時(shí)間：2022-04-10 10:54:56
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摘要：
剖析了我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，通過(guò)概述煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)的構(gòu)建以及對(duì)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、應(yīng)用實(shí)例的介紹，對(duì)通信技術(shù)在我國(guó)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)中的運(yùn)用前景進(jìn)行了探析。
關(guān)鍵詞：
通信技術(shù)；煤礦生產(chǎn)；系統(tǒng)；運(yùn)用
煤炭在我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)中占據(jù)舉足輕重的地位，提高煤炭的生產(chǎn)調(diào)度技術(shù)管理的水準(zhǔn)，成為保障煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。雖然通信技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中得到了比較好的應(yīng)用，但是在整個(gè)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)上仍然存在分散性、不連貫、不系統(tǒng)等缺點(diǎn)，不能通過(guò)運(yùn)用通信技術(shù)獲取相關(guān)生產(chǎn)信息，從根本上解決煤礦生產(chǎn)過(guò)程中所衍生的各項(xiàng)問(wèn)題。因此，目前亟需將通信技術(shù)運(yùn)用于我國(guó)煤炭生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)中去。
1通信技術(shù)在我國(guó)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)中的運(yùn)用前景探析
據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2014年煤礦等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域安全生產(chǎn)狀況進(jìn)一步好轉(zhuǎn)，煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)同比分別下降16.3%和14.3%，重特大事故同比分別下降12.5%和10.5%，連續(xù)21個(gè)多月沒(méi)有發(fā)生特別重大事故。說(shuō)明目前我國(guó)煤炭安全生產(chǎn)的形式呈現(xiàn)逐年好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，但是，當(dāng)與世界上其他國(guó)家的煤炭主產(chǎn)國(guó)相比較，我國(guó)仍有10倍的差距。深究其原因，一方面，我國(guó)煤炭地下開(kāi)采量占比高達(dá)95%之多，小煤礦占比多，災(zāi)害頻發(fā)，另一方面，煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)信息化程度不夠完善[1]。因此，我國(guó)亟需利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。隨著通信技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都受益良多，我國(guó)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理中的運(yùn)用起到不可忽視的作用。在煤礦的安全生產(chǎn)中，煤礦生產(chǎn)調(diào)度是核心工作。傳統(tǒng)管理模式中，電話是獲取各種生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的主要途徑，日常各資料統(tǒng)計(jì)匯總工作是以手工記錄為主，存在著工作瑣碎、信息傳遞不及時(shí)、誤差大、記錄方式不統(tǒng)一、不規(guī)范等缺點(diǎn)。基于通信技術(shù)構(gòu)建一個(gè)煤炭生產(chǎn)調(diào)度管理平臺(tái)則可以從根本上杜絕以上問(wèn)題。
1.1煤炭生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)利用VPN構(gòu)建一個(gè)煤炭企業(yè)的內(nèi)部加密網(wǎng)絡(luò)，廠礦領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)對(duì)整個(gè)VPN網(wǎng)絡(luò)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)行[1]。在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，各生產(chǎn)部門(mén)或者科室是相互連接，相互監(jiān)督的關(guān)系。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，計(jì)劃科、安監(jiān)科、通風(fēng)調(diào)度、綜采隊(duì)、掘進(jìn)隊(duì)和其他有關(guān)部門(mén)通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息共享，完成生產(chǎn)調(diào)度信息的各部門(mén)采集，獲取產(chǎn)量、掘進(jìn)進(jìn)尺、外運(yùn)、瓦斯抽采、煤炭洗選、安全情況通報(bào)等信息。其通信連接方式如下頁(yè)圖1所示[2]。
1.2系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介
1.2.1實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式上傳在保障煤礦日常安全生產(chǎn)、作業(yè)人員自身安全上，煤礦重大災(zāi)害預(yù)警技術(shù)的研發(fā)與推廣具有重要意義[3]。普遍應(yīng)用于各煤礦安全生產(chǎn)中的瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警與斷電系統(tǒng)等，在預(yù)警方面不能及時(shí)預(yù)警，不能滿足煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)安全性的保障。因此，提高煤礦生產(chǎn)的安全性非常迫切。而基于通信技術(shù)構(gòu)建的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)可以通過(guò)檢測(cè)，掌握各項(xiàng)安全信息，并匯總上報(bào)，以備管理人員及時(shí)作出反應(yīng)。各班次的生產(chǎn)開(kāi)采情況由采煤隊(duì)和掘進(jìn)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)本隊(duì)組上報(bào)數(shù)據(jù)；生產(chǎn)計(jì)劃由生產(chǎn)計(jì)劃科組織信息上傳；礦井安全動(dòng)態(tài)、通風(fēng)情況、瓦斯情況由安監(jiān)科統(tǒng)計(jì)上傳。
1.2.2優(yōu)化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方式按照一定的時(shí)間段如日、周、旬、月、年生成煤炭產(chǎn)量、掘進(jìn)進(jìn)尺、安全情況等數(shù)據(jù)，使各生產(chǎn)管理部門(mén)及時(shí)地掌握各項(xiàng)生產(chǎn)信息，對(duì)已經(jīng)存在的生產(chǎn)問(wèn)題進(jìn)行改善，同時(shí)也可以根據(jù)已有數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行不斷完善。
1.2.3合理分配各項(xiàng)資源煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)可對(duì)作業(yè)勞動(dòng)力，設(shè)備、雷管、炸藥的使用進(jìn)行合理調(diào)配，既保障了供應(yīng)，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)約生產(chǎn)，同時(shí)可保障煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性。
1.3煤礦生產(chǎn)調(diào)度信息的生成系統(tǒng)平臺(tái)可以根據(jù)各個(gè)單位填報(bào)的調(diào)度信息日?qǐng)?bào)表，全面系統(tǒng)地顯示出全礦的生產(chǎn)情況，相比傳統(tǒng)的記錄方式而言，查找方便，錯(cuò)誤率也大大降低[4]。各項(xiàng)數(shù)據(jù)清晰明了，對(duì)于有關(guān)部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)掌握相關(guān)的生產(chǎn)信息非常有意義，極大減少了信息處理者的工作量，也有助于對(duì)數(shù)據(jù)的分析和上報(bào)。
2利用通信技術(shù)構(gòu)建煤炭生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例解析
2.1生產(chǎn)管理調(diào)度系統(tǒng)中全礦井安全生產(chǎn)信息調(diào)用目前，通信技術(shù)在全礦井安全生產(chǎn)調(diào)度、避險(xiǎn)和應(yīng)急救援中得到較好的運(yùn)用。如，基于礦井無(wú)限傳輸衰減大、發(fā)射功率受限制、設(shè)備體積小、抗干擾能力強(qiáng)、防護(hù)性能好、電氣防爆、電源電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提出多基站礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，礦井移動(dòng)通信與應(yīng)急通信系統(tǒng)性能要求和方法，研制成功了基于WIFI的礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)等。這種技術(shù)的應(yīng)用，提高了井下人員與地面溝通聯(lián)系，及時(shí)解決生產(chǎn)等相關(guān)問(wèn)題。該信息可由安監(jiān)科進(jìn)行報(bào)送，保障礦井安全信息的及時(shí)通報(bào)、共享。
2.2生產(chǎn)管理調(diào)度系統(tǒng)中井下人員位置的監(jiān)測(cè)通信技術(shù)在全礦井安全生產(chǎn)調(diào)度中發(fā)揮著重要作用，不僅可以防止工作人員靠近危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)事故采取應(yīng)急救援，而且可以考察作業(yè)人員的出勤率等，為煤礦的安全生產(chǎn)調(diào)度提供了保障?；贕PS信號(hào)無(wú)法覆蓋全礦井，以及無(wú)線傳輸在礦井巷道的傳輸過(guò)程中衰減大等，通信技術(shù)已經(jīng)在煤礦井下人員位置探測(cè)系統(tǒng)中得到運(yùn)用。其技術(shù)要求體現(xiàn)在：識(shí)別卡與分站之間的無(wú)線傳輸距離應(yīng)大于10m；識(shí)別卡位移速度要大于5m/s；識(shí)別卡并發(fā)數(shù)量要大于80個(gè)；系統(tǒng)漏讀率要小于10-4；識(shí)別卡數(shù)量要大于8000個(gè)等等。其裝備要求體現(xiàn)在：將分站安置于每個(gè)人員出入井口、開(kāi)采重點(diǎn)區(qū)域出入口，以及以下盲巷等限制區(qū)域；為了準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)持卡人員的移動(dòng)情況，需設(shè)置2臺(tái)以上的分站或者天線，并且在巷道分支處設(shè)置分站或者天線。這種技術(shù)的應(yīng)用可以保障礦井的安全生產(chǎn)，利用生產(chǎn)管理部門(mén)和廠礦領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)跟進(jìn)人員位置信息，做到人員監(jiān)管實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，心中有數(shù)。
