時間：2022-03-15 17:18:20
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結(jié)合我校安全工程學院江蘇省實驗教學中心的現(xiàn)狀，建設煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控基礎實驗系統(tǒng)及教學科研一體化的開放實驗很有必要。開發(fā)一套可編程控制的教學實驗系統(tǒng)———PLC實驗教學模擬控制板及各種方便學生實驗操作的監(jiān)測監(jiān)控組件，著重培養(yǎng)學生的實踐能力，并給學生留有科研拓展的發(fā)揮空間，具有很好的適應性和擴展性，形成一套安全監(jiān)測監(jiān)控基礎知識學習與科研拓展訓練于一體的實驗平臺。實驗教學系統(tǒng)的開發(fā)應用不僅能豐富教師的教學手段，提高學生的學習興趣，提高教學效果，而且能夠為專業(yè)老師在復雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究提供實驗對象及實驗設備。通過建設基于光纖通信的PLC主從式站點通信實驗平臺，提高學生對監(jiān)控系統(tǒng)遠程通信的硬件組合及軟件編程能力;鑒于井下風電瓦斯閉鎖要求，建立基于PLC自動控制的局扇瓦斯超限斷電模型實驗系統(tǒng)，提高學生對監(jiān)控系統(tǒng)功能實現(xiàn)的認知和編程能力。整合調(diào)試實驗室已有的KJ90型煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，基于PLC遠程控制的煤礦井下避難硐室環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)，通過組合功能調(diào)試，提高學生設計監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的能力。
2課堂教學演示系統(tǒng)的開發(fā)與應用效果分析
安全監(jiān)測監(jiān)控這門課程是從事工業(yè)自動化、安全管理等行業(yè)人才所應具備的基礎控制技術(shù)的重要教學內(nèi)容。該課程任務是使學生掌握可編程控制器的基本組成和工作原理，理解工業(yè)控制網(wǎng)絡及現(xiàn)場總線技術(shù)，了解安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的組成，掌握可編程控制器的各種單元、規(guī)格，內(nèi)部繼電器及數(shù)據(jù)區(qū)，理解其通信功能，能按照可編程控制器的設計步驟去分析和設計對應的控制系統(tǒng)。因為該課程的理論性和實踐性都很強，所以為了提高教學效果，在學習理論知識的同時，必須利用課堂教學演示系統(tǒng)提高教學效果，加強認知實踐能力的培養(yǎng)，以培養(yǎng)適合面向生產(chǎn)一線的高技能人才，滿足社會的需求。教學演示系統(tǒng)是為教學而設計，鑒于課堂教學的特殊性，其應該具有以下幾個特點:1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小巧，便于攜帶，操作方便，且可與可編程的PC機一塊置于實驗臺上，隨時進行編程和實驗。2)實驗裝置采用插頭和插座式的連接方式，硬件導線的連接十分簡易，在實驗室可以實現(xiàn)即插即用，不用任何工具即可進行實驗。3)突出教學實習、實驗裝置的實用性，具有模擬量和開關量多種輸入方式，設計了可以實現(xiàn)這兩種實驗的實驗模塊，簡單實用。4)具有很好的可擴展性。作為整個課堂教學演示系統(tǒng)的核心部分，PLC教學模擬控制板需要進行組裝，組裝過程中要遵循以下原則:1)接口的分布要合理，恰當。2)器件的布置要做到美觀，符合人們的使用習慣。3)在焊接的過程中要避免短路，使焊點之間保持一定的距離。該模塊在制作過程中，先把PLC、EM231、EM232固定在印刷板上，模塊和模塊之間通過電纜進行連接。在印刷板正面，通過導線將PLC及其擴展模塊各接口引到前面的接線柱上面，在印刷板底部，利用烙鐵將接線柱底部和排線插頭底部連接起來，在這個過程中，要確保接口的合理分布以及連接可靠，避免脫落、短路的情況出現(xiàn)，連接后的模塊示意圖如圖1所示。開關量輸入模塊作為實驗系統(tǒng)的主要部分，在組裝過程中除了要遵守一般的器件組裝原則之外，還要根據(jù)實驗的內(nèi)容和要求，合理布置器件在印刷板上的位置和間距，由于器件比較多，板子上空間有限，所以，在組裝的過程中要特別的注意。方法和PLC及其擴展模塊的組裝方法一樣，板子正面通過接線柱連接，板子底面用烙鐵把排線插頭和接線柱連接起來，組裝好的開關量輸入模塊如圖2所示。課堂教學演示系統(tǒng)在教學過程中提高了學生的學習興趣，課堂教學演示系統(tǒng)有多種輸入輸出方式，實驗效果明顯，便于觀察，可以增強同學們學習的積極性，將枯燥的專業(yè)課教學轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃频摹鞍咐虒W”。課堂教學演示系統(tǒng)還可以實現(xiàn)的實驗內(nèi)容豐富多樣，學生可以根據(jù)不同的實驗要求，利用不同的輸入輸出元件，編寫相應的控制程序，使理論學習與實踐操作緊密結(jié)合，提高學生的編程能力和創(chuàng)新思維能力，大幅度的提高學習效果。
3完善課程設計的各個環(huán)節(jié)及整體的拓展訓練
