煤矿用传感器现状及研究方向探讨

讨 ，提 出一些意见和思路。
【 关键词 】煤矿 ；传感器 ；误报警；维护
感器 的接 线方法 ，在人 员更新或交接过程 中常 概述 煤矿 安全一直 以来备受 重视 ，特别是煤矿 出现 因接 线 出错而 引起 的传感器故障和设 备的 安全监 测监控系统 ，其是否能够安全 、可靠的 误动作 。 运行直 接影响着煤矿 安全 和生产 。随着 《 煤矿 （ ２ ） 定期维护复杂化 安全规 程》、Ａ Ｑ ６ ２ ０ １ — ２ ０ ０ ６ 、Ａ Ｑ １ ０ ２ ９ — ２ ０ ０ ７ 及其 由于气体类传感器 的检测 元件 大多为消耗 他 各类标准 的实施 ］ ，煤矿 对安全 的重视程度 型 元件，定期 需要 更换 （ 通常一年左右 ） ，检测 达 到了空前 ，使得 煤矿井下 的传感 器越来越丰 富，本文就煤矿用传 感器的使用过 程中 出现 的 些现象和 问题作 一阐述和总结 ，并结合多年 的煤矿实践经验提 出 了相应 的解 决思路及研 究
Ｉ 一 王程垣筻坦………………………
煤矿用传ห้องสมุดไป่ตู้器现状及研究 方 向探讨
山西潞安集 团司马煤业有 限公 司 郭 玉彪
【 摘要 】针 对煤矿用传感器使用过程 中出现的问题进行分析梳理和 总结，并结合实际的工程应用提 出 了一些针对性的解决思路 ，并对今后传 感器 类产品研究方 向进行 探
一
方向进 行探讨。 １ ． 矿用传感器使用现状 １ ． １传感 器的误报问题 煤矿 井 下安 全监 测 监控 系统 中的传 感器
９ ０ ％ 以上采 用频率传 输 ，在实 际的使用 过程 中 时常 出现 “ 冒大数 ”、 “ 倍 频”等现象 ，从传 输上分析其原因主要有： （ １ ） 传感器 信号 向分站传输 的制 式大都采 用２ ０ ０ ～ｌ Ｏ ０ ０ Ｈ ｚ 频率 ，分站采集 采用脉 冲计数 方式 ，抗干 扰能力较 差，当线路 出现接触不 良 或 电磁 干扰 就 会造 成假 信 号 。当 出现传 感 器 的插头氧化 、 电缆接线盒 螺栓没有压紧 、信 号
护也带来 了不便 ； ２ ． ３ 现有瓦斯传感器存在 的问题 的解 决思 １ ． ３现有瓦斯传感器存在的 问题 路 国 内占据 着瓦斯 传感器 用量 的９ ５ ％ 以上市 新 技术 的引入一 光纤激 光传感 器 ，光 纤 场是 催化燃烧和热导 型瓦斯传感器 。在测 量中 气体传 感器 是８ ０ 年代后期 出现的一种新 型传 感 它们 的检 测部件要与 瓦斯发生化学燃烧反 应， 器 。经 过二十多年 的发展 ，它 已应用在社会 生 检测 部件 会因化学反应 而受损 ，易中毒、表面 活 的许 多方面 ：工业气体在 线监测、有 害气 体 积 炭和 量 程狭 窄是 这类 传 感器 不可 避 免 的缺 分析 、环境 空气质量监测和 爆炸气体检测 以及 陷，这就是此类 瓦斯 传感器反应速度 慢、寿命 对火 山喷发气体 的分析 。工业上 的需要 和人们 短 和调校周期短 的根 本原因所在 ，是其 自身难 对环 境的关注使得光 纤气 体传感器 的发 展非常 以克服 的。 迅速 。有资料表 明，美国１ ９ ９ ６ 年￣２ ０ ０ ２ 年光纤 由于催化燃烧型 瓦斯传 感器存 在着调校周 气体传 感器年均增长 率为２ ７ ％ ￣３ ０ ％ ，而 我国对 期 短和元件寿命 短的问题 ，这就 需要对传感器 光纤传 感器的市场 需求也很大 。光纤气 体传感 进行定 期标校 （ ７ ～１ ５ 天 ）和定 期更换检 测元 器 发展迅速是 因为 它有着传统传感器 不可 比拟 件 ，其维护量相 对较大 。当前煤矿 人手不足且 的优 势。 