2.3通信技術(shù)在煤炭安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用目前，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中被使用的煤礦供電、排水檢測(cè)系統(tǒng)，膠輪車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)等，充分保障了井下作業(yè)人員的人身安全，有效減少和避免了安全事故的發(fā)生，在減少事故發(fā)生率、生產(chǎn)工人死亡率、百萬(wàn)噸死亡率等方面發(fā)揮著重要作用。各項(xiàng)信息的及時(shí)報(bào)送提高了生產(chǎn)效率，有助于相關(guān)管理人員根據(jù)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行合理判斷和決策，保障廠礦生產(chǎn)的安全進(jìn)行。
作者：李贊 單位：潞安集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司夏店煤礦
摘要
平煤股份八礦通信系統(tǒng)是以程控集成平臺(tái)為核心，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)（有線電話網(wǎng)、無(wú)線電話網(wǎng)、擴(kuò)播電話網(wǎng)、擴(kuò)音廣播網(wǎng)、人員定位網(wǎng)）、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了在調(diào)度室程控調(diào)度操作臺(tái)的統(tǒng)一調(diào)度指揮，為礦井的安全高效生產(chǎn)提供了有力的通信保障。
關(guān)鍵詞
程控電話；擴(kuò)音電話；程控集成平臺(tái)；通信系統(tǒng)
平煤股份八礦作為中國(guó)平煤神馬集團(tuán)主力生產(chǎn)礦井之一，井下設(shè)備復(fù)雜多樣、點(diǎn)多面廣戰(zhàn)線長(zhǎng)，給通信系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)造成很大困難。隨著開(kāi)采范圍的不斷擴(kuò)大，多工種聯(lián)合流水作業(yè)程度要求越來(lái)越高,加強(qiáng)礦井通信能力和覆蓋范圍、實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度有效協(xié)調(diào)，成為企業(yè)決策者關(guān)心的重要問(wèn)題。
1通信系統(tǒng)
平煤股份八礦通信系統(tǒng)采用KTJ119型礦用數(shù)字程控調(diào)度系統(tǒng)，支持電話門(mén)數(shù)720門(mén)，配置2臺(tái)工業(yè)級(jí)2048鍵觸摸屏鍵盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)，固話，長(zhǎng)途電話的一鍵呼叫，群呼、組呼、電話會(huì)議、三方通話等調(diào)度功能。配置300路KTA116型礦用電話安全耦合器；使用全通道在線數(shù)字錄音系統(tǒng)，對(duì)所有調(diào)度電話進(jìn)行實(shí)時(shí)錄音、回放、擴(kuò)音、查詢等功能；安裝4×12V100AH免維護(hù)蓄電池，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，保證斷電后72h內(nèi)不中斷通話。具備強(qiáng)拆、強(qiáng)插、緊急呼叫、群呼、組呼、多方通話、電話會(huì)議、錄音、監(jiān)聽(tīng)、轉(zhuǎn)接中通話、通話中轉(zhuǎn)接等強(qiáng)大的全網(wǎng)調(diào)度功能。平煤股份八礦通信系統(tǒng)包括有線電話、無(wú)線電話等通訊方式。八礦擴(kuò)播電話系統(tǒng)是八礦綜合自動(dòng)化信息化系統(tǒng)建設(shè)的一部分。主要分布在斜巷、皮帶沿線、大巷乘車點(diǎn)井口、綜采工作面等位置，目前為止共計(jì)安裝26臺(tái)網(wǎng)關(guān)，24臺(tái)高級(jí)話機(jī)，6臺(tái)程控免提電話、26臺(tái)音箱和167臺(tái)普通話機(jī)（包括采面擴(kuò)播電話36臺(tái)）。主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：（1）自動(dòng)化專業(yè)調(diào)度：目前八礦實(shí)現(xiàn)了皮帶、水泵、篩分樓儲(chǔ)裝運(yùn)的集中控制遠(yuǎn)程開(kāi)車，皮帶調(diào)度、篩分樓儲(chǔ)裝運(yùn)專業(yè)調(diào)度利用擴(kuò)播電話能實(shí)時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)溝通，做到統(tǒng)一指揮調(diào)度，減少和杜絕因設(shè)備故障停車而聯(lián)系不到現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員的情況。（2）自動(dòng)化集控：自動(dòng)化開(kāi)車過(guò)程中，擴(kuò)播電話起到打點(diǎn)和預(yù)警的功能。（3）現(xiàn)場(chǎng)溝通：現(xiàn)場(chǎng)維修、檢修過(guò)程中便于溝通交流、協(xié)調(diào)工作，減少因溝通不暢引起的不必要的麻煩。（4）宣傳、教育和通知：所有擴(kuò)播電話都集成在一個(gè)平臺(tái)上，系統(tǒng)可以設(shè)定一路或多路擴(kuò)音電話播音內(nèi)容和播音時(shí)間。通過(guò)定時(shí)播放新聞、通知和各種規(guī)章制度，起到宣傳教育和通知的作用。
2人員定位系統(tǒng)
八礦人員定位系統(tǒng)采用KJ250礦井人員管理系統(tǒng)，具有井下人員實(shí)時(shí)跟蹤定位、井下員工查詢、員工考勤管理、員工信息管理等功能，能夠?qū)Ξ?dāng)前井下人員的行程路線進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤定位，實(shí)時(shí)掌握員工的井下活動(dòng)、停留時(shí)間、分布等情況，對(duì)個(gè)人、集體的考勤進(jìn)行詳細(xì)查詢、分析和統(tǒng)計(jì)。
3“五網(wǎng)合一”的礦井通信系統(tǒng)集成方案
通過(guò)前期的建設(shè)和完善，八礦的通信系統(tǒng)形成了有線電話網(wǎng)、無(wú)線電話網(wǎng)、擴(kuò)播電話網(wǎng)、擴(kuò)音廣播網(wǎng)、人員定位網(wǎng)，這“五網(wǎng)”除有線電話網(wǎng)和無(wú)線電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互通之外，相互之間都是各自獨(dú)立、自成體系，造成資源的重復(fù)建設(shè)和浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)資源的共享，減少礦井通信系統(tǒng)的投入和維護(hù)成本，提高礦井通信和調(diào)度指揮效率，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，集團(tuán)公司提出了“五網(wǎng)合一”的礦井通信系統(tǒng)集成方案：以程控調(diào)度集成平臺(tái)為核心，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有有線電話網(wǎng)、無(wú)線電話網(wǎng)、擴(kuò)播電話網(wǎng)、擴(kuò)音廣播網(wǎng)、人員定位網(wǎng)的集成，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的相互聯(lián)絡(luò)和互動(dòng)；通過(guò)對(duì)各子網(wǎng)設(shè)備的規(guī)范和接口的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)“五網(wǎng)”集成后的礦井通信系統(tǒng)設(shè)備的集成化管理；通過(guò)集成，最大限度的融合現(xiàn)有的通信手段，為礦井安全生產(chǎn)、搶險(xiǎn)救援、調(diào)度指揮提供安全可靠和集成化的礦井通信系統(tǒng)平臺(tái)。但由于八礦人員定位系統(tǒng)的定位卡和基站不具備接收信息的功能，人員定位部分的集成暫不考慮。八礦基于程控集成平臺(tái)的煤礦通信系統(tǒng)的建設(shè)于2015年7月初正式完成并投入使用。系統(tǒng)主要由程控電話調(diào)度臺(tái)、程控交換機(jī)、SIP服務(wù)器、自動(dòng)應(yīng)答服務(wù)器、VOIP電話網(wǎng)關(guān)、程控免提電話等組成。系統(tǒng)通過(guò)SIP服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通訊、擴(kuò)音廣播、擴(kuò)播電話的集成，通過(guò)VOIP電話網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了不同廠家擴(kuò)音電話系統(tǒng)的集成，通過(guò)自動(dòng)應(yīng)答平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了人員定位系統(tǒng)的集成，完成了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)瓦斯超限自動(dòng)撥打調(diào)度電話的功能。該系統(tǒng)是基于IP語(yǔ)音交換的通信保障系統(tǒng)，系統(tǒng)以調(diào)度主控制臺(tái)、分控制臺(tái)為核心，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)播電話系統(tǒng)、擴(kuò)音廣播系統(tǒng)與調(diào)度中心的互聯(lián)互通。系統(tǒng)集成了華寧、華洋、大齊等品牌，采用127V供電，每部擴(kuò)播電話和擴(kuò)音廣播均安裝有可充電電池，經(jīng)井上下測(cè)試，可充電電池在斷電狀態(tài)下，能提供2h的供電，確保系統(tǒng)正常工作。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了煤礦通信系統(tǒng)的全覆蓋，包括斜巷、皮帶沿線、大巷乘車點(diǎn)井口、綜采工作面、掘進(jìn)工作面、井底車場(chǎng)、避難硐室、行人巷道、猴車沿線和作業(yè)地點(diǎn)等，具有定時(shí)廣播、多路廣播、分區(qū)廣播、人工呼叫自動(dòng)廣播、一鍵群呼、自動(dòng)播放、自主定制預(yù)案、錄音等功能，實(shí)現(xiàn)分區(qū)、分級(jí)廣播控制管理等控制功能，并且該系統(tǒng)部署靈活，易于擴(kuò)展。