传输故障及防范措施在煤矿安全监测监控系统中的应用

摘要：在预防矿井自然灾害、有害气体等事故方面，煤矿安全监控系统是一种重要举措。在安全监控系统中，信息传输部分容易发生故障，进而在一定程度上对各监测点的实时监测和监控产生直接的影响。本文通过对引起通讯故障的各种原因进行分析，提出了有效的预防举施。

关键词：安全 监控 传输 故障 预防

随着传输信息技术的不断发展和成熟，“系统”走进了千家万户矿井，为我们获取知识和信息提供了高效的便捷方式，进而在一定程度上为建设自动化矿井奠定基础。通常情况下，煤矿井上、井下环境参数及有关生产环节的机电设备运行状态等，都是通过煤矿安全监控系统进行监测的，对采集到的数据通过计算机进行分析和处理，并且控制局部生产环节或生产过程，通常情况下，该系统由传感器、执行器、信息传输装置、中心站的硬件及软件等共同组成，其中信息的传输部分是中心站与井下各测点联系的通道，如果信息传输装置中的任何部分发生故障，井下各测点的实时监测和监控就会受到直接的影响。因此，对井下通讯故障的原因进行研究和探讨，在一定程度上对于尽快排除故障、及时有效的消除事故隐患具有重要的作用。

1 引起信息数据传输故障的原因

噪声侵入接口与过程通道，以及静电噪声或电磁干扰传输线路等，进而在一定程度上引发信息传输时发生故障。通常情况下，这些噪声借助导线、电磁耦合、空间等进行传输，进而侵入的各种电磁干扰。那么，如何消弱或避开干扰呢？这就要了解这些干扰是如何侵入到系统内以及它们在传输媒介中又是如何对系统进行干扰的。

首先，我们来看一下传输媒介。当今，各种规格的通讯电缆往往被大多数矿用安全监测监控系统作为传输的媒介。我们知道，在由电容、电阻、电感组成的集中参数网络中，电场绝大多数能量集中在电容中；磁场绝大多数集中在电感上；电磁能耗绝大多数消耗在电阻上，并转换为热能。而在传输线路中，就大不相同了，电场能和磁场在传输线的任意长度的任意一段上普遍存在着，同时也有一定的能量发生转化，例如电磁能转变为热能等。由于，电容、电感、电阻和绝缘电导等广泛存在于任意一段路线上，所以，在传输线路上，不论干扰从何处侵入，在一定程度上都会对井下各测点信息进行正常传输产生影响。通常情况下，这些干扰有与信号源回路串联的串联干扰，即正太干扰，这种干扰主要来自：长线路传输的互感、分布电容、50HZ的工频等，另外还有共态干扰等。

2 干扰信号的来源

受工作环境的影响和制约，煤矿现场主要位于井下，井下测点的特点是：测点多、地点分散、传输距离远，通常情况下，各测点与中心站之间的距离往往达到几公里。通讯电缆穿越这段距离，其所经之处的敷设环境发生很大的变化，通过不同的途径，各种干扰不断地侵入传输路线，进而在一定程度上影响各测点的信息传输的稳定性。

在敷设传输线路的过程中，在某些地方，传输线路与一些动力电缆，以及一些传输信号电线等共同敷设，由于环境因素的影响和制约，这些线路之间的距离不可能太远。并且，在一定程度上这些动力电缆或传输线路都会发生有间歇性的电晕放电现象，同时伴随着高频振荡，信息的长距离传输肯定会受到这些间歇性的电晕放电和高频振荡的干扰。

敷设的传输线路旁边有电焊机作业时，产生的火花也是较强的干扰源，另外，自然界中的雷电等同样属于较强的干扰源。无论是电焊机产生的火花，还是自然界中的雷电，在一定程度上都会对传输线路产生干扰，与辐射产生的干扰相比，这些干扰要严重许多。通过容性耦合或感性耦合，电磁场干扰在这些干扰源的影响下被直接辐射到系统内部，进而在一定程度上干扰和影响信号传输系统正常传输和处理井下各测点传输的信息。

在安装系统的过程中，如何减少传输线路遭受外部损害这是安装之初考虑的重点，但是没有考虑消弱或避开外界干扰因素的问题，在敷设主通讯线路时与大巷的动力线之间的距离较小，并且系统屏蔽线的接地发生故障，在一定程度上使得这方面原因造成的信息传输故障所占的比例较大。