課程設計是本科實踐教學的一個重要環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)和提高學生創(chuàng)新能力和綜合解決問題能力為目的，傳統(tǒng)的課程設計方式無法與自動化信息化技術(shù)的發(fā)展及社會需求發(fā)展相適應，為了提高學生的實踐能力，結(jié)合課堂教學的改革及開放實驗室的建設，培養(yǎng)學生理論與實踐相結(jié)合能力、工程設計能力、創(chuàng)新能力，完成工程師基本技能訓練。通過分析課程的課堂教學，提出挑戰(zhàn)性的設計題目、指導教師的主導作用及評分機制等教學內(nèi)容對課程設計的作用效果，構(gòu)建將多種教學元素與課程設計交匯融合的創(chuàng)新課程設計模式，對課程設計的各個環(huán)節(jié)進行全面改革和拓展。為了提高課程設計的教學實踐效果，具體通過以下幾個方面進行改革:1)加強課堂教學與課程設計的交匯融合，在課堂教學中間階段適時地把課程設計的題目、任務、要求等告知學生，通過課堂教學引導學生的創(chuàng)新思維，將課堂教學與課程設計融會貫通，使學生在課程設計時就有了充分的準備和認知，更能發(fā)揮學生的創(chuàng)新潛能。2)提高學生的創(chuàng)新思維能力，鼓勵學生大膽創(chuàng)新，在課程設計的每一個環(huán)節(jié)都要融入創(chuàng)新思想和意識，選題一定要具有前沿性和挑戰(zhàn)性，設計過程中要注重創(chuàng)新思維。教師在指導過程中要善于啟發(fā)、鼓勵學生，增加網(wǎng)絡信息資源的查閱量，切實通過課程設計提高學生的理論知識和實際工程的結(jié)合能力，為以后工作打下良好的基礎。3)教師在課程設計的指導過程中要做到因材施教，充分考慮學生間的個體差異及學習的層次基礎，分不同的難度系數(shù)對每一組學生安排課程設計題目，最大限度發(fā)揮每一位學生的潛能。4)改變課程設計的評分機制，打破對設計圖紙和設計說明書進行綜合評分確定總分的傳統(tǒng)方法，融入答辯式評分模式，最好能融入到設計的每個階段，激發(fā)學生的辯論思維能力，提高答辯權(quán)重，保證課程設計的創(chuàng)新性和應用性，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
4結(jié)論
通過井口監(jiān)控系統(tǒng)，操作人員在中控室中不但可以實時地監(jiān)測井口的關鍵參數(shù)，而且能夠隨時調(diào)用上位機記錄監(jiān)測的參數(shù)，然后利用該參數(shù)自動生成的曲線進行分析，甚至可以進行遠程關井操作。井口監(jiān)控系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)遠傳、視頻監(jiān)控、關井控制等功能，已成為高壓油氣井科學管理的重要工具。
系統(tǒng)配置
1關鍵數(shù)據(jù)監(jiān)測
對于高壓油氣井，關鍵參數(shù)通常包括氣井壓力、氣井溫度、套管壓力、管匯壓力、管匯溫度、地面安全閥壓力、井下安全閥壓力、水套爐溫度等[3]。加強關鍵參數(shù)的實時監(jiān)測，對油氣井的科學管理和合理開發(fā)具有重要意義。例如：觀察氣井壓力變化，有助于分析地層壓力變化情況，判斷油嘴是否刺大或出現(xiàn)沙堵現(xiàn)象；觀察管匯壓力的變化，有助于判斷集輸管道是否有堵塞或刺漏現(xiàn)象發(fā)生；觀察地面安全閥和氣井壓力，當壓力降低時，有助于提醒工作人員井口可能發(fā)生異常關井。
2數(shù)據(jù)采集
設備自動化系統(tǒng)中，PLC和RTU是應用最廣泛的兩種自動化控制產(chǎn)品。PLC功能強大、編程方便，主要用于工廠車間流水線的控制。RTU則是對傳統(tǒng)PLC在遠程和分布式應用的產(chǎn)品補充，更適用于現(xiàn)代化新興行業(yè)的分散監(jiān)控需求。在應用方面，PLC正常工作環(huán)境溫度0～50℃，而RTU－40～75℃，能夠在極端溫度環(huán)境中正常工作。在通訊配置方面，PLC通信接口及通信協(xié)議較單一，只適用于相對固定和統(tǒng)一的站內(nèi)控制系統(tǒng)，而RTU一般具備3～5個或更多的通信接口，可與其他不同種類設備相連，特別適用于SCADA系統(tǒng)。在存儲量方面，PLC提供的數(shù)據(jù)存儲空間只有幾十k字節(jié)，而RTU的存儲空間可達1～32M字節(jié)，遠大于PLC的存儲量。此外，RTU采用內(nèi)嵌式流量計算程序，可代替流量計算機，直接用于計量及存儲歷史記錄等，因此RTU更適用于井口數(shù)據(jù)采集[4]RTU在塔里木、克拉瑪依、長慶等國內(nèi)各大油氣田已得到廣泛應用。在油氣田管理上，RTU充分體現(xiàn)了油氣井自動化和生產(chǎn)分析設計工作有機結(jié)合的思路。其在提高信號傳輸可靠性、減輕主機負擔、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝費用及管道的敷設等方面得到了廣大用戶的肯定[5]。雅克拉凝析氣田目前采用的是ECHO公司的RTU產(chǎn)品，性能比較穩(wěn)定，能夠滿足井口安全生產(chǎn)需要[6]。
3通訊方式數(shù)傳電臺是較經(jīng)濟的無線通訊設備，但其通訊能力有限，最高傳輸速率19200bps，不能滿足大數(shù)據(jù)量傳輸需求[7]。無線網(wǎng)橋可達300M帶寬，可滿足常規(guī)數(shù)據(jù)傳輸量需求，但受外界因素影響較大，高山、磁場、沙塵天氣等均能對其造成影響，信號不夠穩(wěn)定。雅克拉凝析氣田開始使用的是數(shù)傳電臺，采用一主多從，輪詢方式與從站通訊，電臺型號為美國MDS2710，其最高傳輸速率19200bps，數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換時間7ms，接收靈敏度－111dBm。但隨著信息傳輸量的增大，特別是視頻信號的加入，數(shù)傳電臺已完全不能滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，逐漸被淘汰。目前雅克拉凝析氣田各井口均已實現(xiàn)電網(wǎng)和光纖覆蓋，采用ADSS光纜和先進的光端機，其帶寬可達千兆，能夠滿足各種信號的傳輸需求。
4液壓控制
