集团科学技术进步奖申报书
（ 年度）
一、项目基本情况
专业组别 成果登记号 档案分类 项 目 名 称 煤矿监控系统抗干扰性研究与应用 主要完成人 主要完成单位 主 题 词 任务来源 2 1、省、市科技计划；2、集团公司计划；3、自筹 计划名称 和编号 项目起止时间 （只填写列入省、市科技部门的科研计划） 起始：20 年 月 姓 名 完成：20 年 月 电子邮件 地 址 移动电话 申报单位 邮 编 联系人 办公电话 注：专业组别、成果登记号、档案分类由集团技术中心负
- 1 -
二、项目简介
立项背景和目的意义： 某某矿监控系统2006年9月投投入使用。随着矿井生产能力的提高，矿井信息化、自动化建设的不断推进，新型大功率电力电子器件的使用、大功率电气设备的频繁启动及无线射频设备的使用，造成井下电磁环境恶化，监控系统设备经常受到强电磁干扰，造成监控系统数据极易出现混乱，甚至全系统瘫痪。煤矿井下的电磁干扰强度不断升级，特别是二采区变频绞车投入使用后，监控系统受干扰的情况明显增加，监控系统传输通道受到干扰，传感器数据传输过程中出现冒大数等情况也经常出现。为了使监控系统数据准确可靠，我矿响应国家“十一五”科技支撑计划项目“监控系统数据可靠性和挖掘技术研究及示范(2009BAK54B05)” ，由中国煤炭科工集团常州自动化研究院配合，进行了煤矿监控系统抗干扰性研究与应用。通过研究可以进一步提高煤矿监控系统的可靠性和功能，将为矿山生产提供安全保障，促进煤炭经济的健康发展，具有极其重要的社会效益。 - 2 -
项目研究主要内容：（总体思路、技术方案及创新成果、解决的主要问题，达到的主要技术经济指标） 主要研究内容： 1、煤矿监控系统伪数据产生原因和滤除方法研究； 2、监测点数据异常识别技术。 3、煤矿井下电磁干扰测量研究； 4、第二代矿用GEPON系统研究； 5、提高KJ95监控系统关键设备的抗干扰能力。 技术经济指标： 1、伪数据滤除功能的新一代KJ95监控系统软件； 2、井下电磁干扰测量结果； 3、第二代矿用GEPON系统一套，实现KJ95煤矿监控系统利用第二代矿用GEPON系统进行信息传输； 4、抗干扰能力达到AQ6201标准的要求的KJ95监控系统分站和瓦斯传感器 解决的关键问题和创新点:（在研究开发、推广及产业化中做出的创造性贡献和解决的关键技术） 解决的关键问题： （1）隐性知识的采集和整理 （2）专家系统推理模型建立 （3）伪数据的滤除方法 （4）建立基于海量数据的多因素多维度瓦斯涌出数学模型 创新点： （1）首次对煤矿监控系统产生伪数据的原因进行了专项调研和系统分析，分析总结出共有六种原因。首次提出线间感应的浪涌干扰是监控系统传感器冒大数的主要原因。针对原因分别提出了五条相应的措施。其中针对传感器接口电路设计问题提出的对频率信号采用差分传输电路在煤炭行业具有首创性，它能解决传感器长距离传输时产生的波形畸变问题，使频率信号传输的可靠性提高。综合应用这些抗干扰措施，可以有效减少监控系统冒大数的问题。 （2）首次提出了将传感器数据和其他传感器数据或生产工艺数据进行关联分析来判别传感器数据异常的方法，并提出了若干具体的关联模型。该方法可以发现传感器不按正常方法使用和传感器损坏等问题，能提高煤矿监控系统数据的可信性。 （3）针对煤矿监控系统的特点，提出了一种对以线间传导干扰为主的低频范围的电磁干扰进行现场测量的方法，这种方法比一般采用的频谱分析仪测量干扰强度的方法更适合对瞬间干扰的测量。运用该方法对某某等煤矿等三个煤矿井下具有代表性的场所（变频器、顺槽沿线、大巷架线机车沿线）进行了干扰信号测量。 （4）开发了一种基于多环结构的矿用GEPON网络系统，可以在井下千兆光纤主环的任一个节点扩展出一个支线子环，该子环同样具有线路冗余功能和千兆带宽。这种结构的GEPON是专门为我矿需求而设计的，解决了我矿井下支线网络的可靠性问题，增加井下配置的灵活性。 （5）研究了煤矿监控系统适用的抗干扰方法，开发出了满足AQ6201标准的煤矿监控系统关键设备。尤其是解决了大容量本安电源抗浪涌干扰的难题，达到了抗浪涌干扰的要求。
- 3 -
推广应用情况: 科研成果已在我矿投入使用，并取得了显著效果，确实保障了我矿监控系统了可靠运行，为我矿安全生产提供了准确可靠的依据，保障了我矿安全生产。我国煤矿监测监控产业规模很大，本课题的研究内容是煤矿安全生产中急需解决的问题，具有很好的推广应用前景。 （字数控制在1500字左右，不要超页）
- 4 -
三、项目详细科学技术内容
（此项为申报书的核心内容，评审的主要依据，应将研究报告浓缩提炼后的所有关键技术内容编入，从四个方面编写：1、立项背景、2、总体思路、3、项目研究主要内容、4、解决关键问题和创新点、5、实施效果、6、取得的经济、社会效益） 一、 立项背景 近年来，随着电力变频器、无线电通信系统在煤矿井下应用日益普遍和煤机设备功率的不断提高，煤矿井下的电磁干扰强度不断升级，煤矿监控系统和通信系统受干扰的情况明显增加。某某矿受干扰严重甲烷传感器在使用中，出现航空插头接触不良、受外力冲击和碰撞会出现误报警；分站的电源和变频装置或设备处于同一回路极易出现误报、误动作；隔爆兼本安型不间断电源工作不稳定会出现误报；甲烷传感器上电重启时会出现误报警；传感器安装位置有淋水或经受洒水降尘、冲尘容易导致误报；岩巷后巷的甲烷传感器因爆破冲击波容易出现误报。结合我矿系统系统特点，国家“十一五”科技支撑计划项目“监控系统数据可靠性和挖掘技术研究及示范(2009BAK54B05)选择我矿作为工业性试验点。 煤矿监控系统产生伪数据的情况在各煤矿监控系统中普遍存在,一般认为是电磁干扰引起的，但没有针对原因进行过专门的分析。对滤除方法也没有系统研究，只是从通用的抗干扰角度提出了一些方法，比如信号电缆远离电力电缆、使用屏蔽电缆、系统一点接地或浮地等处理方法。这些方法对于减少煤矿监控系统伪数据的产生无疑是正确的，但有一些方法针对性不强，效果不明显。有一些方法在煤矿监控系统中实施比较困难。 煤矿监控系统的行业标准AQ6201对系统的抗干扰要求有明确规定,但由于标准起草时没有进行充分地摸底测试,导致标准出台后各生产厂家纷纷表示难以达到，一些厂家认为抗干扰性能要求和本安防爆性能要求会产生冲突，最后国家安监总局宣布暂停了标准中抗干扰部分的执行。所以目前所有煤矿监控系统都没有抗干扰性能指标。 - 5 -