中煤新集二矿
摘要：根据《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的要求，激光甲烷传感器被大量应用到煤矿安全监控系统中，激光甲烷传感器具有全量程测量、数字（RS485）通信、测量精确，工作稳定，无需用户频繁校准，可长期在线工作等优点。本文就以GJG100J矿用激光甲烷传感器（中煤科工集团重庆研究院有限公司生产）为例，阐述一下激光甲烷传感器在煤矿监控系统实际应用。
关键词：激光甲烷传感器的工作原理；主要参数；使用接线；调校；常见故障
GJG100J矿用激光甲烷传感器采用国际先进的激光吸收光谱气体技术测量甲烷气体浓度。根据朗伯-比尔定律，每种具有极性分子结构的气体都有对应特征吸收波长，在光程和反射系数不变的情况下气体浓度与吸收率具有符合朗伯-比尔定律公式的对应关系。传感器就是基于此吸收原理研制而成。
GJG100J矿用激光甲烷传感器基本技术指标
1.电气性能：工作电压9～25VDC，功耗≦2.5W，
2.输出信号制式：
①频率型ǀ型，200Hz～1000Hz～2000Hz（对应0.00%CH4～10.0%CH4～100%CH4）；频率型ǀǀ型，200Hz～1000Hz（对应0.00%CH4～100%CH4）；
②RS485总线型：RS485，传输速率2400bps，传输信号工作电压直流峰值：≤15VP-P（实测平均电压3～5VDC）；
③CAN总线型：传输速率5Kbps，传输信号工作电压直流峰值：≤15VP-P。
3.显示值稳定性：在传感器（0.00～10.0）%CH4范围内，当甲烷浓度值恒定时，传感器显示值或传输信号值（换算为甲烷浓度值）变化量不超过0.04%CH4；在（0.00～100）%CH4范围内，当甲烷浓度值恒定时，传感器显示值或传输信号值（换算为甲烷浓度值）变化量不超过0.4%CH4；传感器工作稳定性不小于60天，基本误差应符合下表规定（表一）
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4.GJG100J矿用激光甲烷传感器响应时间（T90：传感器标气是达到标准气样值90%所需要的时间）不大于25秒。
GJG100J矿用激光甲烷传感器的接线使用：使用电缆的单芯截面积为1.5㎜3时，传感器与关联设备（监控分站）的最大传输距离为2㎞；四芯线缆中，红色为电源正极、蓝色为电源负极、白色为（频率信号输出）RS485信号正、绿色为（断电信号输出）RS485信号负。
GJG100J矿用激光甲烷传感器的调校：
GJG100J型矿用激光甲烷传感器调校步骤
若要对传感器进行零点或精度调节，必须在传感器上电预热30min后进行，并且在所有要求通气的步骤中，操作未完成时通气不能间断！！！
1、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示1，零位调节（冲入空气，300ml/min，3分钟）
2、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示2，精度调节（冲入标准气样，300ml/min，3分钟）
3、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示3，报警点调节
4、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示4，断电点调节
5、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示5，自检
6、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示6，频率切换（0.00/1.00）（0.00，ǀ类输出对应频率：200-1000-2000Hz；1.00，ǁ类输出对应频率200-1000Hz）
C、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示C，A
D、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示d，地址（485）（退出按键功能地址才可以保存）（地址发生冲突时 地址显示值会闪烁，地址不冲突时才静止显示）
E、按遥控器S键，显示窗内的第一位数码管显示E，电压显示。
激光甲烷传感器标气虽受个体差异影响，标气过程大体相同。下面以掘进工作面T1为例，以气样值（2%标准气样）为Y轴，以充气时间为X轴绘制理想曲线图如图一：
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GJG100J矿用激光甲烷传感器在使用过程中总体比较稳定可靠，偶尔也会出现一些故障，总结如下：
1、传感器显示值乱跳，可能是传感器内部光电转换板与主板接线松动。处理方法，将传感器升井，打开后盖，检查连接排线时候松动或断开；
2、报警时有光无声或声音嘶哑，此故障应首先检查蜂鸣器的连线，若连线正常，则是蜂鸣器故障，可通过垫衬等办法处理或更换故障蜂鸣器；
3、报警时有声无光，此故障要检查报警灯连线是否断开，若没断开则是传感器电路板上报警控制芯片损坏，需要更换；
4、传感器接收不到遥控信号，首先排除遥控器是否有电或损坏，若无则可能是传感器线路板上数码管旁边的SFH红外线接收头故障，需升井更换；
5、小数管显示功能数字乱跳无法控制，检查电路板上按键是否短路或更换数码管旁边的SFH红外线接收头；
6、传感器开机即闪烁“0”，应在地面打开后盖，检查光纤盒内光纤接头时候松动或光纤断开，若松动要重新插紧，管线断开需要重新熔接；
7、传感器校正是，功能2，闪烁000、切充气达不到气样值，也无法校正，一般是传感器程序出错，需要更换传感器，将故障传感器升井联系厂家更新程序；
8、传感器显示ERO，一般也是传感器程序出错，需要更换传感器，将故障传感器升井联系厂家更新程序；
总结与建议：GJG100J矿用激光甲烷传感器作为新型甲烷仪器在使用中，全量程测量，精确度高，信号稳定，抗干扰能力强，是煤矿安全监控系统必备的甲烷监测仪器，矿井安全监控部门应该加强职工的技能培训，维护使用好仪器，发现不能排除的问题应及时联系厂家排除或改进。使激光甲烷传感器在矿井安全生产过程中更好地发挥作用。
参考文献：
[1]《GJG100J矿用激光甲烷传感器产品说明书》，中煤科工集团重庆研究院有限公司，2018年10，出版；
[2]《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》AQ1029-2019，中华人民共和国应急管理部，2019年8月12日发布；
[3]《煤矿安全监控系统升级改造产品检验方案》，安标国家矿用产品标志中心，2017年4月。