摘要：伴随当前新能源的逐步开发，人们越来越重视矿用设备的安全性和可靠性，提出了一些限制条件和要求。由于煤矿的特殊环境，需要保证采煤机等矿用设备在长时间处于恶劣环境下不受到电子干扰。因此，提高矿用设备的抗干扰能力和可靠性，逐步成为当前需要重点研究的问题。本文对矿用设备可靠性和抗干扰技术进行分析研究，以供参考。
关键词：矿用设备 ；电气防爆技术 ；可靠性 ；抗干扰技术
1 煤矿用电气防爆技术
矿井当中布满了大量的爆炸性煤尘和瓦斯，在矿井当中工作是非常危险的，这一环境当中一旦出现高温或者火花都有可能将煤尘和瓦斯点燃，造成重大安全事故，导致人们的生命财产受到威胁，因此在危险环境下工作的电气设备一定要进行特殊设计和特殊处理，具有较强的防暴能力，这样才能保证煤矿用电设备在运行过程中或者是在电路故障条件下能够稳定的工作，不会出现高温或者火花而造成爆炸。在具体进行煤矿用电设备安全设计时，需要使用两种防爆形式，本质安全型和隔爆型，传统的方法是在外壳位置对爆炸进行限制。在操作的过程中将设备导电部件放入外壳当中，在外部可燃性气体通过部件时，内部电器导电部分可能会出现故障，这时内壳配合棉就可以有效的隔断爆炸生成物和火焰，并且将其冷却到安全温度，以实现防爆的目的，这种方式被叫做是间隙隔爆（Gap flameproof）。这种设备在运行过程中可以获得较好的效果，属于典型的隔爆型电气设备。另外对一些弱电设备的电量释放进行控制，保证其处于合理的范围，就算出现短路、断路等情况也不会造成爆炸，这种电气设备被称作是安全型电路和电气设备。另外，对相关设备都需要进行能量限制，在设计时对电感、电容具有较高的要求。
2 可靠性与抗干扰技术
因为采煤机等设备长时间在恶劣环境下工作，周边机械设备都是强电磁干扰源，这些设备在运行过程中对采煤机的控制系统的安全性和可靠性提出了更高的要求。
2.1 电控系统可靠性设计
电控系统可靠性设计需要与实践相结合，涉及到系统当中的每一个电子元器件，这种系统的硬件可靠性设计往往与元器件的可靠性及控制电路的可靠性相关，下面是让电路可靠性增强的方法[1]。
2.1.1 选择成熟元器件
在选择元器件过程中需要重视加强供应商的选择，形成完善的元器件列表，尽量选择一些成熟、量产的器件，如果价格在合理的范围之内尽量选择金属或陶瓷器密封装元件而尽量减少塑料封装器件的使用。对于一些关键器件还需要注意控制质量，保证生产工艺，重视元件的级别，在设计初期就需要注意对元器件的发热量进行管控。
2.1.2 可采取降额(Derating)设计
降额指的主要是元器件实际操作应力的强度需要比允许的额定值低，一方面需要选择一些具有较高额定值的器件，另外可以使用相关措施降低可能施加在器件当中的应力，通过降额的方法可以让可靠性有效提高，主要是由于器件的失效率往往会随着其所受应力减少而下降，降额设计的方法可以有效的提高可靠性，通过具体分析发现在降额使用的条件下，可以获得较高的可靠性[2]。
2.1.3 瞬态效应与过载保护
电子元件被证实很容易受到过电流和瞬间过电压等因素的影响，而出现损坏。在控制系统当中，所面对的对象有1吨40伏大功率设备，这些设备在运行的过程中操作电流往往高达数十安培。因此在系统操作时往往会导致控制系统部分出现瞬态冲击，因此在电路设计过程中需要使用一些抑制器件，比如说压敏器件、可控硅、瞬态溢流二极管（TVS，Transient Voltage Suppressor）等，做好电磁防护工作。
2.2 电控系统抗电磁干扰设计