根據(jù)八礦自動(dòng)化建設(shè)的情況和“五網(wǎng)”的現(xiàn)狀，八礦對(duì)該系統(tǒng)的功能進(jìn)行了擴(kuò)展和應(yīng)用，把安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)納入到系統(tǒng)中來(lái)，實(shí)現(xiàn)了瓦斯超限自動(dòng)撥打電話報(bào)警功能，把礦井通信系統(tǒng)與綜合自動(dòng)化平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在綜合自動(dòng)化平臺(tái)內(nèi)部計(jì)算機(jī)麥克風(fēng)與有線電話、無(wú)線電話、擴(kuò)播電話和擴(kuò)音廣播之間的通訊功能。通過(guò)建設(shè)和集成，基于程控集成平臺(tái)的煤礦通信系統(tǒng)具備如下功能：（1）在程控平臺(tái)上增加【小靈通】、【擴(kuò)音電話】、【VOIP電話】和【緊急呼叫】界面，可通過(guò)程控電話調(diào)度臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)程控電話、小靈通、擴(kuò)播電話、擴(kuò)音電話、VOIP電話的統(tǒng)一調(diào)度指揮，可通過(guò)觸摸屏按鈕或者撥打電話實(shí)現(xiàn)對(duì)以上四個(gè)通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的直接呼叫；（2）實(shí)現(xiàn)了所有通訊設(shè)備（有線電話、無(wú)線電話、擴(kuò)音廣播、擴(kuò)播電話）的區(qū)域呼叫和一鍵呼。在緊急情況下,通過(guò)程控電話調(diào)度臺(tái)【緊急呼叫】界面實(shí)現(xiàn)對(duì)某一區(qū)域或全礦井區(qū)域內(nèi)的所有通話設(shè)備的區(qū)域呼叫或者一鍵呼叫；（3）通過(guò)集成和改造，將有線電話、無(wú)線電話、擴(kuò)音廣播、擴(kuò)播電話融為一體，實(shí)現(xiàn)程控電話系統(tǒng)與擴(kuò)音廣播系統(tǒng)、擴(kuò)播電話系統(tǒng)的互通，礦井任意一部程控電話都可以與網(wǎng)內(nèi)的擴(kuò)音電話進(jìn)行通訊；（4）采用原有的工業(yè)環(huán)網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了井下有線電話網(wǎng)的擴(kuò)展，結(jié)合擴(kuò)音廣播和擴(kuò)播電話，實(shí)現(xiàn)了通信系統(tǒng)在采掘頭面、皮帶、地面煤樓、大巷、斜巷軌道沿線、候車點(diǎn)等人員聚集點(diǎn)的全覆蓋；（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)視，當(dāng)瓦斯達(dá)到或超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，自動(dòng)應(yīng)答平臺(tái)自動(dòng)撥打調(diào)度電話通知報(bào)警，調(diào)度員可根據(jù)情況向?qū)?yīng)區(qū)域發(fā)出指令進(jìn)行調(diào)度指揮；（6）通過(guò)建立自動(dòng)應(yīng)答平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了通信系統(tǒng)與綜合自動(dòng)化信息化平臺(tái)的集成，專業(yè)調(diào)度員在綜合自動(dòng)化控制平臺(tái)上就可以實(shí)現(xiàn)麥克風(fēng)與任意電話的通訊，為綜合調(diào)度和高效生產(chǎn)提供了有效的手段。
4結(jié)語(yǔ)
平煤股份八礦通過(guò)建設(shè)、改造和集成，節(jié)省了投資，最大限度地利用了現(xiàn)有通信系統(tǒng)的資源，實(shí)現(xiàn)了“有線電話網(wǎng)、無(wú)線電話網(wǎng)、擴(kuò)播電話網(wǎng)、擴(kuò)音廣播網(wǎng)、人員定位網(wǎng)”五網(wǎng)合一，系統(tǒng)利用先進(jìn)的技術(shù)，基于程控集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了煤礦通信系統(tǒng)的擴(kuò)展和完善，為礦井的安全高效生產(chǎn)提供了有力的保障。
作者：付耀杰 陶建平 李軍鴻 單位：平頂山天安煤業(yè)股份有限公司
1煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1.1煤礦自動(dòng)化技術(shù)煤礦自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展起始于20世紀(jì)60年代，繼電器是當(dāng)時(shí)主要的煤礦自動(dòng)化器件，當(dāng)時(shí)的煤礦自動(dòng)化也只是簡(jiǎn)單的開(kāi)停與閉鎖控制，而且控制器不但體積龐大，安全性與可行性也很差。20世紀(jì)70年代和80年代中期，晶體管與邏輯電路開(kāi)始的大量出現(xiàn)，它們的出現(xiàn)取代了繼電器成為主要的煤礦自動(dòng)化控制器件，它們的應(yīng)用使控制器的體積得到了大幅度的縮小，并且把控制器的功能改進(jìn)了。80年代末90年代初，開(kāi)始出現(xiàn)了單片機(jī)，由于單片機(jī)的運(yùn)算與控制能力都比較強(qiáng)，晶體管與邏輯集成電路控制系統(tǒng)很快被其取代，單片機(jī)成為了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心控制單元，這使得煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全性與可靠性都得到了大幅度的提升，煤礦自動(dòng)化控制與檢測(cè)系統(tǒng)才真正具有了實(shí)用功能。但這個(gè)時(shí)期形成的煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)還屬于獨(dú)立系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間不能進(jìn)行信息交換。簡(jiǎn)單的調(diào)制方式是其內(nèi)部信息傳輸?shù)闹饕绞?。直?1世紀(jì)初，隨著太網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了煤礦各專用監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息傳輸可以用高速信息網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸，總線傳輸技術(shù)也逐步成為各專用監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部之間信息傳輸?shù)闹饕绞剑咚傩畔⑼ǖ赖慕?，使煤礦各專用監(jiān)控子系統(tǒng)的集成與實(shí)時(shí)監(jiān)控得到了實(shí)現(xiàn)，使煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)化水平躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。
1.2礦井通信煤礦的生產(chǎn)指揮工作要想順利進(jìn)行，必須要做好礦井通信工作。由于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工序較多且作業(yè)地點(diǎn)分散，要想用一種通信系統(tǒng)和方式來(lái)把全礦覆蓋很難。按使用方式可把礦井通信大致分為固定通信與移動(dòng)通信，按通信覆蓋區(qū)域可把煤礦通信系統(tǒng)分為全礦井通信與局部礦井通信。防爆磁電電話是我國(guó)早期主要采用的礦井調(diào)度通信方式，隨著時(shí)代的發(fā)展礦用模擬程控調(diào)度通信系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)出來(lái)了，90年代時(shí)數(shù)字程控調(diào)度通信系統(tǒng)也開(kāi)發(fā)出來(lái)了，這時(shí)已經(jīng)幾乎能滿足礦井調(diào)度通信的需求。礦用透地通信系統(tǒng)、礦用泄露通信系統(tǒng)、礦用感應(yīng)通信系統(tǒng)、礦用載波通信系統(tǒng)、礦用小靈通通信系統(tǒng)以及礦用CD-MA通信系統(tǒng)是礦用移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要形式。其中應(yīng)急救災(zāi)時(shí)主要用到的通信系統(tǒng)是礦用透地通信系統(tǒng)，局部通信主要用到的通信系統(tǒng)是漏泄通信系統(tǒng)，感應(yīng)通信系統(tǒng)，礦用載波通信系統(tǒng)，全礦井無(wú)線通信主要用到的通信系統(tǒng)是礦用小靈通系統(tǒng)與CDMA通信系統(tǒng)。
2煤礦自動(dòng)化技術(shù)
2.1高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)、專用工業(yè)控制網(wǎng)、CEPON網(wǎng)以及MCIP系統(tǒng)是我國(guó)目前主要使用的高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。其中冗余工業(yè)以太網(wǎng)是我國(guó)煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的主要傳輸平臺(tái)，很多礦井都在使用。由于專用工業(yè)控制網(wǎng)的開(kāi)放性比較差，在我國(guó)只有幾個(gè)別的礦井在裝備使用，而礦用CEPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種新系統(tǒng)，視頻、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等信息都可以傳輸，其應(yīng)用前景十分廣闊。
2.2自動(dòng)化平臺(tái)軟件管控軟件和Web服務(wù)軟件是自動(dòng)化平臺(tái)軟件的兩種主要形式。管控軟件在控制層的管控服務(wù)器內(nèi)安裝，Web服務(wù)軟件在管理層的Web服務(wù)器中安裝，它們是煤礦自動(dòng)化控制的重要實(shí)現(xiàn)手段。
2.3局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化礦井局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化大致可以分為：安全監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、水泵自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度控制礦井機(jī)車系統(tǒng)、礦井?dāng)?shù)字化工業(yè)電視系統(tǒng)、工作面巷道監(jiān)控中心。
3煤礦通信技術(shù)
礦井有線通信主要使用的是礦井程控?cái)?shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)與工作面局部擴(kuò)音通信系統(tǒng)。隨著礦井大規(guī)模應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及IP語(yǔ)音通信技術(shù)的逐漸完善，礦井有線通信一個(gè)重要的發(fā)展方向便是礦井IP調(diào)度通信系統(tǒng)。人們還在不斷的探索和研究礦井移動(dòng)通信技術(shù)，礦用透地通信系統(tǒng)、礦用泄漏通信系統(tǒng)、礦用感應(yīng)通信系統(tǒng)、礦用載波通信系統(tǒng)、礦用小靈通通信系統(tǒng)、礦用CDMA通信系統(tǒng)等等。
4若干技術(shù)問(wèn)題
