在煤矿现场怎样用简易方法判别监控系统是否合格？.doc

在煤矿现场怎样用简易方法判别监控系统是否合格 AQ6201新标准现场监查操作指导 AQ6201-2006标准规定了煤矿安全监控系统最低的性能要求，通过强制贯标，的确能阻拦一些质量明显低劣产品，但通过了该标准检验的产品，并不能证明就是安全可靠的系统。在实验室的条件下，受条件和检验手段限制，许多产品缺陷不一定都能被发现，尤为恶劣是有些系统为了蒙混过关，送检和提供给用户不是一个版本的产品。本文为安全管理领导提供一个简单明了的监察手段，让安全监察人员在煤矿现场条件下，测试出监控系统性能是否真正达到了新标准要求，也能为正在选型的用户提供一个辨识真伪的方法，让伪劣产品无处遁形。一、监控分站2秒断电检验 AQ6201新标准要求分站断电控制响应时间小于2秒，目的在于井下现场遭遇瓦斯突出时，提高设备快速反应时间，在传感器显示数值达到断电门限值后，到断电继电器接点完成动作所需时间不应大于2秒，超时者为不合格。 检验方法按被测分站最大监控容量，连接满所有甲烷传感器，将断电值与报警值都设定在断电门限上，对传感器通入大于1％CH4分气样；或用偏调传感器零点等办法产生高于断电门限的“测值”；也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3％CH4测值。 当传感器发出报警声后立刻按下秒表，一直到对应的断电接点动作后停止，记录此段时间即为断电延迟时间。每个端口测试要反复进行五次，逐个端口测量，选取其中最大值，任何一次断电延迟时间超过2秒，即为不合格。此项测试不可以脱离监控系统网络单独进行，一定要在连接好信号线，确认系统通信正常时方可进行。 测试完成后，立刻进行巡检速度测试，防止软件切换到应付检查的作弊功能上。 二、系统30秒巡检速度检验 AQ6201新标准要求系统巡检时间不得大于30秒，超过此值为不合格。有些系统为了应付监查，在软件中隐藏了延时过滤程序，故意阻拦高测值数据，对煤矿安全性能造成严重威胁，本办法不是去监视数据应答周期，而是采用异常数值上传延时来考察系统的反应时间。 1、巡检延迟检验方法让系统按最大监控容量分站设置，实际没有足够数量分站时，可用软件虚拟，比如在主机上开通64台分站；在地面安装一台分站，连接好二台甲烷传感器用于测试，将主机对应该测试点报警值设定为1％CH4，对传感器通入大于1％CH4分气样；或用偏调传感器零点等办法产生高于断电门限的“测值”；也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3％CH4测值。当传感器发出警报声开始按下秒表，到地面该点发生报警为止，记录这段时长，二台传感器分别进行5次测试（总计十次），取最长值为本系统的巡检周期。 2、响应速度检验方法用高浓度气样进行抽样通气，井下每个点通标气时间要严格控制在25－30秒内，标气浓度最好用2－4％CH4之间的气样，对传感器通入气样；或用偏调传感器零点等办法产生高于3％CH4“测值”；也可以用断续按压遥控器“试验”键方法产生模拟3％CH4测值，维持30秒，然后更换测试点。操作中详细记录试验地点、时间和次数，然后在地面主机纪录中逐个寻找比对，如果全部能够记录下来，证明系统响应速度合格，如果没有记录，或者记录不全，可认定为不合格。此项测试可以检出使用软件过滤处理数据的作弊行为，这项检测不能替代巡检周期试验，最好紧跟在快速断电检验之后进行。 3、在以上二项测试基础上，在井下做一次连续5分钟的超限模拟，在地面主机上打印有通气记录点的当日报表（表中要有明显的充气上升峰值，选择超限时间大于5分钟的地点），然后到上一级联网服务器上调取该点检测记录，比照二部机器对该点的数据，如果数据不能吻合，证明上传数据软件有作弊行为。 三、监控分站稳定性检验 在进行快速断电、巡检速度测试结束后，要立刻进行稳定性测试，此间不许地面人员操作软件，防止激活作弊程序。 检验方法1在井下被检测分站或者传感器电缆附近，寻找一台磁力开关，让电工操作开关反复进行启动/停止动作，持续5分钟，记录下时间地点，回到地面调阅该点附近传感器、分站的测值曲线，看是否会有冒大数、误报警、误断电等现象发生。操作开关要经过电工们同意，且不能发生对人身和设备造成危险的前提下进行。 检验方法2在地面一组交流电源上（380或660V）连接二台以上监控分站，让受测分站间隔距离一米（分体式的分站几个本安电源箱接在同一个交流电源上），连接好信号传输线和传感器，待分站启动运行后，拨弄其中一台分站的交流电源引线，使其发生不停地打火，持续五分钟，观察相邻的分站，不应发生数字错乱、死机、重启、误断电等现象发生。 