柜液壓控制柜的設計需要與現(xiàn)場工況相符，雅克拉凝析氣田地處戈壁荒漠，冬寒夏熱，晝夜溫差大，因此對控制柜的各種性能和元器件的質(zhì)量提出了較為苛刻的要求。（1）高/低壓自動關井。當管道發(fā)生刺漏、爆裂、憋壓等情況時，管匯壓力超常變化，高/低壓關井功能可以自動切斷井口氣源，防止事態(tài)擴大。高/低壓自動關井功能一般由高低壓先導閥來實現(xiàn)[8-9]，通常安裝于井口匯管或液壓控制柜內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場實際應用情況，采用高/低壓先導閥完成自動關井存在3方面問題：①先導閥引壓管通常采用6.35mm或9.53mmtube管沿地溝敷設，管內(nèi)來自井口的氣液介質(zhì)在冬季凍堵后容易造成意外關井，需要對其進行伴熱保溫，然而在井口無交流電的情況下，伴熱較難實現(xiàn)。②先導閥是機械原理式結(jié)構(gòu)，若長期不動作，其內(nèi)部油干澀后容易卡死，當壓力異常時，可能造成關井失敗。③先導閥高、低壓力值不易修改，只有返廠才能準確設定，不方便使用。為此，雅克拉高壓油氣井已普遍采用報警設定器代替高/低壓先導閥來實現(xiàn)自動關井功能。K1、K2是報警設定器的兩個內(nèi)部繼電器，將兩個常閉點串聯(lián)接入回路，分別設置為管匯壓力高和低的關井值，當K1、K2任何一點斷開時，電磁閥均會失電關井。（2）自動補壓。液壓控制柜系統(tǒng)壓力降低時，必須及時為系統(tǒng)補充壓力，才能確保井口正常生產(chǎn)，否則會造成意外關井。系統(tǒng)補壓可由氣動泵或電動泵完成。雅克拉氣田井口開始采用的是氣動泵，氣源是影響裝置正常運行的關鍵因素?，F(xiàn)場存在以下兩方面問題：①采用氣瓶為氣動泵供氣，耗氣量較高，更換氣瓶頻率高，工人勞動強度大。②利用小型分離器對井口天然氣進行處理后為氣動泵供氣，但氣液分離不徹底，氣體含沙，控制柜內(nèi)元器件密封磨損嚴重，同時調(diào)壓閥節(jié)流后積液，冬季容易凍堵，使用效果不理想。為此，在各控制柜各氣動泵附近增加空壓機為氣動泵提供氣源，該方法安全可靠、易實現(xiàn)、投資少。小型空壓機功耗低、體積小、維護量少，能直接將空氣壓縮至3MPa。為減少控制柜的二次改動，雅克拉凝析氣田新增的液壓控制柜統(tǒng)一采用了電動泵作為系統(tǒng)動力源，進一步增強了系統(tǒng)可靠性。（3）遠程關井。這是高壓油氣井井控安全的一項必要措施[2，10]，由于井口距離遙遠，當下游天然氣處理廠出現(xiàn)事故或者集輸管道爆裂需要緊急切斷井口氣源時，采用遠程關井能在最短時間內(nèi)關閉井口。（4）火災關井。將液壓控制柜邏輯控制信號管道延伸到采氣樹上方，在末端安裝易熔塞。當發(fā)生火災時，易熔塞受高溫熔化快速泄壓，從而自動關井[9]。（5）就地關斷和現(xiàn)場復位。液壓控制柜必須具備就地關斷和現(xiàn)場復位功能，當執(zhí)行遠程關井后，操作人員必須到現(xiàn)場進行手動復位，方能開井，否則不利于安全生產(chǎn)，容易引發(fā)二次事故。（6）蓄能和溢流。雅克拉氣田地處南疆戈壁，晝夜溫差大，液控柜系統(tǒng)壓力隨氣溫升降變化明顯，在系統(tǒng)管路上安裝蓄能器和溢流閥能減弱氣溫對系統(tǒng)壓力造成的影響，同時能降低泵的啟動頻次，延長使用壽命。
5視頻監(jiān)視
采用視頻監(jiān)控技術(shù)能直觀地觀察到井口生產(chǎn)狀況，監(jiān)控井場進出的人員和車輛，利于保護油田物資，更重要的是能及時發(fā)現(xiàn)井口出現(xiàn)的刺漏、爆炸等事故。
6輔助設施
液壓控制柜和RTU設備露天放置，液壓控制柜內(nèi)各類精密控制閥密封件受氣溫影響，冬冷夏熱，極易損壞。系統(tǒng)壓力隨早晚溫差升降幅度大，一旦自動補壓系統(tǒng)失效，容易造成意外關井。RTU裝置受沙塵和雨雪侵襲，壽命嚴重縮短?？紤]到惡劣氣候?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)造成的諸多影響，雅克拉氣田各井口為監(jiān)控裝置增建了儀表間，并配備電暖氣和空調(diào)，達到了密閉和恒溫效果。不但提高了裝置運行的穩(wěn)定性，也延長了設備的使用壽命，極大降低了監(jiān)控裝置的維修維護工作量。
【關鍵詞】電力信息安全；監(jiān)控；安全隱患；電網(wǎng)
數(shù)字化時代的到來，對電力信息系統(tǒng)服務服務功能的不斷完善產(chǎn)生了深遠的影響，一定程度上擴大了電力企業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。與此同時，隨著電力信息系統(tǒng)運行中所承載信息量的不斷加大，電力信息安全能否得到有效的保障，影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，需要采取科學的監(jiān)控方法，實現(xiàn)電力信息系統(tǒng)長期運行中的實時監(jiān)控，確保所有電力信息安全性。
1電力信息安全基本組成架構(gòu)分析
電力信息安全所關注的是所有電力信息的安全有效性，并嚴格遵循信息保密性、可用性、完整性及可控性原則，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行。實現(xiàn)這樣的發(fā)展目標，需要明確電力信息安全基本組成架構(gòu)，最大限度地滿足電力系統(tǒng)安全運行的多樣化需求。當前電力信息安全基本組成架構(gòu)包括：①電力信息流結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的存在是為了確保各項電力業(yè)務的順利開展，確保了電力信息的安全傳遞；②性能可靠的電力信息網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。通過專用網(wǎng)絡與公用網(wǎng)絡配合使用電力信息網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的合理設置，可以保障電力信息安全，確保了電力網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)的有效結(jié)合；③完善的電力信息安全預防與保護體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的設置與不斷完善，實現(xiàn)了電力信息系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的科學劃分，為電力信息安全策略的制定提供了重要的參考依據(jù)，也為電力信息系統(tǒng)的安全運行打下了堅實的基礎。