4.1完善與提高局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化技術(shù)已有多種高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案供煤礦自動(dòng)化控制選擇，影響煤礦自動(dòng)化正常運(yùn)行能否實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要因素已經(jīng)成為局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化，這主要是由于監(jiān)控量大、面廣、并且種類繁多是局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，要想使礦井自動(dòng)化系統(tǒng)更完善，這就需要各生產(chǎn)廠家不斷完善與提高自身的技術(shù)。
4.2開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度快速安裝式礦用光纜我國(guó)的礦井已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用光纜，但大巷是其主要應(yīng)用的地方，而在工作面上的應(yīng)用技術(shù)還不完善，這主要是由于工作面的生產(chǎn)條件更惡劣，易斷是普通礦用光纜的主要特點(diǎn)，一旦這種普通礦用光纜斷裂后很難修復(fù)。而工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)，頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的信息量都非常大，要求的信息傳輸速度高，更適合采用光纜傳輸，為了適應(yīng)礦井未來(lái)的發(fā)展需求，我們必須開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度快速安裝式礦用光纜。
4.3煤礦供電安全技術(shù)電參數(shù)測(cè)量以及各種保護(hù)功能是目前防爆開(kāi)關(guān)設(shè)備等供電設(shè)備主要具有的功能，他們一般都缺乏主動(dòng)分析故障與報(bào)警的功能，這就需要我們繼續(xù)在這方面加大研究力度，把井下變電所無(wú)人值守的整套設(shè)備爭(zhēng)取能夠開(kāi)發(fā)出來(lái)。
5總結(jié)
實(shí)現(xiàn)煤礦高效安全開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)之一便是煤礦自動(dòng)化技術(shù)，而礦井通信技術(shù)又是煤礦生產(chǎn)指揮必須具備的手段之一，歷經(jīng)幾代人的努力鉆研，開(kāi)發(fā)出了一系列這方面的產(chǎn)品，并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)中，但就目前煤礦企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，它們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)的需求，為了真正滿足這一需求，我們要不斷利用新技術(shù)，新手段完善與提高煤礦自動(dòng)化技術(shù)與通信技術(shù)，只有這樣才能保證我們煤礦企業(yè)的安全、高效生產(chǎn)。
作者：王博翰 單位：陜西陜煤黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦
1煤礦井下無(wú)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀
1．1TD－SCDMA無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀TD－SCDMA技術(shù)是ITU研發(fā)出的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)。其特點(diǎn)為上下頻段統(tǒng)一，能通過(guò)對(duì)時(shí)隙配置提供無(wú)線承載。TD－SCDMA無(wú)線通信技術(shù)可以支持勻速為8kb／s～2Mb／s的所有3G業(yè)務(wù)。TD－SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工模式，但是由于載波占用的寬帶為1．6MHz，TD－SCDMA系統(tǒng)提供的速率有一定的數(shù)據(jù)限制。目前，TD－SCDMA礦用通信系統(tǒng)采用BBU＋RRU方式，因沒(méi)有辦法直接使用太環(huán)網(wǎng)，當(dāng)某個(gè)中間RRU故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鏈上的RRU無(wú)法工作，維修、擴(kuò)容比較困難。
1．2WCDMA無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀WCDMA技術(shù)與TD－SCDMA都是ITU正式的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，該無(wú)線通信技術(shù)集CDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體，是一種系統(tǒng)容量大、抗干擾能力較強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。WCDMA與TD－SCDMA相比，技術(shù)較為成熟，并且發(fā)展空間大，在擴(kuò)頻的基礎(chǔ)上能夠獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，此外，還支持所有的3G業(yè)務(wù)。WCDMA作為產(chǎn)業(yè)鏈最為成熟的技術(shù)，不僅可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信功能，還能提供高速率數(shù)據(jù)和圖像傳輸功能。但其成本較高，使得多數(shù)煤礦企業(yè)望而止步。
2煤礦井下無(wú)線通信的技術(shù)難題
電磁波在礦井隧道中不能很好地進(jìn)行傳播這已是公認(rèn)的事實(shí)。一直以來(lái)，井下通信的技術(shù)難題是制約煤礦安全的重要因素之一，下面將從3個(gè)方面進(jìn)行論述。
2．1巷道的環(huán)境條件對(duì)電磁波的影響煤礦井下巷道一般比較狹窄，彎曲延伸，存在多個(gè)分支，且分布在不同的地下平面。巷道的截面寬度不同，且巷道四周為煤層，粗糙不平。這一特殊的傳播環(huán)境對(duì)電磁波的傳播特性產(chǎn)生重大影響。電磁波頻率對(duì)傳輸?shù)乃俣扔休^大的影響，巷道截面尺寸對(duì)電磁波傳輸也有影響，截面的尺寸與巷道內(nèi)電磁波頻率成正比。此外，礦井下有照明線、動(dòng)力線、鋼軌等縱向?qū)w，這些線路的存在都會(huì)對(duì)電磁波的傳輸產(chǎn)生一定的影響。
2．2井下環(huán)境機(jī)電噪聲干擾嚴(yán)重如今，井下作業(yè)機(jī)械化與自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，不可避免地會(huì)增加噪聲的強(qiáng)度，但是這一問(wèn)題并未引起人們的重視。通信技術(shù)中，噪聲是衰減和損耗通信質(zhì)量的又一個(gè)重要因素。機(jī)械設(shè)備的作業(yè)一般是24h不停歇，因機(jī)械設(shè)備自身配置量大，啟動(dòng)頻繁，所產(chǎn)生的電氣噪聲頻譜較寬。由于信號(hào)微弱會(huì)導(dǎo)致井下通信困難，噪聲問(wèn)題是井下移動(dòng)通信需解決的技術(shù)難題。
2．3接收點(diǎn)有用信號(hào)十分微弱無(wú)線電在井下的傳播可以被看作在一個(gè)特定的空間內(nèi)進(jìn)行，由于電磁波在傳輸?shù)倪^(guò)程中受到煤巖層及磁導(dǎo)率的影響，因而其傳播速度并不是恒定不變的。煤礦井下的管道由于表面比較粗糙，且分布不均，這些都會(huì)對(duì)電磁波的傳輸造成影響。對(duì)于某個(gè)接收點(diǎn)來(lái)說(shuō)，接受機(jī)本身信號(hào)微弱，在干擾之后很可能接收不到信號(hào)，這種特性的存在破壞了有用信號(hào)的傳輸，最終導(dǎo)致電磁波傳輸距離減低為數(shù)百米，從而使得井下通信非常困難。
3無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展方向———Femtocell技術(shù)的運(yùn)用
Femtocell是根據(jù)3G技術(shù)發(fā)展和無(wú)線技術(shù)寬帶化發(fā)展方向而推出的一種低功率、超小型化的移動(dòng)基站。它的運(yùn)用在一定程度上提高了煤礦井下的安全性。Femtocell通過(guò)IP協(xié)議將用戶最先具備的ADSL／LAN寬帶進(jìn)行線路連接，遠(yuǎn)端由專用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從IP網(wǎng)到無(wú)線網(wǎng)的連接，具備安裝便捷、能夠自動(dòng)配置、直接使用的優(yōu)點(diǎn)。
3．1Femtocell的技術(shù)優(yōu)勢(shì)Femtocell技術(shù)的運(yùn)用能夠最大范圍地覆蓋宏小區(qū)不能覆蓋的地方，可以減少來(lái)自宏小區(qū)基站的高功率開(kāi)銷并提高宏小區(qū)基站的性能。此外，輻射更低，手機(jī)電池也更耐用，這些優(yōu)勢(shì)都優(yōu)于其他無(wú)線通信技術(shù)。當(dāng)前在煤礦企業(yè)中，設(shè)備供應(yīng)商主要是將NodeB和RNC功能集成于一個(gè)接入設(shè)備的扁平化架構(gòu)，由于Femtocell網(wǎng)關(guān)的接口是Iu接口，扁平化架構(gòu)可以將SGSN／GGSN功能集成于Femtocell接入設(shè)備，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于符合下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，并在減少節(jié)點(diǎn)時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
3．2Femtocell的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)Femtocell技術(shù)采用的是小型化設(shè)備，可以隨時(shí)使用，并能夠維護(hù)系統(tǒng)安全，增強(qiáng)靈活性。系統(tǒng)內(nèi)部采用電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，無(wú)線通信能夠共享技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性大大提高，并能夠滿足設(shè)備的資源需求。Femtocell系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營(yíng)均衡，工作狀態(tài)較為穩(wěn)定。此外，F(xiàn)emtocell技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)用采用的是國(guó)際通用的通信標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)備可與終端設(shè)備兼容，并能夠與多家主流設(shè)備的制造商生產(chǎn)的用戶交換機(jī)進(jìn)行交換。
4結(jié)語(yǔ)
無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用極大地實(shí)現(xiàn)了地面對(duì)井下作業(yè)的監(jiān)測(cè)和管理，能夠有效地保障井下作業(yè)的安全。就無(wú)線通信技術(shù)在井下使用的現(xiàn)狀而言，無(wú)線技術(shù)與自動(dòng)化系統(tǒng)的深度融合還存在一定的發(fā)展空間，因而，應(yīng)當(dāng)不斷研究和實(shí)踐，使其更好地應(yīng)用在煤礦行業(yè)中。
