地面主要设备是信息采集处理中心:由传输接口、监测管理软件、监控主机、备用机、打印机、监视器以及信号避雷器等组成,主要把井下上传的监测操纵信息实时传输到煤矿各个生产部门,对井下环境举行综合分析和科学判断,确保煤矿生产的安好。

2安好监控系统存在问题

当前一些煤矿使用的安好监控系统都是有线传感器和串行通讯方式,便当及稳当性不高;同时,井下众多的电子设备相互之间产生严重的电磁干扰,使安好监控系统的性能受到严重的影响。主要表现在以下几个方面:

2.1传感器

井下瓦斯主要是在开采过程中溢出的,工作面瓦斯含量最大,但是,由于工作面布线、安装等诸多不便,根本没有设置瓦斯监测装置,只是在回风巷安装固定式瓦斯探头,所以,现有井下固定位置的传感器,检测效果存在很大的局限性。安装在固定关键位置传感器不具备完善的自诊断功能,调校周期短,展现传感器核心催化元件失效,传输故障等问题,在井下工作环境中,往往轻易被人忽略,这就严重影响了监控数据的切实性和安好监控的有效性。

2.2总线方式

各煤矿使用的安好监测监控系统多为封闭系统,互不兼容,使用的通信协议和信息交换标准都由厂家自己制定,缺乏统一的标准。目前,煤矿监控系统信息传输广泛应用的是串行通信总线,主要有RS-232、RS-485或其FSK调制解调方式等。这种通讯方式存在大量缺点和缺乏,主要表现在:

(1)现有系统均为主从式传输,不能得志监控分站之间相互通信的要求,其稳当性受地面主站设备及主干电缆影响很大。

(2)数据通信方式为命令响应式,数据传输效率低。

(3)当通讯链路展现奇怪时,数据不能立刻上传,系统生动性差,实时性不够高。

2.3变频干扰

变频器的干扰能直接造成系统的硬件损坏,或使微处理器的系统程序运行失控,导致操纵失灵。变频器干扰主要有两种处境:

(1)变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件,其产生的谐波对其它设备产生传导干扰,引起信号波形畸变,影响采集传输的质量;变频器引起的电压畸变率在10%—40%左右。

(2)变频器的输出片面一般采用的是IGBT等开关器件,在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰,影响周边电器的正常工作。

3技术提升途径

目前系统存在诸多问题,所以系统的技术提升和升级势在必行,只有从技术上提升系统的性能,才能使安好监控系统的性能有效发挥,以下主要从三个方面议论:

3.1便携传感器

利用ZigBee技术研制的便携式传感器,将工作面的采集数据传输到工作面端头的监控系统中,从而实现隐患源头的实时监测。便携式传感器采用定时输出、无线电发送方式,有两种供电模式,当装置放置在采煤机上时由采煤机电源转换后的直流电源供电;当由矿井工作人员便携时,那么由矿灯电源供电。传感器将数据从采掘点传输到矿井回风巷的端头,在回风巷端头设有监控分站。监控分站的嵌入式电路外接2.4GHz的传输模块,实现无线信号的搜集与处理。当发出超限操纵信号,操纵声光报警器发出报警信号,也操纵工作面的供电系统,实施断电。

3.2CAN总线

CAN总线相比于串行通信系统,具有较好的过错操纵才能、高速率长距离的传输、完善的模范和协议等优点,是由DSP内嵌操纵器,外部扩展具有高速光电隔离和总线驱动的收发器CTM1040组成,布局简朴,功能稳当,较好地得志煤矿监控系统的要求。优点主要表现在以下几个方面:

(1)采用多组工作方式,网络上任意节点均可主动向其他节点发送信息,且可按系统实时性分成不同的优先级,假设发生总线冲突可裁减总线仲裁时间。

(2)采用短帧布局并有硬件CRC校验,受干扰概率低,总线占用时间短,当发送信息错误时,可自动重发,节点在错误严重时具有自动退出总线的功能,不影响总线的通讯。

(3)单条总线可接110个节点,并可通过CAN//RS232(485)网桥便当地扩展节点数。

(4)传输介质用双绞线、同轴电缆或光纤,通信速率最高达1Mbit/s和5kbit/s。

基于CAN总线的煤矿安好监控系统,能有效对矿井安好环境、通风机运行状态、变电所电量参数、矿井机电设备运行等举行实时监控,实现多节点、高速、高稳当性的网络互联,各监控终端可根据优先级别举行自主通讯,并实现现场终端之间的预警连锁,主机对全局参数举行信息融合、综合分析、诊断及辅佐决策。

3.3裁减变频器谐波对其它设备影响的方法

(1)使用隔离变压器。变频器的供电电源与安好监控系统的供电电源要相互独立,或者在变频器和安好监控系统的输入一侧安装隔离变压器。使用隔离变压器,可以将绝大片面的传导干扰阻隔在隔离变压器之前,也可以将变频器放入屏蔽箱内,起到好像的作用;变频器的输出尽量远离高压电源的电缆敷设,同时将信号传输电缆做屏蔽处理,并有效接地。

(2)多相脉冲整流。在产生的谐波对比小的处境下,可以采用多相整流的方法。12相脉冲整流电压畸变率大约为10%—15%,18相脉冲整流的电压畸变率约为3%—8%,得志EN61000-3-12和IEEE519-1992严格标准的要求。

(3)无源滤波器。采用无源滤波器后,满载时的电压畸变率可降至5%—10%,得志EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求,适用于全体负载下的电压畸变率<30%的处境。但是在轻载时功率会因加无源滤波器而降低。

(4)输出电抗器。在变频器输入侧加交流电抗器,裁减变频器的输出在能量传输过程中线路产生的电磁辐射。电抗器务必安装在距离变频器最近的地方,尽量缩短与变频器的引线距离。采用交流电抗器后,进线电流的电压畸变率大约降低30%—50%,是不加电抗器电流的一半左右。

(5)作好信号线的抗干扰。输入线路要尽量短且绞合,绞合的双绞线能降低干扰,由于变更了导线电磁感应e的方向,使其感应彼此抵消;配线时制止和动力线接近;信号线与动力线分开配线,把信号线放在有屏蔽的金属管内,或者动力线和信号线分开距离要在40cm以上;为了制止信号失真,对于较长距离传输的信号要留神阻抗匹配。

4终止语

根据煤矿行业特点,矿井安好监控系统,涉及地理范围较广、监控点多,需要监控点距离远、分散等特点。针对目前安好监控系统展现的问题,通过技术更新,利用便携式传感器实现系