2電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建要點分析
電力信息安全監(jiān)控水平的提升，依賴于安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建，從而實現(xiàn)電力信息系統(tǒng)運行及電力信息傳遞的實時監(jiān)控。同時，隨著電力企業(yè)業(yè)務量的不斷加大，對電力信息安全管理提出了更高的要求，需要注重電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建，明確系統(tǒng)的主要功能及相關的支撐技術(shù)。
2.1安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能
電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括：確保所有信息化設備的完好性；實時監(jiān)控信息化監(jiān)控系統(tǒng)運行，了解其安全狀況。通過在線監(jiān)視的方式，有利于提升電力信息化設備的安全管理水平，促使信息化系統(tǒng)長期處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，優(yōu)化資源配置的同時保持系統(tǒng)良好的安全性。具體表現(xiàn)在：①對所有電力信息化設備進行安全管理。在這種管理方式的作用下，可以實時地監(jiān)視信息設備的運行狀態(tài)，合理配置各種信息設備，并對設備進行維護與升級；②對系統(tǒng)運行進行實時安全管理。通過對信息系統(tǒng)運行狀況了解，可以有效的應對各類突發(fā)事件，促使系統(tǒng)中存在的問題能夠得到及時處理。在這種安全管理模式中，系統(tǒng)運行信息采集中是以網(wǎng)絡節(jié)點為單位，能夠?qū)Ω黝惏踩录M行實時響應，可以顯示出系統(tǒng)的運行狀態(tài)；③離線狀態(tài)下進行安全性分析，促使其中的安全數(shù)據(jù)能夠得到分析與處理，逐漸形成完善的安全機制，并獲得安全評估報告；④對用戶、系統(tǒng)日志、安全制度等進行日常管理，并通過安全監(jiān)控中心對下級電力信息安全進行檢查與評估。
2.2安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)
電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)服務功能的不斷完善及服務范圍的擴大，對各類技術(shù)有著較強的依賴性。因此，需要了解該監(jiān)控系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)。這些技術(shù)包括：①面向?qū)ο蟮母咝Ч芾斫M織技術(shù)。通過對電力信息系統(tǒng)中各對象特征的深入分析，可以進行高效管理；②適用范圍廣的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)。在該技術(shù)在支持下，可以提高電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)運行效率；③電力信息化設備管理技術(shù)。將設備內(nèi)部或者外部與計算機相連，能夠在標準協(xié)議支持下確保各設備的安全使用；④確保各廠商產(chǎn)品信息共享的安全管理適配器技術(shù)。
3電力信息安全分析
為了提高對電力信息安全的正確認識，需要構(gòu)建相關的模型對電力系統(tǒng)安全事件可能造成的影響進行分析，從而為電力信息安全控制提供保障。構(gòu)建模型進行電力信息安全分析時，需要從這些方面入手：①確定所有信息安全事件可能影響電力系統(tǒng)安全的集合；②對電力信息安全隱患相關性進行分析，大致確定各類安全事件可能發(fā)生的概率；③通過信息安全事件結(jié)合及安全隱患相關性分析，確定信息安全事件權(quán)重。
4結(jié)束語
綜上所述，合理設置電力信息安全基本架構(gòu)，構(gòu)建可靠的電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)，可以確保電力信息安全，增強電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。因此，未來電力信息系統(tǒng)構(gòu)建中應充分地考慮電力系統(tǒng)正常工作的具體要求，注重電力信息安全分析，靈活運用信息技術(shù)及專業(yè)技術(shù)手段保持電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)運行良好性，促使其中存在的問題能夠得到高效處理。
作者:林康 單位:首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院
參考文獻
[1]余勇，林為民.基于等級保護的電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)的設計[J].計算機科學，2012（13）.
