文/牛耘

井下瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用于礦井下監(jiān)控瓦斯抽采工作和采集傳輸數(shù)據(jù)工作，以達(dá)到提高抽采安全性的目的。瓦斯抽采工作所處的井下環(huán)境一般比較復(fù)雜，瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作和信息數(shù)據(jù)的采集、傳輸顯的尤為重要，如果系統(tǒng)中傳感器一旦出現(xiàn)錯誤，會導(dǎo)致一系列的安全事故發(fā)生，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)傳感器故障診斷的意義

據(jù)《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》可知，在礦井生產(chǎn)中抽采工作占據(jù)著十分重要的地位。瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)著保證安全生產(chǎn)的重要責(zé)任，它是保障礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠的保障。瓦斯抽采泵是整個抽采系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，其自動化和智能化程度相對較低，因此需要強(qiáng)大的監(jiān)測和控制系統(tǒng)的支持。

2 瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)的主要問題

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)問題

目前，由于我國監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度和自動化水平不是特別先進(jìn)，在檢測和安全保護(hù)方面也存在著一些的問題。井下瓦斯?jié)舛仁切枰獣r時檢測、即時上傳的數(shù)據(jù)。煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)會采用人工監(jiān)測和瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)兩種方式。人工監(jiān)測會有覆蓋面不全和延時性的弊端。以往，由于井下監(jiān)控系統(tǒng)不完善，會有很多誤傳、誤報、不傳的問題產(chǎn)生。隨著技術(shù)的發(fā)展和安全生產(chǎn)意識的提升，越來越多企業(yè)重視礦井監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)了礦井監(jiān)控系統(tǒng)的管理，大大的減少了傳輸上報的故障發(fā)生。

2.2 故障識別問題

當(dāng)瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)傳感器出現(xiàn)問題時，最重要的就是盡快找到故障源所在的位置。但是，目前，傳感器診斷方法在查找故障源時存在的問題：

（1）無法快速找到故障源，尋找時間比較長，要花費(fèi)大量的時間和精力才能找到故障源。

（2）可以找到故障源所在，卻因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)體系龐大，操作比較復(fù)雜困難，運(yùn)算較容易出錯，故障位置不精確，導(dǎo)致工作量加大，工作效率低下。

3 導(dǎo)致傳感器故障的因素

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)故障

3.2 傳感器自身故障

監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的問題隨著科技的發(fā)展、技術(shù)的革新，人們安全意識的提升已經(jīng)有了較大的改進(jìn)。然而，傳感器作為終端采集數(shù)據(jù)的核心設(shè)備，出現(xiàn)故障的概率比較高。

井下環(huán)境復(fù)雜多變，傳感器也很容易受到環(huán)境的影響而發(fā)生故障。例如：在瓦斯抽采的鉆孔操作時，工作面產(chǎn)生的粉塵和水會將傳感器的采集端堵塞，導(dǎo)致傳感器數(shù)據(jù)采集偏離實(shí)際數(shù)據(jù)，無法為地面?zhèn)魉驼鎸?shí)、準(zhǔn)確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。一旦傳感器發(fā)生了故障，整個監(jiān)測系統(tǒng)會因錯誤的測量數(shù)據(jù)，無法實(shí)施相應(yīng)的控制和措施，為生產(chǎn)帶來及其嚴(yán)重的安全隱患。

4 瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)傳感器故障診斷方法

4.1 解析模型

對于瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)傳感器故障診斷方法而言，解析模型法是最早使用的一種方法。它通過將殘差進(jìn)行分析探究之后，根據(jù)結(jié)果信息推斷傳感器的故障，再通過一系列分析，確定最終故障。這種方法需要使用到數(shù)學(xué)模型，將分析得到的數(shù)據(jù)信息分析過后利用數(shù)據(jù)模型來得到最終準(zhǔn)確的結(jié)果。這里面所使用到的數(shù)據(jù)模型主要是瓦斯傳感器動態(tài)輸出模型，其能夠?qū)ν咚箓鞲衅鞴收辖o予有效的診斷，具體實(shí)現(xiàn)方法如圖1所示。

通過對圖1進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，瓦斯傳感器運(yùn)行過程中，實(shí)際輸出的前n 步采樣數(shù)據(jù)序列值依次為x（k-1），x（k-2），…x（k-n）進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，此時可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對下一個第n 步的輸出值xi（k）進(jìn)行預(yù)測，如果傳感器第k 步所得到的實(shí)際輸出值x（k）與xi（k）的偏差值在設(shè)定閾值范圍內(nèi)時，則可以判定瓦斯傳感器正常工作。反之，如果偏差值超過設(shè)定閾值時，則可以判定傳感器出現(xiàn)故障。

4.2 信號處理

圖1：瓦斯傳感器故障診斷實(shí)現(xiàn)流程

由于監(jiān)控系統(tǒng)使用線性系統(tǒng)的概率是最大的，因此，信號處理是在線性系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出來的。信號處理使信息檢測變得更加具有時效性，它能實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)信號，然后對其進(jìn)行分析處理。除了線性系統(tǒng)之外，信號處理還可以應(yīng)用到非線性系統(tǒng)當(dāng)中，它也能發(fā)揮出極大的作用。信號處理能完美的避免對象數(shù)學(xué)模型，它使診斷工作的可操作性大大提高了，既不需要花費(fèi)太大的時間和精力，又能與其他方法相結(jié)合，將其他方法的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。

4.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動

數(shù)據(jù)驅(qū)動的傳感器診斷方法已經(jīng)逐漸成為了最熱門的一種診斷方法了，這種方法雖然還處于起步階段。但是，由于其吸收了其他方法的優(yōu)點(diǎn)而去掉了缺點(diǎn)，使得企業(yè)更愿意花費(fèi)大量資金和人力去研究它。首先，數(shù)據(jù)驅(qū)動法對于數(shù)學(xué)模型的精確度要求不是特別高，它所接觸和處理的數(shù)據(jù)信息都是還沒經(jīng)過處理的初步信息，因此所花費(fèi)的成本也比較低。而由于其可操作性強(qiáng)，對工作人員的專業(yè)能力要求也不高，所以已經(jīng)被大范圍的應(yīng)用到了各個領(lǐng)域中去。

5 結(jié)束語

總而言之，瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠的保障，故井下瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)要不斷完善、創(chuàng)新，才能滿足目前礦井生產(chǎn)的需求。