作者：劉慶偉單位：中國(guó)神華神東煤炭集團(tuán)錦界煤礦管理處
一、煤礦井下調(diào)度管理存在的問(wèn)題
分析當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，在運(yùn)行過(guò)程中，存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：第一，調(diào)度系統(tǒng)的工作效率較低，針對(duì)現(xiàn)有的煤礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，受技術(shù)條件的限制，煤礦企業(yè)還不能充分利用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)加強(qiáng)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)的建設(shè)，導(dǎo)致出現(xiàn)界面不友好、無(wú)法實(shí)時(shí)查看信息，用戶操作困難，數(shù)據(jù)管理分散的現(xiàn)象，甚至調(diào)度管理中的信息出現(xiàn)重復(fù)記錄的現(xiàn)象。在煤礦生產(chǎn)中，由于煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)僅限于指揮部門(mén)使用，在沒(méi)有對(duì)調(diào)度信息進(jìn)行科學(xué)管理的基礎(chǔ)上調(diào)度部門(mén)所獲得的信息是不能被其他部門(mén)使用的，信息缺乏共享性，致使調(diào)度管理系統(tǒng)的使用效率低下。第二，缺乏完善的信息統(tǒng)計(jì)功能，由于調(diào)度信息缺乏共享性，這就給煤礦井下安全生產(chǎn)的決策分析帶來(lái)了一定的困難，例如在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)事故等情況不能及時(shí)得到統(tǒng)計(jì)和處理，其嚴(yán)重影響了系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中組織和協(xié)調(diào)作用的發(fā)揮，進(jìn)而影響了煤礦井下的安全生產(chǎn)。第三，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)調(diào)度臺(tái)賬和報(bào)表的實(shí)時(shí)生成，在煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)中，雖然實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理功能，但是，在調(diào)度管理系統(tǒng)中還沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)報(bào)表的功能。在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)調(diào)度臺(tái)賬和報(bào)表的實(shí)時(shí)生產(chǎn)不僅可以起到統(tǒng)計(jì)作用，也可以起到組織和協(xié)調(diào)作用，其中，生產(chǎn)調(diào)度日?qǐng)?bào)、煤礦井下生產(chǎn)值班情況表及掘進(jìn)工作面調(diào)度記錄等報(bào)表可以很直觀的對(duì)煤礦生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)決策分析。第四，無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)查看功能，由于圖形信息管理功能不全面，在現(xiàn)有的調(diào)度管理信息系統(tǒng)中，其只能實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)的圖形管理，而實(shí)時(shí)生成的動(dòng)態(tài)圖形在現(xiàn)有的調(diào)度管理系統(tǒng)中不能得到充分體現(xiàn)。在調(diào)度管理信息系統(tǒng)中，若采用無(wú)小型化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不僅成本高，設(shè)備體重大，也不具有支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能，因此，采用無(wú)線通信技術(shù)與安全生產(chǎn)管理調(diào)度系統(tǒng)，其可以有效滿足煤礦井下安全生產(chǎn)的需求。
二、建立基于TD-SCDM無(wú)線通信的調(diào)度管理系統(tǒng)
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)的應(yīng)用已受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)經(jīng)歷了終端主機(jī)方式到服務(wù)器方式的演變。并且在信息數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和處理上，也從封閉式逐步走向開(kāi)放時(shí)。由此可知，通信技術(shù)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，井下越來(lái)越多的電力設(shè)備、調(diào)度中心的信息資源共享及工作流程優(yōu)化的要求，為了有效滿足煤礦井下的安全生產(chǎn)要求，建立基于通信技術(shù)的調(diào)度管理系統(tǒng)，不僅可以確保煤礦安全生產(chǎn)，同時(shí)也是促進(jìn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。由于煤礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)在煤礦井下安全生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用，因此，利用通信技術(shù)來(lái)建立煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)，規(guī)范煤礦生產(chǎn)的調(diào)度管理，減少指揮人員的工作負(fù)擔(dān)，從而提高工作效率和精確度。
針對(duì)當(dāng)前煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題，在建設(shè)調(diào)度管理信息系統(tǒng)中，首先應(yīng)借鑒國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理信息系統(tǒng)進(jìn)行分析、研究，結(jié)合煤礦企業(yè)內(nèi)部的具體生產(chǎn)情況和實(shí)際需求進(jìn)行分析，將兩者有效結(jié)合，采用TD-SCDM無(wú)線通信技術(shù)，并結(jié)合煤礦企業(yè)現(xiàn)有的信息化平臺(tái)，提供語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)一體的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如圖1所示，通過(guò)利用通信技術(shù)與調(diào)度管理信息系統(tǒng)連接，其可以及時(shí)對(duì)井下生產(chǎn)進(jìn)行指揮，同時(shí)也可以及時(shí)進(jìn)行緊急情況的處理。采用TD-SCDM礦用無(wú)線通信與煤礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，其主要有以下特點(diǎn)：第一，具有先進(jìn)的無(wú)線管理功能，通過(guò)搭載無(wú)線視頻監(jiān)控和人員定位等數(shù)字化建設(shè)，指揮調(diào)度人員只需要通過(guò)語(yǔ)音、視頻進(jìn)行調(diào)度或召開(kāi)會(huì)議，則可以進(jìn)行通信與管理；第二，信息收集與分析功能，對(duì)掘進(jìn)隊(duì)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及井下各個(gè)環(huán)節(jié)的安全生產(chǎn)情況等基礎(chǔ)資料進(jìn)行收集，按照年、月、日對(duì)煤炭生產(chǎn)產(chǎn)量及安全情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)信息共享，及時(shí)地、有效地解決煤礦生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題；第三，資源合理分配功能，根據(jù)煤礦企業(yè)內(nèi)部的具體情況和煤炭生產(chǎn)需要合理分配勞動(dòng)力，對(duì)機(jī)電設(shè)備、配件、雷管等進(jìn)行檢查；第四，數(shù)據(jù)資料存儲(chǔ)、查詢功能，對(duì)收集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及相關(guān)資料以超文本的形式存在，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的煤礦安全生產(chǎn)；第五，可靠的冗余功能，煤礦生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)支持單板、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)級(jí)等三級(jí)冗余能力，在煤礦生產(chǎn)中，若某一環(huán)節(jié)或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，調(diào)度管理信息系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行主設(shè)備的倒換，以保證整合系統(tǒng)的正常運(yùn)行；第六，漫游功能，利用無(wú)線通信技術(shù)在煤礦井上設(shè)置多個(gè)基站，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)漫游和無(wú)縫卻換的功能，這樣系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)對(duì)煤礦井下的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以對(duì)各個(gè)基站的指揮調(diào)度人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)調(diào)度和漫游調(diào)度，該系統(tǒng)支持全局錄音功能；第七，多級(jí)調(diào)度功能，指揮調(diào)度人員只需權(quán)限設(shè)置，則可以實(shí)現(xiàn)上級(jí)調(diào)度臺(tái)對(duì)下級(jí)調(diào)度臺(tái)的調(diào)度，同時(shí)總調(diào)度臺(tái)可以對(duì)各分調(diào)度臺(tái)進(jìn)行調(diào)度，建設(shè)全網(wǎng)多級(jí)調(diào)度管理信息系統(tǒng)，以滿足對(duì)多用戶管理的需求。
三、結(jié)束語(yǔ)
煤礦井下生產(chǎn)是一項(xiàng)具有危險(xiǎn)性、施工環(huán)境惡劣的工程，為了實(shí)現(xiàn)煤礦井下的安全生產(chǎn)，建設(shè)煤礦生產(chǎn)調(diào)度管理信息系統(tǒng)是非常重要的。通過(guò)加強(qiáng)信息化建設(shè)，建立生產(chǎn)調(diào)度管理信息系統(tǒng)，使調(diào)度生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中起到組織、協(xié)調(diào)和指揮的作用，以保證煤礦安全生產(chǎn)，以促進(jìn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