1.1頻率干擾與信號失真
變頻器產(chǎn)生的高次諧波會對電源及鄰近用電設備產(chǎn)生諧波污染，且與其他無線電電磁干擾一樣，諧波污染的方式包括傳導、電磁輻射及感應耦合等。其中傳導會對并聯(lián)的電氣設備產(chǎn)生干擾，而感應耦合則會與變頻器輸出線平行敷設的導線產(chǎn)生電磁耦合而形成感應干擾，電磁輻射則會干擾鄰近的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)設備。
1.2漏電流干擾
礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作環(huán)境體現(xiàn)出潮濕、煤塵大、空氣中含有腐蝕性氣體的特點，接線盒中或傳感器電子線路內(nèi)部包含大量的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)等，任何一處發(fā)生絕緣不良，即會導致漏電，尤其是傳感器的應用環(huán)境濕度較大，絕緣體絕緣電阻下降，漏電電流增加則會引起干擾。傳感器的主要作用是把被測物理量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，其包括敏感元件、轉(zhuǎn)換電路、測量電路、輔助電源等部分，而傳感器在進行非電量向電量的轉(zhuǎn)換過程中，測量電路本身會成為一個放大器，實際檢測時，漏電流會對檢測精度產(chǎn)生影響，特別是漏電流進入測量電路的輸入級時，影響會更加嚴重。
2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)干擾防治策略
2.1提高選型的合理性
在進行煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)建的設過程中，由于相關技術(shù)標準中未明確抗干擾性能檢測的相關要求，也未取消快速斷電性能要求，所以一些廠家會把傳感器數(shù)據(jù)采集方法改成脈寬計時方法，以實現(xiàn)2s快速斷電，而改用脈寬計數(shù)法僅捕捉傳感器輸出信號的一個脈寬可能會帶來嚴重后果。為避免這一問題，一些監(jiān)控系統(tǒng)分站采用雙CUP設計，或者傳感器采用數(shù)字式串行碼傳輸方式，將實際應用過程中將頻率傳輸所致的各種不穩(wěn)定因素降至最低，因此在安全監(jiān)控系統(tǒng)選型過程中，抗干擾能力是一項重要考慮因素，以保證安全監(jiān)控系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。
2.2嚴格按照標準施工
線路間干擾可以通過屏蔽電纜的方法來消除或抑制，施工過程中嚴格按照相關標準要求執(zhí)行。井筒與巷道內(nèi)的通信、信號電纜要與電力電纜分開，分別掛在井巷兩側(cè)；如果井筒內(nèi)條件不允許，則通信與信號電纜必須與電力電纜保持0.3m以上距離；如敷設于巷道內(nèi)，則要與電力電纜保持至少0.1m以上距離，且敷設于上方。如果高低壓電力電纜必須敷設于巷道同一側(cè)，則電纜之間的距離至少保持0.1m；且高壓電纜與低壓電纜之間至少保持50mm以上的距離。吊掛纜線或者加大平行吊掛的纜線間距可有效降低干擾。此外，還可以合理運用信號屏蔽電纜，以消除線路間的干擾，全面改造主傳輸電纜，防止長距離信號在傳輸過程中受到干擾；如果巷道中使用變頻調(diào)速設備或者電磁干擾比較嚴重，也可以使用屏蔽電纜，不過需要注意屏蔽層的有效聯(lián)接與接地。
2.3合理設置分站位置
供電距離越長，供電能力就更弱，線纜間分布電容及分布電感也會隨之增加，從而對信號的傳輸產(chǎn)生直接影響。因此，傳感器與執(zhí)行器至分站之間的傳輸距離盡量控制在2km以內(nèi)；分站至傳輸接口、分站至分站之間的最大傳輸距離也要控制在10km以內(nèi)，但在實際系統(tǒng)建設中，往往存在傳感器至分站間距離大于采煤工作面順槽或掘進巷道長度的現(xiàn)實，無法滿足2km的規(guī)定值，并且分站之間、分站與接口之間的距離大于10km的情況也比較常見；此外，根據(jù)目前國內(nèi)安全監(jiān)控系統(tǒng)所用的移頻鍵控模式的主信號傳輸模式的特點，多數(shù)廠家在進行安全監(jiān)控系統(tǒng)設計時，其中分站間或分站到傳輸接口間的距離均在20km以上。針對上述情況，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)建設過程中，要盡量縮短傳感器到分站的距離，以有效對抗干擾；并保證系統(tǒng)設計供電電壓的穩(wěn)定性，纜線截面積要與相關標準相符，以提高信號傳輸?shù)臏蚀_性。
3結(jié)束語
關鍵詞：風險分析；風險監(jiān)控；安全管理；風險預警
隨著現(xiàn)代化科技和工業(yè)的發(fā)展，無論是機械智能還是人工流水作業(yè)線，都面臨著諸多的潛在安全風險。一旦發(fā)生安全事故，將造成不同程度的經(jīng)濟損失，甚至造成人員傷亡[1]。企業(yè)成于安全，敗于事故。任何一起事故的發(fā)生對企業(yè)而言都是不可挽回的損失。
1典型事故案例
