監(jiān)控系統(tǒng)冒大數(shù)、誤報(bào)警、誤斷電難題

1、監(jiān)控系統(tǒng)冒大數(shù)、誤報(bào)警、誤斷電難題目前使用的監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在著假數(shù)干擾問(wèn)題，盡管有些礦井使用了光纖傳輸，依舊沒(méi)有解決冒大數(shù)的頑疾，傳感器信號(hào)向分站傳輸大都采用2001000hz頻率制式，分站采用脈沖計(jì)數(shù)方式工作，抗干擾防衛(wèi)能力很差，極容易在此環(huán)節(jié)上引入干擾，現(xiàn)場(chǎng)的干擾源有以下3個(gè)來(lái)源：（1）煤礦井下特殊狹小的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，傳感器連線與動(dòng)力電纜很難分開(kāi)鋪設(shè)，有些地方干脆就是掛在同一個(gè)電纜掛鉤上，大型電器設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)，磁力開(kāi)關(guān)觸頭抖動(dòng)會(huì)釋放出極其強(qiáng)烈的電磁脈沖輻射，強(qiáng)干擾脈沖能在瞬間完全淹沒(méi)傳感器信號(hào)，結(jié)果就造成了沒(méi)有規(guī)律的異常“冒大數(shù)”現(xiàn)象。（2）遇有線路接觸不良，譬如接線盒壓線螺栓松動(dòng)，傳感器

2、接插件氧化、連接電纜接頭氧化等等，就會(huì)造成線路連接虛抖，致使一個(gè)規(guī)整的矩形脈沖被“切割”成許多雜散尖脈沖信號(hào)，監(jiān)控分站是以脈沖計(jì)數(shù)方式采集信息的，計(jì)數(shù)結(jié)果造成了許多無(wú)法解釋的大數(shù)假象。（3）井下變頻設(shè)備工作時(shí)會(huì)釋放強(qiáng)烈的電磁干擾，高強(qiáng)度的電磁輻射嚴(yán)重污染了電源環(huán)境，干擾信號(hào)往往通過(guò)電源線路竄入分站，如果儀器與變頻設(shè)備連接在同一動(dòng)力變壓器上將會(huì)造成災(zāi)難性后果，如有沿動(dòng)力線架設(shè)的傳感器電纜，干擾信號(hào)可以輕易耦合進(jìn)分站的傳感器端口，輕則造成假數(shù)干擾，嚴(yán)重會(huì)阻塞分站通信，甚至造成分站cpu頻繁死機(jī)或重啟。井下分站和地面計(jì)算機(jī)無(wú)法識(shí)別這些比常規(guī)信號(hào)還是強(qiáng)烈的干擾，分站將這些干擾信號(hào)作為數(shù)據(jù)處理，就造成了

3、難以克服的“大數(shù)干擾”，干擾問(wèn)題普遍存在于目前使用的各種系統(tǒng)中，據(jù)用戶反應(yīng)，山東某大型礦井使用的進(jìn)口監(jiān)控系統(tǒng)，在一個(gè)月內(nèi)發(fā)生一千多次誤報(bào)警，極大損害了監(jiān)控設(shè)備的可信度。為了克服脈沖干擾，許多系統(tǒng)都采用軟件干擾濾除方法，即把傳感器多次采集結(jié)果進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)多個(gè)采集周期后才能確認(rèn)超限信息的“有效性”，為了加強(qiáng)濾除干擾能力，需要反復(fù)進(jìn)行多次過(guò)濾，結(jié)果帶來(lái)的是系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，斷電閉鎖動(dòng)作緩慢，使真實(shí)超限的數(shù)據(jù)遲遲不能正確反映上來(lái)，無(wú)法達(dá)到煤礦安全監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)30秒的最低要求。nn系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)高抗干擾性能的？人們寄希望于新的光纖傳輸技術(shù)引入監(jiān)控系統(tǒng)能解決干擾難題，由此誕生了光纖以太環(huán)網(wǎng)在煤礦的推廣，幾年時(shí)間

4、過(guò)去了，人們不得不承認(rèn)：簡(jiǎn)單的將監(jiān)控系統(tǒng)干線換成光纖網(wǎng)絡(luò)是解決不了大數(shù)干擾問(wèn)題的，此前人們所付出的努力全部付之流水，一切問(wèn)題又重新回到了起點(diǎn)。井下干擾源來(lái)自分站以下的信號(hào)采集環(huán)節(jié)，只改造上面的通信干線顯然是頭痛醫(yī)腳的錯(cuò)誤，那么nn系統(tǒng)是通什么方法根治干擾的呢？下面我用稍微專業(yè)一點(diǎn)的語(yǔ)言來(lái)匯報(bào)一下新系統(tǒng)的技術(shù)路徑。(1)干擾過(guò)濾技術(shù)最困擾人們的是：在“抗干擾性能”和“快速反應(yīng)性能”二者之間找不到折中點(diǎn)，這二項(xiàng)性能都是非常關(guān)鍵的指標(biāo)，特別對(duì)于那些高突瓦斯礦井，使用帶有嚴(yán)重缺陷的監(jiān)控系統(tǒng)的后果是難以想象的。nn系統(tǒng)分站到傳感器采用的是全數(shù)字化容錯(cuò)傳輸方式，具有優(yōu)異的智能偵錯(cuò)功能，能夠有效地剔除隨機(jī)干

