陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司 陕西榆林 719000
摘要：煤矿安全监控系统的故障发生次数是判断系统稳定运行的重要信息之一，故障越少则系统也越稳定，从而也能减少矿方的维护工作量，提高作业效率。监控系统中设备种类繁多，测点也较多，比较容易出现断线故障，因此减少监控系统设备断线故障、维护系统稳定工作至关重要。通过开展相关实验以及搜集现场数据，分析故障发生时的特征规律，能为煤矿现场保证煤矿安全监控系统稳定运行提供可靠的参考依据。
关键词：煤矿；安全监控系统；设备故障；分析及维护
一、浅谈煤矿安全监控系统设备故障分析
（一）传输线路受到环境电磁干扰
传输线路受到环境干扰主要因为终端设备安装位置不合理或者传输线路与强电线路距离较近、通信线路沿线存在大型设备或者变频器、线路受耦合进来的群脉冲电磁干扰。如果终端设备的抗干扰等级较低，极端干扰情况使得终端设备无法抵抗，从而造成重启或者死机现象。这种磁场干扰也会导致总线数据通信异常或者错误。因此，也可通过查看监控分站和终端设备两侧总线异常、错误计数来判断。当此计数在一段时间内累计较多时即可证明线路受磁场干扰较大，从而提醒维护人员排除强干扰源或者更换成抗干扰等级更高的设备。
（二）由线路阻抗变大或短路造成
由于部分设备工作环境恶劣，在生产作业过程中，传输线路被石头砸落，或者传输线路接线盒进水、电缆老化，均可导致线路阻抗突然变大或者突然短路。在系统诊断中可查看故障发生时供电电源的具体信息，如果有电源保护、电压电流突变信息，则可确定是由线路阻抗变大或短路造成。阻抗突变也会导致总线数据传输出现异常，因此也可通过查看监控分站和终端设备两侧总线异常、错误计数来判断。此类故障也可通过与井下人员核实作业情况来确定。
（三）维护人员合理安排线路带载设备
井下由于施工受限，1根线缆带多个终端设备或者传输距离较远，则线路阻抗造成了较大的压降，到终端设备的电压就会变低。如果线路上突然出现大的电流，导致线路产生较大的压降，终端设备电压低于工作电压，从而设备重启。此部分可通过查看同一线路带载终端设备个数、终端设备功耗是否较大以及传输距离是否较远等判断，最直接的判定依据可参考终端设备输入电压情况。传感器输出电压展示，该传感器电压为10.8V，相对来说电压较低，当此条线路出现大电流时，传感器的工作电压将会低于最低工作电压9V，因此此终端设备容易出现重启故障。此时需要维护人员合理安排线路带载设备。
在监控系统运行过程中要定期查看系统自诊断信息，即使系统并未产生故障，也需要定期维护。比如查看监控分站一个端口是否带载终端设备较多，较多时查看终端设备的输入端电压是否处于临界值，核实所在线路的供电电源信息是否有突变等波动。同时也可定期查看监控分站和终端设备侧总线数据错误异常计数是否较多。如果存在以上情况则需要对此条线路进行维护。监控系统设备故障发生时通过以上故障分析、处理方法知道具体原因后才能高效率维护，同时通过监控系统自诊断信息也可为预防类似故障发生提供参考。现场施工需要注意以下事项：
1监控线缆避免与大型设备和变频器距离较近，合理安装监控设备远离强干扰源。
21根线缆不可带载较多终端设备，特别是带载多个大功率设备。
3当传输距离较远时，尽量选择24V电压供电。
4降低每根线缆上的压降，保证每个终端设备输入侧电压均不小于14V，保持供电稳定。
5线路中的接线盒避免进水，同时替换已经老化的传输线缆。
二、煤矿安全监控系统故障自诊断功能
煤矿安全监控系统中的设备出现断线故障虽然是小概率事件，但是此故障一旦发生，排查工作往往需要投入大量的人力及物力。故障诊断技术是一种通过监测设备的状态参数发现设备异常情况、分析设备故障原因并预测预报设备未来状态的一种技术，其宗旨是运用当代一切科技新成果发现设备的隐患，以期对设备故障防患于未然。因此，对于设备故障的原因及分析方法受到研究人员的关注，通过采取有针对性的措施来分析、诊断、预防问题的产生。
原有煤矿安全监控系统故障诊断功能主要包括分站、监控终端设备传输通断和电源输出电压、电流监控功能，随着智能化推广，目前监控系统又具备监控终端设备输入电压、重启、注册诊断及分站和监控终端设备两侧总线异常、错误计数诊断功能。
（一）重启设备、诊断终端设备故障
终端设备在上电运行后，要与分站建立通信连接；在建立通信后，首先会上传一帧重启诊断信息；连接运行正常后，如果通信总线由于某些原因通信中断，在重新建立通信后，会上传一帧注册诊断信息。2种不同的诊断分别代表终端设备的电源和总线故障。
（二）检测监控终端设备输入电压
监控终端设备输入电压即为终端设备的供电电压。由于井下巷道较长，终端设备到分站之间的距离较远，需要铺设较长的线缆，同时1根线缆可带载多个传感器，那么传输线缆上的电流增大，则在线缆上产生的阻抗压降就越大，从而传输到终端设备端的电压就越低。终端设备的工作电压范围为9-24.5V，如果终端设备电压达到某一临界值或者低于工作电压，那么终端设备就会产生多次重启或者无法启动的现象。因此终端设备输入电压的检测对于传感器断线故障分析至关重要。
（三）监控分站和终端设备两侧总线异常、进行错误次数计数
监控分站与终端设备信号采用电缆传输，与终端设备建立通信连接、运行正常后，信号容易受井下变频器、大型机电设备启停干扰，或者电缆及接线盒受潮后传输阻抗变大，会导致总线数据无法正确接收或者异常接收，某些严重情况甚至导致总线通信中断，那么监控分站和终端设备对这些发生异常及错误的次数进行计数，这些数据可诊断主、从设备之间交互、协同程度。当这些计数较大，则主、从设备之间的交互和协同就会变差。
结束语
综上述，在《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》出台和数字化矿山的推广，煤矿安全监控系统终端设备已经采用数字化传输，同时监控系统也要求具备自诊断及自评估功能。在实际使用过程中，煤矿井下环境复杂，分站和终端设备受安装条件限制，矿方采用1根电缆带多个终端设备的接线方式，线路多采用星形连接和中继接线盒，部分线路搭建不合理，使得两者之间容易受到井下变频设备、动力电缆等干扰。同时系统终端设备随着生产进度需要经常挪移，爆破、支护、运输等各种作业交叉进行，加之作业场所湿度大、维护不到位等多方面的原因，使得监控设备不时会有断线故障产生，使得各级人员不能掌握监测地点环境变化，同时也会不时地触发安全监控系统故障闭锁动作，影响井下正常施工作业。而对于监控设备的自诊断等功能，由于升级改造、矿上技术能力限制等多方面原因，无法正确使用此类辅助手段去分析问题以及预防问题发生。因此掌握安全监控系统设备断线故障的特征规律，将有助于提升煤矿处理断线故障的能力。本文主要通过介绍自诊断功能、故障分析及维护方法，提高矿方维护人员的认知水平，从而保障煤矿的生产安全及效率。
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