电子系统在运行的过程中受到电磁干扰可以分成两个部分，一个部分是系统外部出现了电子干扰，比如说信号线、电源线引入的电磁干扰，通过耦合和辐射等方式进入系统，另外一种是电路本身出现的系统自身干扰。将电磁干扰解决的方法主要有以下三点，首先需要将干扰的传播路径切断，具体分析传导干扰需要尽量将外部影响减少，合理的进行外部引线的布设。对于辐射干扰等可以通过电磁屏蔽和合理的接地来进行控制和处理，让电路干扰的承受能力提高，在一些信号线和电源线上加装EMI（Electromagnetic Interference）滤波器，可以让电路输入阻抗降低，通过施密特触发器等方式进行严格的控制[3]。另外还需要注意对干扰源进行抑制，对于干扰源可以通过屏蔽接地等方式加装EMI滤波器，并且合理进行电路设计，让敏感电路原理干扰源，在软件设计方面可以通过输入信号数字滤波的方式进行控制，这样可以让系统的抗干扰能力显著提高。
2.3 软件抗干扰设计
煤矿安全监控系统在运行过程中不但涉及到上位机软件，还涉及到一些传感器和监控分站的软件，在硬件电路和机械设备无法有效将干扰信号滤除的条件下可以通过数字滤波的方式处理信号当中噪音。通过软件的方式进行控制，使用看门狗来避免微处理器程序跑飞，这样可以有效的防止干扰，提高设备运行的可靠性和稳定性。
在设备软件设计时，首先需要保证软件构架的合理性，最好使用模块化的c语言进行设计，如果实时性要求较高，可以使用汇编语言软件。抗干扰设计过程中需要全方位的对输入信号的数据类型和范围进行检查，在AD采样时输入信号需要进行有效滤波，通常滤波方法有加权平均滤波法、算术平均滤波法等，需要进一步分析实际应用过程中的情况，以便合理的选择滤波方法。对输入数字信号进行滤波处理的过程中需要注意加强滤波参数的设定，在进行总线数据传输过程中需要让传输协议完善，设定奇偶校验等校验系统，避免数据出现紊乱。在存储器中数字去开辟一些关键数据，在单元当中进行校验和保护，一旦出现诊断出错等情况，随时修正数据，确保数据块的安全性和稳定性。设计软件看门狗，以便让信号干扰出现了死机现象进行控制[4]。
3 矿用设备防爆性和可靠性的要求
煤矿用电设备在运行过程中需要符合煤矿爆炸性气体环境电气防爆设计要求的安全标准，任何矿用电器产品在实际投入使用前都需要通过国家防爆检验机构进行安全火花试验和爆炸试验。采煤机等电气设备运行过程中，由于工作面环境较为恶劣，机内设备复杂，如果设备运行失控，可能会导致严重的财产损失和生命威胁，因此需要注意系统本身控制器设计的抗干扰能力和可靠性，这就需要在控制系统当中合理的进行容错和冗余的设计，保证操作的安全可靠稳定。
在薄煤层采煤机震动强烈的条件下，需要注意合理的进行减震和防震系统的设计，保证接插件电路板和电控盒的抗震效果[5]。
结束语
综上所述，矿用设备在设计过程中需要对可靠性和防爆性进行重点关注，本文具体分析煤矿防爆技术，并且阐述矿用设备抗干扰和可靠性设计的具体要求和实现方法，需要重视在矿用电气设备的安全设计，这样才能保证采煤的安全性，防止各类事故的出现。
参考文献
[1] 李迎喜.煤矿安全监控系统抗干扰技术研究与设计[J].矿山机械,2018,046(010):115-117.
[2] 程进荣．浅谈电子设备的电磁干扰与防护措施[J]．科技视界，2014(3)：185-187．
[3] 田勇.矿用设备可靠性与抗干扰技术研究[J].数字通信世界,2018,000(004): 100-101.
[4] 张加易．矿用监控分站抗电磁干扰技术实现方法[J]．工矿自动化，2015，41(7)： 104-106．
[5] 朱前伟.煤矿安全监控系统及组成设备抗干扰设计[J].工矿自动化,2017,043(006): 118-121.