检验方法3在地面模拟信号线接触并不良的测试，将传感器到分站连接电缆中的信号导线人为断开，让二根断开的导线在锉刀上快速摩擦，造成时断时续的信号，维持操作五分钟，在分站上观察会否出现冒大数、误报警、误断电发生，在地面调阅该点测值曲线，看是否会有异常数据现象出现。该项测试出现“0”、“Err”测值属于正常，否则出现任何异常数值都有潜在危险。 四、馈电异常报警功能检验 AQ6201新标准要求系统具有馈电异常检测功能，当井下被控设备执行断电失效后，能被有效监测出来，并报警和记录。此功能用于防止人为破坏断电控制，系统如无此功能，或者不符合要求者为不合格。 检验方法在地面安装一台分站，连接好断电控制和馈电传感器，将馈电传感器卡在被控设备电缆上，并在主机上设定好馈电检测关系。用手动发断电命令，或者给传感器充气，通入大于1.5％CH4分气样；或用偏调传感器零点等办法产生高于断电门限的“测值”；也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3％CH4测值，让分站执行断电控制，被控设备正确断电时，地面主机应正常不报警，此时，移开断电控制连线，故意让断电失效，或者制造馈电传感器有电状态，地面主机和井下分站都应报警并记录。 五、故障闭锁功能检验 AQ6201新标准要求系统具有故障闭锁功能，当井下分站发生故障、传感器发生故障、控制线路断线、分站电源掉电且后备电源失效时，应能发出断电闭锁控制，不具有此项功能者为不合格。 检验方法本项功能可以在地面模拟测试，连接好一台监控分站，接上甲烷传感器、继电器箱、被控模拟设备等，进行如下操作 1、拆掉运行中的甲烷传感器，对应的分站应立刻输出断电闭锁控制信号； 2、拆掉运行中的馈电、开停、风门等开关量传感器，对应的分站和地面主机应有故障显示（此项功能2006年被暂停执行）。 3、关闭分站电源，断电接点应维持在断电闭锁有效位置上； 4、切断控制断电接点输出引线，被控设备应处于断电闭锁状态，实质上就是要求断电接点使用“常开”输出，断电有效时继电器释放，接点断开。 注断电输出状态可用万用表检测接点通断来判断。 六、后备电源性能检验 AQ6201新标准要求系统分站应具有交流电源中断后，应能自动切换到后备电池上，且能提供2小时以上的后备工作时间。标准中没有提出详细具体功能要求，下面检验方法可为使用者提供一个具体的技术要求。 检验方法先让受测试分站进行饱和充电（经48小时不间断通电），按产品标准连接好满负荷传感器；传感器线路最好接入80Ω电阻，仿真2Km电缆，以获得最大功率消耗。测试开始切断交流电源，启动计时秒表，直到分站电源电池耗尽能量关闭，记录断电后工作时间，也可以在主机上查阅监测数据，判断有效后备时间不应小于2小时。 试验中注意 1、当交流电中断时刻，分站必须能自动可靠切换到电池供电上； 2、中途交流电恢复必须能自动转回到交流电供电状态； 3、交流电电压缓慢下降时也必须能可靠转换和恢复（可以使用调压器模仿）； 5、当电池放电终了应能自动关闭电池，使电池不被过度放电而损坏； 6、电池放电终了处于关闭状态的分站，在交流电恢复后必须能自动重启； 7、分站必须具有对电池进行自动充电和过充保护的功能； 不具有以上6项功能者不能在井下使用，可判为不合格产品。 七、量化误差检验 AQ6201新标准要求系统信号传输误差应小于0.5％，此误差是指传感器传送到分站再到地面主机所引入的模数转换误差，其中经过A/D变换、V/F变换、二进制/十进制转换等过程，与传感元件无关，通常是传感器末位数的取舍误差，一般不超过正负一个字。有些厂家产品V/F变换是另外使用压控振荡器产生的输出信号，零点与精度与传感器的A/D变换不是来自同一个CPU处理，所以不可能达到系统量化误差0.5％的要求；使用脉宽计时采集数据的分站，将会引入严重的转换误差，此误差越靠近量程上限越加严重。 检测方法取若干台甲烷传感器，开机预热十分钟开始测试，分别在“零点”和通标准“气样点”，比照监控分站数值与传感器数值偏差，首先在纯净空气中零点上对照分站与传感器的显示值，记录下绝对差值；对传感器通入3％CH4左右气样；或用偏调传感器零点等办法产生高于3％CH4的“测值”；也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3％CH4测值输出，待数值稳定后再对照分站和传感器显示差值。 常规产品无论在零点和充气点上，二者数值差不应大于1个字，超过量程0.5％者为不合格。譬如4分量程的传感器不应大于2个字，传感器显示1.20分站显示1.22即为合格，偏差超过二个字为不合格。 注意测试点最好选在3％CH4以上的高浓度值，才能暴露出模/数转换误差来。 