二、总体思路 随着矿井信息化、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。 我矿的情况也是这样。近几年来，监控系统传输通道受到干扰，传感器传输出现大数等情况也经常出现。 由于我矿其他电子设备采用的常规的抗干扰措施和井下监控设备的本安要求相互制约，所以解决电磁兼容问题必须从干扰源及引入途径加以抑制，必须通过研究电磁兼容技术，分析井下电磁干扰来源、种类、强度及耦合途径，采用软硬件技术相结合的方法解决监控设备抗电磁干扰的问题。 1.煤矿监控系统伪数据产生原因和滤除方法研究 对我矿在用煤矿监控系统中伪数据的发生情况进行分类，研究产生伪数据的不同机理，针对不同情况，采用现代电子技术、软件技术和专家知识，试验各种可行方案，提出监控系统伪数据的滤除方法。 2.监测点数据异常识别技术 研究我矿采掘工作面等特定监测区域的瓦斯传感器数据变化的特征，建立特定区域瓦斯传感器数据异常的判据。 3.煤矿井下电磁干扰测量研究 提出一种用于对工业环境的干扰强度进行评估的，适合于测量感应传导干扰强度（包括瞬变脉冲群干扰和浪涌干扰）的方法。采用新方法并和传统的频谱分析仪方法一起，对我矿井下干扰进行实际测量，递交测量分析报告。 4.第二代矿用GEPON系统研究 开发具有子环扩展功能的第二代矿用GEPON系统，包括本安型光端口扩展器及其本安型分光器两个产品。
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5.提高KJ95监控系统关键设备的抗干扰能力 对KJ95系统的分站、瓦斯传感器、电源进行改进设计，提高抗干扰能力，达到AQ6201标准中的抗干扰指标。 三、项目研究主要内容 (一)煤矿监控系统伪数据产生原因和滤除方法研究 1.了解我矿监控系统产生伪数据（冒大数）的情况,了解传感器出现冒大数的地点及该处传感器的安装情况。了解到的主要情况如下： （1）工作面瓦斯传感器出现冒大数的情况比较多见。实地查看发现，发生冒大数的传感器距离分站较远，传感器电缆和动力电缆在巷道一侧并行敷设（巷道另一侧需要走各种管路）； （2）井下大功率变频器和漏泄通信系统对整个监控系统有影响。我矿的监控系统原来工作正常，后来矿上安装变频绞车后，监控系统受干扰，这种干扰影响的地点呈分散状态（不是固定某个地点受干扰）。后来将监控系统电缆远离变频绞车后情况好转。 （3）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。 （4）安装在大型电气设备上方的瓦斯传感器易受干扰误报警。 2.项目组经过理论分析、现场和实验室测试，得出我矿监控系统伪数据产生原因如下： （1）工作面瓦斯传感器出现冒大数的主要原因是回风巷内设备开停产生的浪 - 7 -
涌干扰。 工作面瓦斯传感器多通过回风巷和分站连接。工作面回风巷内设备很少，使用谱频分析仪测量根本发现不了干扰，但该处的瓦斯传感器仍然发生冒大数的情况。说明动力电缆干扰具有最大的可能。 由于随着矿井规模的扩大，顺槽长度大大增加，工作面瓦斯传感器距离分站变远，而且传感器电缆和动力电缆在巷道一侧并行敷设（巷道另一侧需要走各种管路），所以传感器传输电缆和回风巷内的动力电缆长距离并行敷设，当回风巷内的设备（水泵、钻机、绞车）开停时，会在传感器传输电缆中感应出干扰信号。经过我们分析，认为这种干扰属于电缆间感应产生的浪涌干扰，干扰原理如图1-1所示： 动力电缆 传感器电缆 磁场方向 外壳对地等效电容 图1-1 浪涌干扰原理图 应用我们本次课题中提出的新方法进行测量时，发现了较强的浪涌干扰。浪涌干扰波形如图1-2所示：
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图1-2工作面回风巷内浪涌干扰波形图 以上干扰为660V22kW的水泵起动时和动力电缆并行100m时所获得的。由于这种干扰和电缆并行距离成正比（实测结果也证明了这一点），所以，如果电缆并行达1000m，则浪涌干扰电压的幅值将达到1400V。在、-320机井巷动力电缆并行100m时绞车启动时测得的浪涌干扰电压的峰值为15V。如果有更大功率的设备起动或多台设备同时起动，干扰肯定更大。 下面进一步分析这种浪涌干扰对分站和瓦斯传感器的作用机理。由以上原理图可知，这种浪涌干扰对于传感器和分站来说属于共模干扰，而煤矿监控系统中的传感器和分站都是本安设备，按照标准，都是不直接接地的，所以煤矿监控系统属于“浮地”系统。“浮地”系统虽然具有较高的抗共模干扰能力，但因为设备的内部电路会造成不同芯线对地（外壳）的阻抗不同，对地浪涌产生的共模干扰会通过不同芯线对地的不同阻抗转变为芯线间的差模干扰，从而影响传感器和分站。 2010年12初测量干扰时，正好发生一次准备工作面瓦斯传感器冒大数。2010年12月6日00：48：55-01：08：15二十分钟内11060备采工作面瓦斯发生了8次冒大数，第二天我们了解到， 冒大数时段巷道中的6kV电缆正在试供电，当时
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进行了好几次合闸操作。这是说明瓦斯传感器冒大数和沿线电缆浪涌干扰有关的例证。 （2）井下大功率变频器影响监控系统的数据传输。 变频器是煤矿井下一个重要的干扰源，其干扰源的性质属于瞬变脉冲群干扰。其干扰原理如图1-3所示： 干扰源 监控系统的电缆 ～ 监控设备 发出干扰的电缆 1-3 脉冲群干扰原理图 发出干扰的电缆和监控系统电缆之间形成一个电容，所以干扰被传导到监控系统中。 我们在矿的变频绞车控制室内对这种干扰信号进行了实测，应用我们本次课题中提出的新方法进行测量时，发现了较强的脉冲群干扰。脉冲群干扰波形如图1-4所示： - 10 -