煤矿安全监测监控系统应用探析

杨星辉

关键词：煤矿安全;监测监控系统;应用;传感器

0引言

我国煤炭资源遍布大江南北，近年来，我国不断推广煤矿安全监测监控系统，经过工程实践得到了一定的发展。同时相关部门也制定了相应的行业标准以及对应的改革方案。广大学者也越来越重视煤矿安全监测监控系统的研究。胡森荣等设计了以LoRa与HMM为基础的煤矿安全监测系统;李爽等研究了煤矿安全态势感知预测系统的部分关键技术;冯波研究了煤矿安全通风智能监测监控系统。虽然广大学者都对煤矿安全监测监控系统进行了积极深入的研究，但这些研究，大多都属于设计层面的研究，都相对较深入，很少有学者以安全监测监控系统实际应用为基础来研究煤矿安全监控系统在日常安装、使用、维护中出现的问题，对此本文以煤矿安全监测监控系统的主要作用为切入点，重点研究了煤矿安全监控系统在日常安装、使用、维护中出现的问题，并就这些问题提出了一系列具体优化建议。

1安全监控系统的作用

煤矿安全监控系统能够给煤矿生产提供安全保障，主要对煤矿瓦斯、一氧化碳、风速、烟雾等进行监控因素进行检测。同时还对煤矿生产各个环节诸如运输、提升、排水、设备的运行状态等进行监控，将数据传输给计算机并对其进行分析，整合数据，给生产管理者以及业务部分提供可靠的数据，也可以给生产指挥者提供一手资料。同时在对数据分析之后可以为预防灾难事故提供有力的数据支撑，从而可以采取及时报警以及断电等安全措施，避免事故的发生。

2安全监控系统在安装、使用、维护中出现的问题

（1）信号传输

目前现行的安全监控系统数据采集流程如下所示：地面中心站;信号传输介质;井下分站;信号传输介质;传感器;参数采集。在进行安装时，通常地面中心站与井下分站之间进行信号输送时选用光纤作为介质，可是安全监控系统新版技术方案规定井下分站之间的信息传输需要采用环网技术，由于井下工况环境比较恶劣，而对于那些经常移动的分站而言，光纤传输维护比较繁琐，主要是由于光纤在井下熔接率比较低，同时由于光纤材质比较硬，不能使用小圈缠绕，且不能大角度地拉扭，当光纤裁剪比较短时，往往失去使用价值，当出现故障之后后期维护工作量比较大。

（2）传感器

在新规中规定传输必须数字化，在能够充分提高整体抗干扰等级的前提现，减少不必要的传感器线缆。在RS485通信协议下，仅仅将电源和信号正负极进行并联，即可允许多个传感器共同使用同一根通信电缆。可是在工程实践中发现，由于每一个传感器的功率之问存在差异性，同时由于在井下分站以及线缆使用情况比较复杂，电路并联往往导致电流下降，假如传感器生产厂家并未对传感器进行足够的测试，那么可能导致通信电缆上面接入的传感器数量不达标。另外，传感器在使用的过程中，往往会受到诸如井下变频器以及无功补偿器干扰传感器的强电磁干扰，因此导致数据失真。当处于强电磁环境中，传感器得到的數据会出现放大、漂负等现象。将系统进行改造，以及升级RS485传输的抗干扰性之后，基本消除数据失真的现象。

当前我国对安全监控系统运行的网络环境要求较高，为此对安全监控系统设置都存在一定的偏向，主要基于简单的网络结构实现对数据与网络的保护。通过分析新规发现，其要求实现多个系统的深度融合，进而对数据传输规范以及相应的网络安全建设提出了新的要求。通常情况下，安全监控系统在维护自身数据正常上传时，还要保证其他系统进行有效的数据融合，这时数据采集与数据上传之间往往会影响网络的稳定性，一般安全监控系统借助主备机增加网卡以及设置多个IP地址等方式实现数据的传输以及多向采集等。另外，煤矿行业中缺少专业网络安全工作人员，因此在网闸、防火墙以及杀毒软件等方面不能给公司提供建设性的采购意见，从而致使专网与专网、局部与互联网之间产生病毒频发的现象，往往可能出现一个携带病毒的u盘导致公司网络瘫痪的现象。这些安全问题仅仅是网络环境问题，尚未涉及数据格式转换以及数据库端口开放问题等，这都会使得系统的抗风险能力下降。

3优化建议

鉴于此问题，选用具体的例子，进而提出完善意见。

（1）对于井下分站之间的数据传输方面，以IMC-V111ET-TB型1口VDSL2以太网延长器为例，其能够有效地解决以太网距离延长方案，在使用24AWG电缆时能够延长1400m，其中此延长器能够提供一个100 Mb/s的RJ45以太网端口，一个界限端子端口借助VDSL2进行数据传输，工作温度能够适应-40-75℃。虽然此以太网延长器在技术方面不是最先进的，可是能够满足井下组网需要，从而能够有效地减少光缆布局。即使在采用两线制进行信息传输时，增加铜芯线缆之后带宽会有所衰减，可是对于信息量比较小的设备而言，其在进行组网的过程中，通常表现出比较实用的效果，当前在进行环网系统建设的过程中，已经采用此设备进行技术研发，这样能有效地减少光缆的布局。

（2）随着传感器技术的不断发展，多参数传感器在技术方面比较先进。该类型的传感器不仅可以有效地减少设备的投入，而且能够优化线路的供电情况。同时可以有效地降低能耗，并在抗干扰方面有所改进。

（3）为了保证网络的安全性，可以构建小型的局域网，在IP的安全策略建设上，通常可以借助3层交换机实现操作系统的网间互联，实现对各个网段的数据访问。此外，可以在网络后端设置硬件防火墙，从而能够实现3层交换机路由走向的设定，这样不仅可以提高信息输送的效率，而且进一步降低成本以及优化网络结构，同时能够极大地提高网络系统抵抗风险的能力，从而可以维护监控系统的稳定性，图1所示为网络的拓扑结构。

由于在矿井下网络的作用受到一定的限制，因此在较短的时间内要想能够有效提高网络安全管理的水平显得比较困难。当前处于大数据的时代，网络已经成为保护煤矿安全生产的重要途径，不仅可以实现远程监控与数据采集整合等，而且网络安全也将成为煤矿发展的一个重要指标。煤矿行业要想不断提高网络安全管理能力，必须培养网络专业技术人才。

4结束语

煤矿安全监测监控系统是保障煤矿安全生产的重要系统之一，通过本文的研究，进一步了解了煤矿安全监测监控系统的主要作用和日常安装使用中存在的主要问题，并掌握了一些解决这些问题的主要方法，通过综合应用这些方法，必将有助于人们更科学合理地安装使用煤矿安全监测监控系统，更及时高效地处理煤矿安全监测监控系统遇到的一些问题，进而更好地保障煤矿安全监测监控系统的安全，连续稳定运行，最终进一步提高煤矿安全生产水平。