目前，树型分布式网络结构是国内多数煤矿安全监控系统网络结构的主流，对于这样的网络结构来说，其特点是：节省传输电缆；但是这种网络结构也存在着自身的缺点，其缺点主要表现为：难以匹配传输阻抗，并且多路分流，在这种情况下，当信号发送功率一定时，那么接收端的信号功率就比较小；信噪比较低，进而在一定程度上降低了抗干扰能力。正是因为树型分布式网络结构自身固有的特点，系统分支多少、分支位置、线路长度、端接阻抗、分站发送电路截止时等直接影响信号的传输质量，同时系统的传输质量受到漏电流等诸多不确定因素的影响和制约，并且对各分站之间产生很大的影响，整个系统信号的正常通讯当系统中某一分支、某一点的传输线路出现短路或短路故障时就会受到影响。

还有就是传感器等质量不过关，抗高浓冲击性能差，抗中毒性能差，载体催化元件制作工艺水平低，元件一致性差，也会造成系统信号传输的不正常。

3 预防措施

系统传输线路和系统接地系统在日常维护中需要加强，对于传输线路中出现的任何异常现象都要及时准确地掌握，并且在一定程度上能够正确、及时的处理，系统实时信息传输方面的故障将会大大的减少。因此，井下现场各处线路敷设的具体情况需要我们随时的掌握。对井下现场的各处开关、变更的动力设备位置、各种动力及电源线的位置调整情况等都有准确的了解，信号传输线路要根据具体的变化情况做出及时的调整。

进一步加强现场管理和维护水平。做好传输线路的维护管理工作，在一定程度上确保线路的完好性。对于常用的树型结构系统来说，信号受端接阻抗的严重影响，整个系统都会因一个地方发生短路故障而受到影响。因此，在井下现场进行包干作业的人员每天巡查的过程中，传输线路的各个接头是巡查的重点，及时修复那些遭受意外伤害，发生破损的传输线路，进而在一定程度上确保各处接线、内接头的良好性，以及绝缘的良好性；监测监控工作人员在安装、维护及使用过程中，要防治传感器、传输线的进水和碰撞，预防短路现象，发生误报警，传输信息不准确等事故。

此外，系统的接地问题，以及通讯电缆和设备的屏蔽问题也是需要注意的。虽然在维护系统的过程中，为了提高系统的抗干扰能力，通过改变系统设备的电路有点不太切合实际，但是，通过注意系统的接地问题，以及通讯电缆和设备的屏蔽等问题，系统的抗干扰能力在一定程度上可以大大的提高，同时对于提高系统传输信息的稳定性，也具有重要的作用。

交流电网是一种严重的干扰源，这是一个常识性的内容，在一定程度上，为了抑制或消除电网传递中出现的电压波动和系统周围动力设备的变频干扰，通常情况下，通过专用电路供电措施，将系统供电电路与其它动力电路进行分离，为了确保系统主控计算机及相关设备的稳定运行，需要借助精密净化交流电源、UPS不间断电源等有效手段进行保证。

在系统接地方面，交流地与信号地公用的现象要尽量避免，这是因为电源地线的两点之间，在一定程度上会形成毫伏级甚至数伏的电压。这些电压往往会对小信号电路产生严重的干扰，所以隔离交流地是有必要的，电源接地与信号接地混用的现象更是不能发生。通过屏蔽地，在一定程度上可以解决传输线路的分布电容，以及外来电磁场的干扰问题。因此屏蔽层接入大地，通常会取得较好的效果，但是，需要注意的是要确保电缆屏蔽层的完整性，尽快修补好破损的屏蔽层，并且屏蔽层要单独使用一个接地盒子，进而在一定程度上避免在屏蔽层内形成地环路，使屏蔽层中间出现电流流动，产生干扰。

要购买统一的厂家“系统”。对于装备监控系统的各集团公司和矿井来说，信息与系统的兼容性逐渐成为其进一步补套和扩充系统功能的制约因素，这是因为用户在装备了某厂家的系统后，由于型号众多，并且价格不同、功能各异，并且监控系统的软、硬件的补套，以及服务等方面，对于用户来说早已别无选择。因此，井下信息传输设备物理接口协议不规范也是制约用户进一步补套和扩充系统功能的关键因素，从而，影响系统信号的正常通信。

4 结论

监测监控维护工作人员，在进行工作时，第一步要找出设备出现故障的地点，查出故障原因，并能对故障准确地判断、及时有效的处理，管理到位，要不断提高专业技能和文化水平，才能保证监测有效，运行可靠，确保“系统”安全稳定的正常运转。

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