作者：劉濤單位：神華神東煤炭集團(tuán)開(kāi)拓準(zhǔn)備中心生產(chǎn)指揮中心
一、WiFi技術(shù)下的煤礦井下應(yīng)急救援無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
所謂WiFi，其實(shí)就是一種現(xiàn)代化短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可以在一定范圍內(nèi)接入互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線電信號(hào)，也屬于一種無(wú)線相容認(rèn)證。WiFi其實(shí)是由WECA（無(wú)線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟）宣傳的業(yè)界術(shù)語(yǔ)。在迅猛發(fā)展的無(wú)線通信技術(shù)中，尤其是相繼出現(xiàn)的IEEE802,11g，IEEE802.11A等標(biāo)準(zhǔn)，WiFi逐漸成為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)稱謂。其應(yīng)急救援無(wú)線通信系統(tǒng)的主要組成部分，也就是其無(wú)線通信信道，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的WIFI鏈路中心節(jié)點(diǎn)FFD1，就可以把救援人員的控制命令進(jìn)行發(fā)送，直接發(fā)送到小車上的RFD采集終端。借助于WIFI技術(shù)的自組網(wǎng)功能，其新投放的節(jié)點(diǎn)會(huì)在其2個(gè)節(jié)點(diǎn)通信距離大于通信范圍之后，直接在WIFI網(wǎng)絡(luò)中加入，并成為其中間路由節(jié)點(diǎn)，通常對(duì)其通信鏈路產(chǎn)生延伸作用，對(duì)其正常運(yùn)行提供有效保證。之后會(huì)繼續(xù)將一些其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行投放，在對(duì)其鏈路進(jìn)行建立過(guò)程中，其救援前端的各種參數(shù)也會(huì)通過(guò)采集終端進(jìn)行傳送，救援中心就可以依照這些參數(shù)，對(duì)其具體的救援工作進(jìn)行合理的安排。
(一)煤礦急救通信結(jié)構(gòu)在煤礦井下發(fā)生災(zāi)害的時(shí)候，就需要立即將井下電力供應(yīng)全部切斷，其災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，所以，就結(jié)構(gòu)而言，救援通信系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括井下指揮中心、無(wú)線救援通信系統(tǒng)以及地面指揮中心3部分。具體救援系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，個(gè)人終端、井下指揮中心與中繼臺(tái)共同組成煤礦井下無(wú)線救援通信系統(tǒng)。就無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)而言，煤礦急救通信結(jié)構(gòu)屬于無(wú)線與有線通信共同結(jié)合的緊急救援系統(tǒng)。因?yàn)槊旱V井下有著非常特殊的巷道結(jié)構(gòu)，在具有局限性空間中進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的傳輸，所傳輸?shù)木嚯x接近地面。所以在進(jìn)行個(gè)人終端設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)功放模塊的增加來(lái)加大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離。此外，在井下指揮中心與個(gè)人終端間，依照現(xiàn)場(chǎng)需要，添置中繼臺(tái)。
(二)井下個(gè)人終端設(shè)計(jì)在煤礦井下，語(yǔ)音模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊、圖像采集模塊、液晶顯示模塊、WiFi模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、MCU處理模塊以及無(wú)線功放模塊等共同組成個(gè)人終端硬件。而且在國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中圖像采集模塊、語(yǔ)音模塊、液晶顯示模塊以及鍵盤(pán)輸入模塊等都部件都比較成熟，無(wú)需獨(dú)立性研究與開(kāi)發(fā)；我院已研發(fā)出環(huán)境參數(shù)采集模塊，而且在設(shè)計(jì)時(shí)，不必對(duì)MCU進(jìn)行單獨(dú)性使用。WIFi模塊以串口方式對(duì)煤礦井下環(huán)境采集參數(shù)信息進(jìn)行讀取，采用G-SPI，即SPI方式與凸顯采集、語(yǔ)音模塊進(jìn)行通信。采用GPIO中的IO接口與液晶顯示模塊、鍵盤(pán)輸入模塊進(jìn)行連接，采用RX、TX管腳與無(wú)線功放模塊進(jìn)行連接。具體設(shè)計(jì)圖如圖2所示。
(三)中繼臺(tái)設(shè)計(jì)在井下指揮中心與個(gè)人終端之間進(jìn)行中繼通道的構(gòu)建是中繼臺(tái)的主要作用，使其通信距離得以延長(zhǎng)，中繼臺(tái)通過(guò)雙WIFI芯片，定向天線與雙功放方案，通過(guò)定向天線能夠使其通信距離得以延長(zhǎng)。具體中繼臺(tái)設(shè)計(jì)圖如圖3所示。
(四)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)煤礦井下所采用的傳感器，例如CH4、O2、溫度以及CO等，其目前所采用的全部都是頻率信號(hào)輸出，通常是在200～1000Hz，其系統(tǒng)均需要先把各種傳感器全部都接入到監(jiān)控分站，隨后通過(guò)監(jiān)控分站向地面中心站進(jìn)行傳送，其不但會(huì)對(duì)設(shè)備成本進(jìn)行增加，同時(shí)在其數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，如果距離超過(guò)2KM，就會(huì)受到電磁干擾，增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。所以說(shuō)在其傳感器之中加上WIFI模塊，將之中的數(shù)據(jù)在WIFI網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行接入，這樣其數(shù)據(jù)就可以采用WIFI的形式進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)也能夠通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行發(fā)送。
(五)移動(dòng)數(shù)字視頻設(shè)計(jì)目前在煤礦井下其監(jiān)控系統(tǒng)即為在特定位置所安裝的攝像儀，那么針對(duì)這一情況，如果是采用WIFI方式則可以對(duì)其有效性進(jìn)行切實(shí)提高。比如說(shuō)膠帶巡檢攝像儀的應(yīng)用，就必須要借助于移動(dòng)視頻視頻進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其視頻圖像傳輸無(wú)線化對(duì)傳統(tǒng)同軸電纜、光纖圖像監(jiān)視受限制等等進(jìn)行了突破，其靈活性以及便利性更高。其中WIFI寬帶最高能夠達(dá)到300Mbit/s，其在高碼流、高寬帶以及高畫(huà)質(zhì)的音視頻中非常適用，同時(shí)還具有超強(qiáng)的抗干擾和抗衰落能力，其可以對(duì)視頻傳輸鏈路進(jìn)行有效滿足。
二、結(jié)語(yǔ)
在WIFI技術(shù)的煤礦井下應(yīng)急救援無(wú)線通信系統(tǒng)中，采用此設(shè)計(jì)方案，能夠保證通信距離在5KM。而且此系統(tǒng)在目前依舊處于安標(biāo)送審狀態(tài)?；赪IFI技術(shù)可用于各類型的煤礦井下災(zāi)害救援工作。研究與開(kāi)發(fā)煤礦安全監(jiān)控始終受到國(guó)家鼓勵(lì)與支持，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程中明確提出煤礦一定要有充足安全裝備。所以，基于WIFI技術(shù)必會(huì)得到政府的鼓勵(lì)與支持。
作者：姜文峰單位：天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司
1我國(guó)井下通信方式
多年以來(lái)，對(duì)于井下無(wú)線通信技術(shù)，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了許多試驗(yàn)。雖然研制出了一些井下通信設(shè)備，效果卻不理想，因此井下通信較地面通信發(fā)展緩慢。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的煤炭工業(yè)信息化水平低，裝備制造技術(shù)還很落后。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始組建煤礦井下計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，提出礦井生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)與管理系統(tǒng)相連接，從而實(shí)現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)集成設(shè)想。
1.1低頻導(dǎo)引通信
低頻導(dǎo)引通信工作在低頻段通常只有幾百千赫茲，其傳輸媒介為同軸電纜。每隔數(shù)百米需在電纜上布置一個(gè)輻射器，從而電波向電纜內(nèi)外輻射，最終實(shí)現(xiàn)煤礦井下通信的目的。通常情況下低頻導(dǎo)引通信信號(hào)覆蓋范圍為1km左右，在加接中繼器的基礎(chǔ)上，通信范圍可進(jìn)一步擴(kuò)大。優(yōu)點(diǎn):低頻導(dǎo)引通信系統(tǒng)造價(jià)低且簡(jiǎn)單實(shí)用。由于頻率低、電纜的傳輸損耗小(2～4dB/km)，故信號(hào)傳輸距離大。缺點(diǎn):由于低頻處人為噪聲很強(qiáng)，數(shù)據(jù)誤碼率高，可靠性低;波長(zhǎng)較大，導(dǎo)致天線收發(fā)信號(hào)效率低下，同時(shí)由于井下巷道的限制，所以天線規(guī)格就受到限制;且低頻導(dǎo)引通信為模擬通信方式，由于其頻率低，故不適合高速數(shù)據(jù)通信方式。
1.2動(dòng)力線載波通信
動(dòng)力線載波通信方式作為一種較早應(yīng)用于井下的通信方式，在煤礦井下控制、語(yǔ)音及信號(hào)監(jiān)測(cè)等方面都有廣泛應(yīng)用。其原理是利用礦井機(jī)車架空線或動(dòng)力電纜作為信道，將語(yǔ)音信號(hào)調(diào)成頻率為數(shù)萬(wàn)赫茲的載波通過(guò)信道進(jìn)行信號(hào)傳輸。優(yōu)點(diǎn):使用簡(jiǎn)單方便，借助于已有的電纜或者機(jī)車架空線，無(wú)需鋪設(shè)專用線路，是煤礦早期實(shí)現(xiàn)電機(jī)車移動(dòng)調(diào)度通信的主要手段。缺點(diǎn):煤礦井下機(jī)車架空線及動(dòng)力電纜分支較多，且由于各種機(jī)電設(shè)備的頻繁啟動(dòng)，不易使信道參數(shù)保持信號(hào)傳送需要的穩(wěn)定狀態(tài)，且架空線及動(dòng)力電纜載波頻率相對(duì)較低，架空線及動(dòng)力電纜的傳輸阻抗不易與通信機(jī)匹配。