例如自2016年以來發(fā)生的安全事故，1月16日美國休斯敦一家化工廠發(fā)生化學品儲存罐爆炸事故，造成1名工人當場死亡，3人因手臂骨折和暴露在化學物質(zhì)中受傷。1月27日凌晨，紹興市袍江經(jīng)濟開發(fā)區(qū)馬山鎮(zhèn)一家印染企業(yè)發(fā)生火災，紹興消防支隊第一時間調(diào)集多方力量，成功撲滅大火，將損失降到了最低。1月29日，位于山東濰坊市濱海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的山東海化集團有限公司純堿廠渣場北渣池護坡發(fā)生潰泄，大量液體堿渣泄漏。2月18日，眉縣金渠鎮(zhèn)教坊村四組一化工廠內(nèi)一輛拉運燃料油的油罐車裝油過程中突然發(fā)生閃爆，并引發(fā)大火，導致一死兩傷。2月28日，青島安裝建設股份有限公司2名工人，在對青島雙桃精細化工（集團）有限公司平度分公司苯胺黑車間更換氮氣緩沖罐內(nèi)的密封墊時，發(fā)生窒息事故，致一名工人死亡，一名受傷。僅2016年以來化工行業(yè)發(fā)生的大大小小的安全事故，達到了數(shù)十起，造成了極大的經(jīng)濟損失[2]。諸多血淚的實例沉痛的告誡了我們，為了有效的降低事故的發(fā)生，甚至預防事故的發(fā)生，必須對各類風險源進行明確的識別，不管是作業(yè)人員還是管理人員，都必須以安全責任為重中之重[3]。在基于以為的研究成果，利用計算機網(wǎng)絡計算手段，使得化工企業(yè)的風險監(jiān)控和管理有了更進一步的發(fā)展。使得安全生產(chǎn)實現(xiàn)以“預防為主，安全第一”的根本方針，對企業(yè)安全管理提供良好的指導。
2化工企業(yè)風險分析
2.1風險與風險率風險是人類從事生產(chǎn)勞動行為過程潛在的不安全狀態(tài)，在這種狀態(tài)下勢必存在的或大或小的風險，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件，風險失控，將直接產(chǎn)生安全事故，造成財產(chǎn)和人員生命損失[4]。風險的定義具有廣義和狹義之分，廣義的風險指的是任何風險的發(fā)生都具有一定的概率，且造成的損失都是不確定的，狹義的風險指的是出現(xiàn)事故造成的損失的期望值[5]?？梢杂墒?表達。=（,,LPHR）（1）式中，R為風險，H為危險，P為危險發(fā)生的概率，L為危險發(fā)生導致的損失。風險率是反應風險大小的指標，可以對風險進行量化評價，表示風險的嚴重程度。可以由式2表達。有了風險率的概念，可以更直觀的表述安全性。⋅=CPN（2）式中，N為風險率，P為事故發(fā)生的概率，C為事故的嚴重程度。2.2風險源識別。風險識別就是識別、發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)勞動過程中的危險源，通過調(diào)查分析，判定出哪些作業(yè)過程、作業(yè)區(qū)域存在危險性，并分析危險性質(zhì)和危險程度，從而有效的進行監(jiān)控和管理，使得危險源在一定的范圍內(nèi)不至于轉(zhuǎn)化為事故。分析過程和方法如下：（1）生產(chǎn)作業(yè)過程的相關資料的整理分析，設備裝置說明書、工藝參數(shù)、操作手冊等等；（2）設備裝置的資料，以及參與工藝過程的各類物料所發(fā)生的物理和化學反應，以及其產(chǎn)生的次類風險；（3）預估各類風險所造成的故事情況，分析其事故出現(xiàn)的可能性；（4）降低或減少風險的措施方案。
3風險管理與控制
3.1風險分類。按照風險產(chǎn)生原因區(qū)分為物理因素、化學因素、人為因素和潛在二次危害。3.2管理與控制?；谟嬎銠C網(wǎng)絡的應用模式下，以C/S（客戶端/服務器）系統(tǒng)，建立風險分析、風險評價、風險監(jiān)控、風險管理和預警的構(gòu)架系統(tǒng)。能實現(xiàn)如下功能：（1）風險信息采集；（2）風險識別判斷；（3）風險等級劃分；（4）安全指令的；（5）風險預警圖標打印；（6）管理對策措及實施情況反饋；（7）其它安全服務?；谝陨舷到y(tǒng)建立了風險監(jiān)控與安全管理預警系統(tǒng)平臺，在提高管控水平、使得管控達到目視化管理的水平，能良好的生成圖標，對各類風險進行實時的分析，對整個系統(tǒng)設備都具有更良好的整體化評價分析。同時使得風險控制與安全管理有機結(jié)合起來，使得網(wǎng)絡系統(tǒng)更加貼近于實際應用。
4結(jié)語
通過對近年來化工企業(yè)實際的重大事故分析后發(fā)現(xiàn)化工企業(yè)安全情況不容忽視。對化工企業(yè)的風險和風險率分析，建立了相應的評價公式，更為直接量化的評價風險?；贑/S建立網(wǎng)絡化的風險分析管控平臺，應用于實踐效果良好。
作者:王雄 單位:新疆圣雄氯堿有限公司
參考文獻：
[1]張婧肄.國內(nèi)化工企業(yè)安全評價方法的選擇[J].化工管理,2016(19):147-148.
[2]焦文雅.化工企業(yè)安全事故原因分析及預防措施探討[J/OL].科技展望,2015(27):72.
[3]李繼賓.化工企業(yè)安全管理的重要性[J].化工管理,2015(22):115.