技术维护相对 薄弱，对瓦斯传 感器 维护和管理 （ １ ） 非接触式遥测 能力：光纤传输损耗小 ， 难 度较大 ，越来越 多的煤矿用户对 现有瓦斯传 可允许光信息进行 长距离传输 ，从而 能在远距 感器提 出免维护 、延长传感器 使用寿命及传感 离的安全地 带进行遥控遥测 ； 器实现免标校 的要求 。通过 新技术的应用 ，来 （ ２ ） 测量 的安全性 ：光纤 电绝缘性 好 、不 提高瓦斯传感 器的稳定性和 易维护性是 当前煤 受 电磁干扰 、化学性质稳定 ，适 合在强 电磁干 矿的迫切需要 。 扰和 易燃 、易爆、高温等恶劣环 境下测量 ，这 １ ． ４单测点多传感器维护 问题 是光 纤传 感 器优 于 电类气 体 传感 器 的重 要特 煤 矿很 多 测 点都相 对 固定 ，而 每个 测 点 点； 都存在 两个或多个传感 器的情况 ，如 中央 变电 （ ３ ） 传感单元结构简单、稳定可靠。 所 、避难 硐室和皮带机 头等处某个测定位 置一 目 前 国内外 技术现状 ，其应用方式有分 布 般 需要测 量瓦斯 、温度 、一氧化碳等 ，其 位置 式和单体 式。如英 国某公 司最新光纤气体传 感 固定基本 不变 ，且离分 站电源的距离都相对 较 技术 ，采用 了信号集 中处理和传 感器元件分 开
接触不 良等原 因 Ｊ ，或者现场 人员拉动传感 器 的信号 电缆 时 ，会造成信 号通信 的时 断时续 ， 就可 能出现 “ 冒大数 ”现 象。另外随着 传输距 离 的延 长其频率信 号也会 发生畸变 ，其 低电平 被 “ 抬 高” ，当高低 电平 的压差小于 分站侧光 耦 的导通 电压时其分 站原有采集 的状态 发生突
或判断来 验证数据的有效性等 ，从而避免将无 效数据上传 。另外随着对传 感器 的 自诊断 、故 障分析上传 等要求不断 的提 出，原有的频 率传 输 己难满 足要求，而数字传输编 码等灵活 ，能 有效 的将 其 自身故障 、诊 断、电源信 息等进 行 上传 。分站等主传输 都采 用数字信 号进 行传输 元件 分接线方式或插 拔方式 ，但 由于各类传感 其稳定性和可靠性是可 以得到保障 。 但 是频率 型传输 占据着９ ５ ％ 以上的市 场 ， 器 外壳等不统一 ，而且更换元件时 需要拆动多 个 结构件才能实现 更换；另外 由于元 件的更换 不 同厂 家间传感器 的接入 目前也 只能通 过频率 其特 性等与 电路 需匹配 ，需重新进 行校准 ，对 传输方 式进行 ，针对 “ 冒大数 ”、 “ 倍 频”现 矿 上维护人 员要 求较高 ，也增加 了传 感器 的维 象，对频率传输方 式有必要进行进 一步的研 究 护 难度和 维护可靠性问题。 形成标准化模块 ，来 有效解决传统频 率传输方 （ ３ ） 简单故障排 除复杂化 式的不 足。 ２ ． ２传感器维护和管理 问题解 决思路 现场 的大部分故 障可通 过传输指示灯 ，状 态指示灯 的不同颜色和不 同状 态来进行判断 ， 各类传感器传输接 口方 式的模块化 、采集 但 由于其各 类型传感器非标 准模块化设计 ，其 处理部分模块 化、显示部分和其他 可模块化 的 指示灯各异 ，颜色各异这就 大大增加 了煤矿 维 进行标准化模 块设计 ，简化元件 更换过程 ：其 护人员的维护难度 。 设计过程可 以鉴戒英 国Ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｘ 特 罗克斯的设计 （ ４ ） 不便于制作防护罩 理念 ，采用二 次仪 表加变送器 的方式来开发传 很 多矿井在 工作面和掘进工作面 等地方 ， 感器 ，变送 器实现对监测量 的采 集，二次仪表 为 了更好 的保护传感器而 另行制作 了防水 防砸 只负责数据 显示和传输 ，使 其国 内应用 的矿 用 的 防护罩 ，但是传感器 形状 各异制作不便 ，维 传感器结构统一，维护简单 ，更换方便 。