1.3井下光纖通信技術(shù)
井下光纖通信技術(shù)是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。目前井下光纖通信技術(shù)已在不同領(lǐng)域發(fā)揮作用，在監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，光纖是僅次于語(yǔ)音通信的較為理想的高速信道。優(yōu)點(diǎn):其容量大、中繼距離遠(yuǎn)、防爆性能好、抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn):質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差，不適于井下特殊的工作環(huán)境;光纖光纜的彎曲半徑不能過(guò)小，在安裝過(guò)程中需要專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)。
1.4感應(yīng)通信技術(shù)
感應(yīng)通信是以普通金屬導(dǎo)體為媒介，通過(guò)移動(dòng)電臺(tái)與普通導(dǎo)體間的靜電耦合、電磁感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)通信的目的。具體做法是通過(guò)架設(shè)專用感應(yīng)線或利用巷道內(nèi)已有的導(dǎo)體(如電纜、管道、軌道等)進(jìn)行導(dǎo)波的通信方式。由于它自身與無(wú)線電相似，人們又把這種通信方式稱為“感應(yīng)無(wú)線電”，其通信方式與普通電臺(tái)十分相似。優(yōu)點(diǎn):價(jià)格低廉、構(gòu)成簡(jiǎn)單、無(wú)需中繼器且感應(yīng)線敷設(shè)簡(jiǎn)便。缺點(diǎn):感應(yīng)通信方式選擇較低傳輸頻率來(lái)減小傳輸衰減，但井下通信在低頻段的噪音較大，所以通信噪聲大，質(zhì)量不高;井下感應(yīng)線一般敷設(shè)在巷道壁旁，會(huì)使感應(yīng)信號(hào)發(fā)生較大損耗，從而影響實(shí)際傳輸距離。
1.5漏泄通信技術(shù)
漏泄通信技術(shù)的基本原理是人為地在同軸電纜的外導(dǎo)體開(kāi)孔、開(kāi)槽或采用疏織的方式破壞外導(dǎo)體的完整性，在巷道中起天線的作用，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)基站或電臺(tái)之間的可逆耦合，達(dá)到較好的通信質(zhì)量。具體做法為巷道中架設(shè)同軸電纜，等間距在電纜上開(kāi)槽孔，槽孔周圍可形成連續(xù)電磁波漏泄信號(hào)場(chǎng)，當(dāng)無(wú)線電信號(hào)在開(kāi)槽孔電纜上傳輸時(shí)，信號(hào)既可軸向傳播，又能沿徑向產(chǎn)生電磁波漏泄場(chǎng)漏泄信號(hào)場(chǎng)。優(yōu)點(diǎn):傳輸媒介為電纜，傳輸質(zhì)量高、抗干擾能力強(qiáng)、工作頻率高、頻帶寬、容量大，可滿足井下無(wú)線式的數(shù)據(jù)、圖像、話音的傳輸。缺點(diǎn):災(zāi)變事故發(fā)生時(shí)漏泄電纜可能被擠壓發(fā)生變形、斷裂、短路及中繼放大器的損壞都會(huì)造成系統(tǒng)的損壞，影響通信安全;在條件惡劣的采掘工作面及掘進(jìn)頭等地，無(wú)法架設(shè)電纜。
2國(guó)外井下通信方式
與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家礦井通信技術(shù)起步早、發(fā)展快，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟，已經(jīng)在安全、生產(chǎn)監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
2.1礦用小靈通
礦用小靈通是針對(duì)井下作業(yè)環(huán)境和安全作業(yè)要求研制的一種無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)有線、無(wú)線使用者的調(diào)度功能，井下手機(jī)與手機(jī)，地面與井下手機(jī)，調(diào)度電話與井下手機(jī)，地面固定電話與井下手機(jī)間均能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通話，還能根據(jù)實(shí)際需要對(duì)無(wú)線及固定用戶進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)、混合組網(wǎng)。美國(guó)UT斯達(dá)康公司于1995年率先設(shè)計(jì)制造了礦用小靈通通信系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)礦區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)與公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的匯接聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)移動(dòng)用戶、固定用戶的統(tǒng)一調(diào)度和指揮。
2.2分布式天線
分布式天線系統(tǒng)(DAS:DistributedAntennaSys-tem)是一個(gè)由分布于某個(gè)建筑物內(nèi)、專門(mén)用于提供無(wú)線室內(nèi)覆蓋的多個(gè)天線組成的網(wǎng)絡(luò)。這種系統(tǒng)既可以是有源系統(tǒng)，也可以是無(wú)源系統(tǒng)。一個(gè)無(wú)源DAS系統(tǒng)是一個(gè)由同軸電纜、耦合器和功分器(用于將RF信號(hào)分配給建筑物內(nèi)的各個(gè)天線)組成的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)源DAS系統(tǒng)使用的是漏泄同軸電纜，而不是離散天線。使用漏泄同軸電纜還是使用離散天線通常取決于建筑結(jié)構(gòu)和安裝條件。加拿大最先將分布式天線系統(tǒng)應(yīng)用到井下移動(dòng)通信服務(wù)，采用無(wú)線電調(diào)制/解調(diào)技術(shù)原理，工作頻段設(shè)置在851－891MHz(基站發(fā))和700－825MHz(基站收)，將天線布置在巷道中并以一定的間隔距離周期地排列，工作頻率為800MHz左右，利于電磁波在巷道中的傳播。此種通信方式適用于較長(zhǎng)直巷道的礦井，對(duì)于拐彎巷道多的礦井，則存在著通信盲區(qū)等問(wèn)題。
2.3透地通信方式
NicolaTesla在1899年就提出采用極低頻(ELF)電磁波，通過(guò)大地作為介質(zhì)進(jìn)行通信的假想，這是透地通信的最早理論構(gòu)想。2006年，美國(guó)研究人員提出了透地語(yǔ)音通信系統(tǒng)，構(gòu)建了雙路語(yǔ)音透地模型，提出了電磁干擾的容許性、限制的要求和透地深度范圍。國(guó)外研發(fā)的井下無(wú)線通信與急救系統(tǒng)(PED)是目前最先進(jìn)的透地通信系統(tǒng)，已應(yīng)用于井下急救。
3結(jié)語(yǔ)
在煤礦井下安全避險(xiǎn)系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)是不可或缺的六大系統(tǒng)之一，是礦井生產(chǎn)調(diào)度、安全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援的重要工具。與國(guó)外相比我國(guó)井下移動(dòng)通信系統(tǒng)及設(shè)備抗災(zāi)能力弱，在發(fā)生特大災(zāi)害后井下通信設(shè)施失效，無(wú)法與井下工人取得聯(lián)系，影響救援速度。井下通信是目前都在研究的課題，如中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐釗教授、山東科技大學(xué)李恒文教授，堅(jiān)信通過(guò)研究人員的不懈努力，更多高效的通信方式將廣泛應(yīng)用于礦井井下通信。
作者：王岳斌單位：潞安環(huán)能股份公司五陽(yáng)煤礦
1井下通信的要求
1．1井下通信功能上的多樣性
1)礦井生產(chǎn)調(diào)度人員在礦井通信系統(tǒng)中應(yīng)擁有相對(duì)的優(yōu)先權(quán)，擁有群呼、選呼、強(qiáng)插、錄音等功能，目的是及時(shí)指揮井下人員在災(zāi)變時(shí)撤離到安全區(qū)域內(nèi);在某些關(guān)鍵通信點(diǎn)上需具備自動(dòng)報(bào)警、雙向報(bào)警及緊急呼叫的功能，同時(shí)提高通信設(shè)備應(yīng)變能力。2)井下通信設(shè)備所處巷道狹長(zhǎng)且環(huán)境潮濕，因此要求井下通信系統(tǒng)須具備適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，且井下通信系統(tǒng)中的故障設(shè)備不影響其余非故障設(shè)備的正常工作。3)煤礦井下工作環(huán)境時(shí)常變動(dòng)，隨著井下通信設(shè)備可靠性的完善、成本的降低、通信質(zhì)量的提高，礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)將承擔(dān)主要救災(zāi)通信與生產(chǎn)調(diào)度的任務(wù)，故要求井下通信系統(tǒng)的信道容量足夠大。
1．2井下通信系統(tǒng)性能上的要求
1)在井下通信系統(tǒng)自身的通信效果比較理想的基礎(chǔ)上，井下通信設(shè)備要適應(yīng)井下惡劣環(huán)境、滿足礦井動(dòng)態(tài)生產(chǎn)的要求。同時(shí)，井下通信設(shè)備自身運(yùn)行過(guò)程不會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)造成不良影響。2)井下通信系統(tǒng)需滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通信設(shè)備移動(dòng)方便，能適應(yīng)采掘工作面等通信區(qū)域的變化，能在相關(guān)區(qū)域快捷、迅速地建立井下通信系統(tǒng)。3)井下用電設(shè)備較多，電磁輻射隨著用電設(shè)備的頻繁啟動(dòng)而大量產(chǎn)生，這對(duì)井下通信質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。因此要求在井下運(yùn)行的通信設(shè)備必須能適應(yīng)較差的信道條件且擁有較強(qiáng)的抗干擾能力。
1．3井下通信安全上的要求
1)煤礦井下空氣中含較多煤塵和可燃性氣體，極易發(fā)生礦井煤塵及瓦斯爆炸事故。故要求構(gòu)成井下通信系統(tǒng)的電氣設(shè)備、通信設(shè)備擁有本質(zhì)安全型級(jí)別的防爆功能。2)煤礦井下電源負(fù)荷大，電壓波動(dòng)一般在額定電壓的75%～100%之間，波動(dòng)范圍大，因此要求井下通信設(shè)備所用電源擁有較強(qiáng)適應(yīng)電壓波動(dòng)的能力，一旦發(fā)生事故，井下電網(wǎng)遭到破壞，要求備用電源應(yīng)維持不小于24h的正常工作。
2我國(guó)井下通信方式