1.1監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)人員安全意識單薄
一方面，煤礦企業(yè)內(nèi)部的管理體制不健全，思想教育宣傳工作不到位，對職工的物質(zhì)和精神生活關心程度低，尤其是對于公職人員思想政治工作放松等等。企業(yè)和家庭沒有營造有關安全生產(chǎn)的氛圍以及政府對安全教育的監(jiān)管和投入有待加強；另一方面，煤礦工作人員安全意識薄弱，沒有將“安全第一”這根細弦繃緊，在實際的工作中總是存在僥幸心理、投機取巧的心理，圖省事，不想麻煩，貪近利，而且有些老員工認為自己已工作多年，有著豐富的經(jīng)驗，居功自傲，不將企業(yè)的管理放在眼里，習慣對待新問題，不按照嚴格的操作流程辦事，無視全部知識和操作技能，這是造成事故發(fā)生的一個重要因素。
1.2安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設備落后
系統(tǒng)的主要傳感器，如甲烷傳感器，在經(jīng)過多年的技術(shù)完善，穩(wěn)定性和實用性已有了大的改善，，但是在實際的應用中還是出現(xiàn)了許多問題。如：在井下瓦斯涌出量大的情況下黑白元件反復被有害氣體沖擊，造成了零點漂移并使其催化性能降低，黑白原件加速衰老，抗高能沖擊沖擊性變差造成了原件使用壽命低、穩(wěn)定性差、誤差率較高等現(xiàn)象：抗中毒性能差；載體催化元件制作工藝較低。例如：前幾年對福州煤礦監(jiān)測系統(tǒng)的排查中發(fā)現(xiàn)，其使用的是我國第一批KJ系列監(jiān)控系統(tǒng)，由多家科研單位開發(fā)，其數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，也是有不同企業(yè)和機構(gòu)完成的，設備比較落后。
1.3安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的針對性較弱
監(jiān)測系統(tǒng)的安全性問題，雖然在理論上是一回事，但在實際的操作過程中會受到許多條件的限制，如地理環(huán)境、開采的條件、巖力學性質(zhì)、開采的工藝等因素的影響，因而對煤礦安全監(jiān)控檢測的分析要實現(xiàn)地域、地質(zhì)的針對性研究，難以實現(xiàn)對于監(jiān)測監(jiān)控的準確度，難以實現(xiàn)安全保證。例如山西煤田的地址結(jié)構(gòu)較為復雜，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為傾斜的薄煤層，穩(wěn)定性極差，使得山西煤田的開采量較低的情況，生產(chǎn)力只能打到5萬、6萬，但是按照相關產(chǎn)業(yè)的規(guī)定，每個礦井只能布置“一采兩掘”。為了應付上級的檢查，監(jiān)控點就設置在這個地方。在實際的操作過程中，由于開采條件較為惡劣，因而多個采礦工作面被隱蔽起來，但礦井恰恰在井下工作人員密集的地方因不符合相關規(guī)定而不布置監(jiān)控探頭，這使監(jiān)測系統(tǒng)的針對性沒有得到體現(xiàn)。
2煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的解決措施
2.1加強監(jiān)測監(jiān)控人員的安全意識
針對監(jiān)測監(jiān)控人員的自身素質(zhì)方面的缺陷，由于他自身原因和外部原因的存在，在實際的企業(yè)管理中，應對監(jiān)控方面進行嚴格的規(guī)定，明確職責，使每個工作人員樹立“安全大于天”的觀念，加強工作人員的崗前培訓，使他們掌握正確的操作規(guī)范，確保他們嚴格遵守這些規(guī)則，當然實際的培訓不僅包括理論培訓，還包括現(xiàn)實中的技能培訓，將理論結(jié)合實際，使監(jiān)測監(jiān)控人員提升安全意識。如：開展每周的思想教育課，宣傳安全思想；組織隊伍到工作者的家里了解他們的物質(zhì)和精神追求，使他們在實際的工作中不再擔心家里的一切，安心工作，免后顧之憂。
2.2建立監(jiān)控系統(tǒng)
由于我們的監(jiān)測監(jiān)控設備有其自身的弊端，因而我們運用現(xiàn)代技術(shù)，相應地建立一套監(jiān)控系統(tǒng)。派遣工作人員輪流值班，可以有效的提高工作效率，另外，我們要做好煤礦檢測設備及檔案的相關管理，時時關注設備的使用情況以便進行必要維護。設置專業(yè)的維修人員，定期對設備進行維修，確保監(jiān)控系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)并對煤礦的瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)進行記錄，繪制圖表，確保工作人員的生命安全。
2.3提高監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設備性能
設備既然落后，那安全性能就無法保證?？蒲袡C構(gòu)需研制高性能的瓦斯傳感器，尋找一種解決系統(tǒng)兼容性的途徑或指定相關的準有技術(shù)標準，對檢測系統(tǒng)的推廣意義重大；甲烷傳感器的安裝地點的環(huán)境濕度較大，建議每個礦井備用一個甲烷傳感器，而且必須定時檢測維修，進行干燥處理；巖巷破爆以后，傳感器應及時撤回，并且距離也有一定的規(guī)定，即不小于50米，避免爆破震動損壞傳感器；要定期擦拭風速傳感器橫桿，確保測量值的準確性。例如煤礦在用的監(jiān)控設備的原制作單位取得MA標志后，與礦長積極協(xié)商，制定方案，對系統(tǒng)進行改造，重點在于；一是統(tǒng)一采用顯示格式的系統(tǒng)軟件，二是如果配置穩(wěn)定性在15天以上的傳感元件或傳感器等關聯(lián)設備，嚴禁使用未經(jīng)國家授權(quán)的安全生產(chǎn)監(jiān)測機構(gòu)進行安全性的監(jiān)測。其工作在2016年之前完成，如果還有未取得新的MA標志的，就應該淘汰掉，在此之前，用系統(tǒng)的制造廠家繼續(xù)為煤礦廠提供備件因而設備的性能對其監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)十分關鍵，我們要提高創(chuàng)新精神，努力研發(fā)新的技術(shù)，生產(chǎn)新的產(chǎn)品和軟件，使這些更好的應用到煤礦的監(jiān)控工作中去，將那些落后的設備淘汰，新設備做好定期的監(jiān)測和維修工作，為安全監(jiān)測監(jiān)控工作提供保障。
3結(jié)語
煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在我國具有廣泛的應用空間，尤其是隨著我國政府部門對煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度不斷增加為煤礦安全生產(chǎn)提供了良好的發(fā)展契機，一是我國的政策環(huán)境不斷優(yōu)化。比如2010年國務院了《關于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》(國發(fā)[2010]223號），要求煤礦企業(yè)安裝監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；二是國內(nèi)煤礦數(shù)量比較多，對監(jiān)控系統(tǒng)的需求量比較大。截止到2013年我國對安全監(jiān)控系統(tǒng)的市場需求量將會達到15000套，市場總值約為35億，龐大的市場需求為煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)制造企業(yè)提供了良好的發(fā)展契機；三是我國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品種類越老越多，技術(shù)越來越先進。
2新時期煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題
雖然經(jīng)過近20多年的發(fā)展，我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)在不斷地完善，但是仍然存在不少問題：
2.1安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信傳輸速率比較低，系統(tǒng)響應時間過長
煤礦井下作業(yè)由于其環(huán)境惡劣、工作線路過長，導致安全監(jiān)控系統(tǒng)的布線距離過長，過長的線路影響了信號的傳輸速率，結(jié)果導致一旦發(fā)生危險信號，因為不能及時的反饋相應的信息而導致錯失最佳的補救時機。因此為保障信號的技術(shù)傳輸，一般我們普遍采取2400bps或者4800bps傳輸速率，一旦超過15千米的傳輸距離后，需要增加中繼器，但是這種方式無形之中會增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟費用支出，而且其運行效果也不明顯。
2.2傳感器的質(zhì)量不高
傳感器是監(jiān)控系統(tǒng)的核心部位，隨著近些年監(jiān)控產(chǎn)品的生產(chǎn)商增強了對監(jiān)控產(chǎn)品使用性能的研發(fā)力度，但是在傳感器的設計與應用方面仍然存在不少的問題，比如甲烷傳感器的壽命比較短、在使用性能上也存在過多的限制等。而且傳感器的生產(chǎn)質(zhì)量也不合格，其不能抵抗過高的沖擊力，煤礦安全監(jiān)控產(chǎn)品的傳感器主要是應用于井下作業(yè)，其在井下作業(yè)時經(jīng)常要受到各種巖石降落的沖擊，因此常常會發(fā)生因為沖擊力而導致傳感器損壞的現(xiàn)象。同時傳感器在復電之后的數(shù)字瞬間沖高的問題。
2.3監(jiān)控系統(tǒng)的狂干擾能力有待提高
由于煤礦井下作業(yè)常常會應用到大功率的設備，而這些設備所產(chǎn)生的電流磁場是非常大的，因此為保證監(jiān)控系統(tǒng)所呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)的準確性，需要監(jiān)控系統(tǒng)具有穩(wěn)定的抗干擾系統(tǒng)，但是在具體的實踐中，監(jiān)控系統(tǒng)的狂干擾系統(tǒng)非常的弱，常常會發(fā)生因為受到強大磁場的影響而導致傳輸數(shù)據(jù)的準確性不高。
3提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)安全運行的對策
3.1提高煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量
首先要提高安全監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)質(zhì)量。一是要積極研制具有高可靠性的分站、傳感器。以此提高監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。二是要大力推廣半導體氣敏甲烷傳感器。該類型的傳感器能夠提高系統(tǒng)的響應時間，并且能夠?qū)垢邼舛鹊臍怏w沖擊，提高監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命，為煤礦企業(yè)節(jié)省大量的經(jīng)濟費用。三是要實現(xiàn)數(shù)字信號傳輸功能。實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化傳輸功能，提高監(jiān)控系統(tǒng)的對信號的捕獲的靈敏度；其次增強監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的軟件系統(tǒng)。一是要制定統(tǒng)一的系統(tǒng)框架，規(guī)范通訊協(xié)議。當前我國監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在著通信不兼容的問題，導致煤礦企業(yè)不能實現(xiàn)對各個分礦監(jiān)控系統(tǒng)的集中化管理，因此需要我國相關的研發(fā)部門以及政府部門盡快出臺相應的規(guī)范制度，構(gòu)建具有統(tǒng)一標準的通信協(xié)議。二是發(fā)展具有全面監(jiān)測監(jiān)控功能的系統(tǒng)。目前煤礦企業(yè)使用的監(jiān)控產(chǎn)品主要是監(jiān)測環(huán)境安全參數(shù)，以此進行報警或者停電控制，但是其與煤礦安全監(jiān)測的要求還有很大的差距，比如在發(fā)現(xiàn)存在安全隱患時，沒有相應的做出最佳的救災指示等，因此要大力發(fā)展具有綜合型、全面型的監(jiān)控系統(tǒng)。
3.2提高監(jiān)控系統(tǒng)整體反應速度
AQ6201標準中對煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的響應時間要求是小于30s，在實驗室環(huán)境下測試或許都能達到標準要求，但在現(xiàn)場實際應用中，由于受到信號傳輸干擾，響應時間可能會遠超出30s。有的產(chǎn)品通過以太網(wǎng)網(wǎng)橋方式傳輸數(shù)據(jù)，表面上看鏈路數(shù)據(jù)達到百兆甚至千兆，但串口網(wǎng)橋的低速瓶頸制約了傳輸速度，而且以太網(wǎng)的非實時特性還可能造成比直接傳輸更加延時的后果。因此有必要對系統(tǒng)的傳輸模式做深入的研究，提高系統(tǒng)整體反應速度。
3.3加強對安全監(jiān)控人員的培訓
