靳鹏博

（冀中能源股份有限公司 邢东矿，河北 邢台 054000）

1 概 况

煤矿安全监测系统在煤矿安全生产过程中起到了非常重要的作用。邢东矿煤矿安全监测系统用于监测甲烷、风速、一氧化碳、二氧化碳、温度、氧气、烟雾、负压等实时数据，以及馈电、风门、风窗、风筒、局部通风机开停、主通风机开停等状态，并具有甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能。但在实际运行中，由于断电、线路故障、通信设备损坏等因素会造成数据传输中断，不能保证数据完整性，影响监测系统的稳定传输。

监测分站在监测系统中起着承上启下的作用，上面连着核心交换机，下面连着各类监测传感器，一旦监测分站供电中断或者出现故障后就会造成监测数据传输中断，影响监测系统稳定运行。因此对邢东矿安全监测系统监测分站进行优化改造。

2 监测分站优化改造

邢东矿监测系统采用的是北京煤炭科学技术研究院生产的KJ83N(A)-F 矿用本安型分站（以下简称分站），它是安全监控系统的重要组成部分，能够接收、处理监控主机发出的命令，返回相应信息。分站在井下可以实时采集矿井环境参数，如瓦斯、一氧化碳、风速、温度、监测机电设备馈电、开停状态等生产信息，控制用电设备的接通、断开。分站具有甲烷超限及断线报警、断电及甲烷风电闭锁功能。但分站在运行中也存在不少缺陷，不能满足现有的生产情况。邢东矿结合井下实际情况，对监控分站进行了优化改造。

2.1 分站增加断电续传功能

邢东矿原有的监测分站在电池无电后或者故障中断后监测数据就会传输中断，直至监测分站恢复供电，存在数据“空白期”，造成了监测系统不可靠、不稳定。

为消除这一问题，邢东矿结合安全监测监控系统数据传输情况情况与厂家进行沟通，通过改变监测系统分站模块，增加断线续传功能。

（1） 预先设置系统最大巡检时间，分站采用定时中断判断是否与交换机通信中断，中断后开启断线数据存储处理过程。

（2） 分站定时巡检所接传感器，并对数据进行预处理。

（3） 采用预先设置好的存储时间间隔定时存储断线数据。

（4） 当分站监测到通信恢复后停止断线数据存储。

（5） 交换机与分站通信恢复后，交换机发送获取断线数据传输命令，分站将断线数据采用自适应压缩算法进行数据压缩，并发送至交换机，续传的数据在历史记录中曲线以圆圈连接，数据后面会带“续”字样，如图1 所示。

图1 断电续传功能示意图Fig.1 Power off function schematic

目前经过改造后的邢东矿监测分站在中断状态下可以续传2 h 的数据，后续可以继续扩充分站储存空间，增加续传时间。

2.2 分站电源箱储备能量优化

监测分站电源在无外接电源供电时，仅依靠自带的电池供电，时间较短，而且随着使用时间的增长和充放电次数的增加，电池逐渐老化，供电时间更短。因此寻找技术手段，增加分站电源的储备能量，是邢东矿急需解决的重要问题。

邢东矿进行多次试验，测量分站电源供应时间，根据所得数据，与监测系统厂家共同分析研究，决定在电源箱模板上加装一模块，如图2 所示，使电源的储备能量由原来的112 Wh，增加到现在的250 Wh，由原来的工作时间180 min 增加到现在的255 min，如图3 所示。

图2 分站电源箱储备能量电路板优化示意图Fig.2 Substation power box reserve energy circuit board optimization schematic

图3 分站电源箱储备能量优化后效果Fig.3 Effect of reserve energy optimization of substation power box

2.3 分站电源箱电源模块优化

邢东矿安全监测监控系统分站电源在正常运行时总电压为33 V 左右，各线路上分电压为22 V 左右，能够正常为传感器供电，但有时分站电源电压会突然降为0，造成监测系统分站发生中断，无法实时监测井下测点数据。

针对此问题，邢东矿通过几次实验发现，当分站电源提供电压的电路若突然发生电压波动，就会引起分站电源的电路板超载电压保护模块动作，默认进行保护，从而造成电源电压降为0。根据分析出结果，邢东矿与监测系统厂家联合对分站电源箱的电路板进行改造优化，如图4 所示。优化后此问题得到了解决，再未发生过分站电源突然降为0 的情况。

图4 分站电源箱电源模块优化前后对比Fig.4 Comparison before and after optimization of power supply module of substation power box

2.4 监测分站外观改造

邢东矿井下采掘交替频繁，需要经常性的多地点安装、移动分站，搬运监测监控系统分站和电源箱箱体频繁。邢东矿原有电源箱箱体比较笨重，且搬运箱体的手把不能固定卡住，导致搬运过程中经常发生挤手事故，增加了操作过程中的危险性，降低了工作效率。

邢东矿结合现场实际操作情况，依据安全人机工程学原理，对安全监测分站箱体把手进行优化改造改造，如图5 所示。在把手根部加装固定块，限制把手旋转角度，同时结合监测系统厂家对箱体进行改造减重，大大增加了操作过程的灵活可靠性。

图5 分站箱体把手改造前后对比Fig.5 Comparison before and after the transformation of the box handle of the substation

3 结 论

（1） 邢东矿安全监测监控系统分站具备断电续传功能后，保证了数据传输的完整性，增加了对煤矿井下环境的适应性，提高了该矿职工安全性，监测系统更加智能化和自动化。在查看历史数据时能方便的区分出断线数据，更好的掌握井下瓦斯、一氧化碳等模拟量传感器数据的变化趋势。

（2） 邢东矿安全监测监控分站电源箱储备能量及电源模块优化后，分站电源的储备能量大大增加，保证了外部供电停止时的电源供应，防止监测系统传输数据的中断，为邢东矿的安全生产提供了重要保护屏障；优化后再未发生过分站电源突然降为0 的情况。

（3） 邢东矿安全监测监控分站外观改造后，保证了员工操作的安全性和可靠性，消除了员工的不安全心理和行为，提高了工作效率。