八、系统误码率的估测 AQ6201标准中要求监控系统具有10-8出错概率，它代表了井上下通信的可靠性指标，就是说监控系统主机与分站之间的通信要连续传输1亿码元不能出现一次差错。测试标准要3倍于1亿基数，按现有系统的传输速率1200计算，要连续运行15天不出一个错码。这项测试在煤矿现场很难进行，下面推荐一个数据估测方法，能够有效发现传输不合格的产品。 检验方法 1、先测试通信软件的实事性，切断地面试验分站的传输线30秒，观察屏幕显示数据是否中断或提示该点故障，反复进行多次30秒中断试验的分站，然后调取该点实时记录数据，看能否完整记录下信号中断过程，如果不能记录到中断过程，证明系统软件有充填假数掩盖故障的功能，可当场判其为不合格，不必继续测试。注意要调取的实事实数据，而不是5分钟平均值。 2、通过第一项测试后，选取若干个井下数据完整的测点，调取连续一星期的实事数据（记录密度小于30秒的数据），不应有的数据中断现象，如果发现有大量无法解释的数据中断现象，则可判其为不合格产品。 用此办法检验的系统不能替代误码率测试，但可以在现场发现严重不合格的伪劣产品。 九、传感器性能检验 1、稳定性 AQ6201新标准要求在用甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器，连续工作稳定性大于15D。 测试方法抽取至少2台以上传感器，在地面用标气调整好传感器零点和精度，记录下零点和标准气样测值，连续通电15天，中途不许做任何调整，每天记录零点值和通标气测值，满15天后的测值做为判定依据，零点漂移不得大于5个字，精度漂移不得超出测值的10％范围（或依据国家标准MT210中分段精度）。为了防止零点负方向漂移跑进“死区”，在零点调整时预先上调10个数字，精度也跟随向上调10个字。 2、接线距离 AQ6201新标准要求甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器，到分站的接线距离不得少于2Km，一般传感器能达到2.5-3Km。 测试条件模拟常温下1.5平方毫米铜芯电缆2Km环路电阻75Ω。 测试方法抽取至少2台传感器，在电源＋、－极分别串入二只3瓦36到40Ω线绕电阻，连接好电源和分站，反复开启/关闭分站电源，传感器应能正常启动，如果不能正常启动为不合格；待传感器稳定之后，通气校验，传感器一切性能应能符合标准要求，如发生零点偏移，报警值偏移，精度超差等为不合格；在不关闭分站电源状态下，用导线同时短路二只电阻，等效电缆零距离，比照串入电阻时的测值，传感器零点和精度不应发生变化，如变化大于2个字则为不合格。 3、低电压性能检测 AQ6201新标准要求甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器等最低工作电压不应大于9V，一般传感器典型值在8V下就能工作。 测试方法抽取至少2台传感器，接入可调直流稳压电源上，缓缓调解稳压电源输出电压，使之在6－24V范围内变化，当电压达到8V时，传感器应能正常启动工作，电压在9－24V之间变化时，传感器的“零点”、“精度”不应发生改变。可以在三个电压点上进行比照。 4、红外遥控调校 AQ6201新标准要求甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器，必须采用红外线遥控调整参数，淘汰电位器调整零点、精度值、报警值的传感器，不符合者禁止使用。 十、甲烷风电闭锁功能检验 AQ6201新标准要求系统具有甲烷风电闭锁控制功能，控制条件如下 a停风闭锁开停传感器检测到的局部通风机停止转动时，或者风筒风量检测开关由于风量不足动作时，分站应能输出断电闭锁控制信号。 b超限闭锁工作面甲烷超过1.5％CH4以上浓度，或者总回风甲烷超过1.0％CH4以上浓度。或者被串工作面风机入口处甲烷浓度超过0.5％CH4以上，分站应能分别输出断电控制信号，切断对应工作地点设备电源。 c上电闭锁分站在开机上电的一分钟内，由于传感器尚未预热工作，输出断电闭锁信号，不允许工作面送电。 d掉电闭锁监控分站掉电后，应能停留在在断电闭锁有效状态。 e故障闭锁分站和传感器发生故障后（包括断线故障），分站应能输出断电闭锁有效状态。 f馈电状态异常报警监控分站断电控制失效后，分站应能发出声光报警。 g 停风超三分闭锁风机开停传感器检测到的局部通风机停止转动时，或者风筒风筒检测开关由于风量不足动作时，如果工作面或回风甲烷浓度超过3％CH4，分站应能发出闭锁风机信号，禁止启动风机。 由于本项控制逻辑是为高突瓦斯矿井设计，又因控制关系过于复杂，不宜在低瓦斯小矿井内实施检验，但必须保证停风闭锁；超限闭锁；故障闭锁；馈电异常报警，这四项基本功能正常。