5、擾信號(hào)，打個(gè)比方：傳感器信號(hào)不再是計(jì)數(shù)脈沖，改換成了高速串行數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包都帶有偵測(cè)錯(cuò)誤的“衛(wèi)兵”能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地抓捕虛假信號(hào)，即使在極強(qiáng)的干擾環(huán)境下，在動(dòng)力電源工頻歸零瞬間的毫秒級(jí)休止時(shí)間里，也能乘機(jī)將信號(hào)送到到分站，真正徹底根除了誤報(bào)警、冒大數(shù)的頑疾。實(shí)現(xiàn)傳感器到分站的全數(shù)字化升級(jí)不是簡(jiǎn)單小改小革的工作，分站和全系列傳感器全部都要推倒傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，重新設(shè)計(jì)出一整套全新的通信協(xié)議，考慮到用戶升級(jí)是漸進(jìn)式，不能全部采取休克療法換代，所以還要顧及新老產(chǎn)品的兼容問(wèn)題，在分站與傳感器中加入了多重兼容制式，用戶可以通過(guò)紅外遙控器進(jìn)行選擇設(shè)定。多重兼容在硬件設(shè)計(jì)上有很大困難，傳感器上不可能裝有太多太復(fù)雜的

6、模擬芯片，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)又必須顧及傳統(tǒng)制式，譬如：15ma；420ma；2001000hz；2002000hz；515hz；05000hz；串行數(shù)據(jù)等等，就如同彩電制式一樣，早前的彩電全世界都不能通用，原因很簡(jiǎn)單，脈沖數(shù)據(jù)口處理不了模擬量信號(hào)，也處理不了串行協(xié)議碼，它們之間是風(fēng)馬牛不相及的專用芯片。我們需要一個(gè)能輸出d/a轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)plc的連接，還需要能輸出v/f變換器一樣的壓控振蕩器，來(lái)適用當(dāng)前大量應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)制式，最終還要能輸出類似計(jì)算機(jī)端口一樣的高速串行數(shù)據(jù)碼來(lái)達(dá)到高抗干擾目標(biāo)，并且它們制式之間因該隨手可轉(zhuǎn)換。說(shuō)句心里話，把世界上的芯片工程師搞死也未必能做出來(lái)這樣的接口芯片來(lái)，原因是

7、這樣的要求不符合常理。這樣看似不可能的電路還是被我們攻克了，最終得以全面推廣應(yīng)用獲得了極大成功，并于2010年10月工公示期滿，最終獲準(zhǔn)得到了世界發(fā)明專利，這項(xiàng)技術(shù)的成功為電磁兼容打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，它的成功秘笈在于我們成功地將硬件技術(shù)與軟件技術(shù)高度融合，相互替代才有今天的成果和產(chǎn)品。如果說(shuō)它是電路設(shè)計(jì)和編程技巧高度結(jié)合的典范一點(diǎn)也不為過(guò)，使用者用遙控器可以輕易地在十幾個(gè)輸出制式中選擇。(2)監(jiān)控分站擔(dān)負(fù)著信號(hào)采集、測(cè)值計(jì)算與換算、數(shù)字顯示驅(qū)動(dòng)、邏輯關(guān)系判別、報(bào)警伐值識(shí)別、遠(yuǎn)近程斷電控制、與地面網(wǎng)絡(luò)通信等多重任務(wù)，要實(shí)現(xiàn)全分站2秒快速斷電控制，就必須改革現(xiàn)有的單cpu處理模式，改為多cpu并行處理模式工作，多cpu之間需要良好協(xié)調(diào)才能正確工作，這是此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵所在。(3)nn系統(tǒng)的本安電源有很大不同，它沒(méi)有使用觸發(fā)保護(hù)式安全柵，而是采用一種高速低壓差恒流技術(shù)，因此具有良好的抗浪涌性能，奠定了電磁兼容的基礎(chǔ)性能。常規(guī)的產(chǎn)品都是采用觸發(fā)關(guān)斷方式安全柵，遇有強(qiáng)沖擊信號(hào)時(shí)，本安電源會(huì)迅速保護(hù)關(guān)斷，致使儀器發(fā)生間歇性供電中斷、設(shè)備重啟，嚴(yán)重會(huì)發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象，甚至擊毀傳感器。(4)nn系統(tǒng)通信方式不同于常規(guī)產(chǎn)品，它采用sdlc同步協(xié)議，據(jù)有良好的抗干擾性能，同時(shí)采用智能鎖相技術(shù)，可以有效慮除不同相位的隨機(jī)干擾，僅此一點(diǎn)就使系統(tǒng)占領(lǐng)了技術(shù)制高