多年以來(lái)，對(duì)于井下無(wú)線通信技術(shù)，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了許多試驗(yàn)。雖然研制出了一些井下通信設(shè)備，效果卻不理想，因此井下通信較地面通信發(fā)展緩慢。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的煤炭工業(yè)信息化水平低，裝備制造技術(shù)還很落后。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始組建煤礦井下計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，提出礦井生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)與管理系統(tǒng)相連接，從而實(shí)現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)集成設(shè)想。
2．1低頻導(dǎo)引通信低頻導(dǎo)引通信工作在低頻段通常只有幾百千赫茲，其傳輸媒介為同軸電纜。每隔數(shù)百米需在電纜上布置一個(gè)輻射器，從而電波向電纜內(nèi)外輻射，最終實(shí)現(xiàn)煤礦井下通信的目的。通常情況下低頻導(dǎo)引通信信號(hào)覆蓋范圍為1km左右，在加接中繼器的基礎(chǔ)上，通信范圍可進(jìn)一步擴(kuò)大。優(yōu)點(diǎn):低頻導(dǎo)引通信系統(tǒng)造價(jià)低且簡(jiǎn)單實(shí)用。由于頻率低、電纜的傳輸損耗小(2～4dB/km)，故信號(hào)傳輸距離大。缺點(diǎn):由于低頻處人為噪聲很強(qiáng)，數(shù)據(jù)誤碼率高，可靠性低;波長(zhǎng)較大，導(dǎo)致天線收發(fā)信號(hào)效率低下，同時(shí)由于井下巷道的限制，所以天線規(guī)格就受到限制;且低頻導(dǎo)引通信為模擬通信方式，由于其頻率低，故不適合高速數(shù)據(jù)通信方式。
2．2動(dòng)力線載波通信動(dòng)力線載波通信方式作為一種較早應(yīng)用于井下的通信方式，在煤礦井下控制、語(yǔ)音及信號(hào)監(jiān)測(cè)等方面都有廣泛應(yīng)用。其原理是利用礦井機(jī)車架空線或動(dòng)力電纜作為信道，將語(yǔ)音信號(hào)調(diào)成頻率為數(shù)萬(wàn)赫茲的載波通過(guò)信道進(jìn)行信號(hào)傳輸。優(yōu)點(diǎn):使用簡(jiǎn)單方便，借助于已有的電纜或者機(jī)車架空線，無(wú)需鋪設(shè)專用線路，是煤礦早期實(shí)現(xiàn)電機(jī)車移動(dòng)調(diào)度通信的主要手段。缺點(diǎn):煤礦井下機(jī)車架空線及動(dòng)力電纜分支較多，且由于各種機(jī)電設(shè)備的頻繁啟動(dòng)，不易使信道參數(shù)保持信號(hào)傳送需要的穩(wěn)定狀態(tài)，且架空線及動(dòng)力電纜載波頻率相對(duì)較低，架空線及動(dòng)力電纜的傳輸阻抗不易與通信機(jī)匹配。
2．3井下光纖通信技術(shù)井下光纖通信技術(shù)是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。目前井下光纖通信技術(shù)已在不同領(lǐng)域發(fā)揮作用，在監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，光纖是僅次于語(yǔ)音通信的較為理想的高速信道。優(yōu)點(diǎn):其容量大、中繼距離遠(yuǎn)、防爆性能好、抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn):質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差，不適于井下特殊的工作環(huán)境;光纖光纜的彎曲半徑不能過(guò)小，在安裝過(guò)程中需要專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)。
2．4感應(yīng)通信技術(shù)感應(yīng)通信是以普通金屬導(dǎo)體為媒介，通過(guò)移動(dòng)電臺(tái)與普通導(dǎo)體間的靜電耦合、電磁感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)通信的目的。具體做法是通過(guò)架設(shè)專用感應(yīng)線或利用巷道內(nèi)已有的導(dǎo)體(如電纜、管道、軌道等)進(jìn)行導(dǎo)波的通信方式。由于它自身與無(wú)線電相似，人們又把這種通信方式稱為“感應(yīng)無(wú)線電”，其通信方式與普通電臺(tái)十分相似。優(yōu)點(diǎn):價(jià)格低廉、構(gòu)成簡(jiǎn)單、無(wú)需中繼器且感應(yīng)線敷設(shè)簡(jiǎn)便。缺點(diǎn):感應(yīng)通信方式選擇較低傳輸頻率來(lái)減小傳輸衰減，但井下通信在低頻段的噪音較大，所以通信噪聲大，質(zhì)量不高;井下感應(yīng)線一般敷設(shè)在巷道壁旁，會(huì)使感應(yīng)信號(hào)發(fā)生較大損耗，從而影響實(shí)際傳輸距離。
2．5漏泄通信技術(shù)漏泄通信技術(shù)的基本原理是人為地在同軸電纜的外導(dǎo)體開(kāi)孔、開(kāi)槽或采用疏織的方式破壞外導(dǎo)體的完整性，在巷道中起天線的作用，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)基站或電臺(tái)之間的可逆耦合，達(dá)到較好的通信質(zhì)量。具體做法為巷道中架設(shè)同軸電纜，等間距在電纜上開(kāi)槽孔，槽孔周圍可形成連續(xù)電磁波漏泄信號(hào)場(chǎng)，當(dāng)無(wú)線電信號(hào)在開(kāi)槽孔電纜上傳輸時(shí)，信號(hào)既可軸向傳播，又能沿徑向產(chǎn)生電磁波漏泄場(chǎng)漏泄信號(hào)場(chǎng)。優(yōu)點(diǎn):傳輸媒介為電纜，傳輸質(zhì)量高、抗干擾能力強(qiáng)、工作頻率高、頻帶寬、容量大，可滿足井下無(wú)線式的數(shù)據(jù)、圖像、話音的傳輸。缺點(diǎn):災(zāi)變事故發(fā)生時(shí)漏泄電纜可能被擠壓發(fā)生變形、斷裂、短路及中繼放大器的損壞都會(huì)造成系統(tǒng)的損壞，影響通信安全;在條件惡劣的采掘工作面及掘進(jìn)頭等地，無(wú)法架設(shè)電纜。
3國(guó)外井下通信方式
與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家礦井通信技術(shù)起步早、發(fā)展快，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟，已經(jīng)在安全、生產(chǎn)監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
3．1礦用小靈通礦用小靈通是針對(duì)井下作業(yè)環(huán)境和安全作業(yè)要求研制的一種無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)有線、無(wú)線使用者的調(diào)度功能，井下手機(jī)與手機(jī)，地面與井下手機(jī)，調(diào)度電話與井下手機(jī)，地面固定電話與井下手機(jī)間均能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通話，還能根據(jù)實(shí)際需要對(duì)無(wú)線及固定用戶進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)、混合組網(wǎng)。美國(guó)UT斯達(dá)康公司于1995年率先設(shè)計(jì)制造了礦用小靈通通信系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)礦區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)與公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的匯接聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)移動(dòng)用戶、固定用戶的統(tǒng)一調(diào)度和指揮。
3．2分布式天線分布式天線系統(tǒng)(DAS:DistributedAntennaSys-tem)是一個(gè)由分布于某個(gè)建筑物內(nèi)、專門(mén)用于提供無(wú)線室內(nèi)覆蓋的多個(gè)天線組成的網(wǎng)絡(luò)。這種系統(tǒng)既可以是有源系統(tǒng)，也可以是無(wú)源系統(tǒng)。一個(gè)無(wú)源DAS系統(tǒng)是一個(gè)由同軸電纜、耦合器和功分器(用于將RF信號(hào)分配給建筑物內(nèi)的各個(gè)天線)組成的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)源DAS系統(tǒng)使用的是漏泄同軸電纜，而不是離散天線。使用漏泄同軸電纜還是使用離散天線通常取決于建筑結(jié)構(gòu)和安裝條件。加拿大最先將分布式天線系統(tǒng)應(yīng)用到井下移動(dòng)通信服務(wù)，采用無(wú)線電調(diào)制/解調(diào)技術(shù)原理，工作頻段設(shè)置在851－891MHz(基站發(fā))和700－825MHz(基站收)，將天線布置在巷道中并以一定的間隔距離周期地排列，工作頻率為800MHz左右，利于電磁波在巷道中的傳播。此種通信方式適用于較長(zhǎng)直巷道的礦井，對(duì)于拐彎巷道多的礦井，則存在著通信盲區(qū)等問(wèn)題。
3．3透地通信方式NicolaTesla在1899年就提出采用極低頻(ELF)電磁波，通過(guò)大地作為介質(zhì)進(jìn)行通信的假想，這是透地通信的最早理論構(gòu)想。2006年，美國(guó)研究人員提出了透地語(yǔ)音通信系統(tǒng)，構(gòu)建了雙路語(yǔ)音透地模型，提出了電磁干擾的容許性、限制的要求和透地深度范圍。國(guó)外研發(fā)的井下無(wú)線通信與急救系統(tǒng)(PED)是目前最先進(jìn)的透地通信系統(tǒng)，已應(yīng)用于井下急救。
4結(jié)語(yǔ)
在煤礦井下安全避險(xiǎn)系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)是不可或缺的六大系統(tǒng)之一，是礦井生產(chǎn)調(diào)度、安全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援的重要工具。與國(guó)外相比我國(guó)井下移動(dòng)通信系統(tǒng)及設(shè)備抗災(zāi)能力弱，在發(fā)生特大災(zāi)害后井下通信設(shè)施失效，無(wú)法與井下工人取得聯(lián)系，影響救援速度。井下通信是目前都在研究的課題，如中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐釗教授、山東科技大學(xué)李恒文教授，堅(jiān)信通過(guò)研究人員的不懈努力，更多高效的通信方式將廣泛應(yīng)用于礦井井下通信。
作者：王岳斌單位：潞安環(huán)能股份公司五陽(yáng)煤礦
本文作者：于長(zhǎng)波單位：河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院
我國(guó)煤礦領(lǐng)域無(wú)線通信市場(chǎng)近年來(lái)得到迅猛發(fā)展，專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)得到極大發(fā)揮，涌現(xiàn)出各種新式通訊工具如：WiFi無(wú)線局域網(wǎng)、數(shù)宇無(wú)線對(duì)講、PHS小靈通、SCDMA大靈通，當(dāng)前最新技術(shù)產(chǎn)品為NGP技術(shù)。廣大煤礦企業(yè)如何選擇適合的通訊工具成為一項(xiàng)重要課題，文中對(duì)比分析了煤礦企業(yè)目前已應(yīng)用的通信技術(shù)的特點(diǎn)。
1應(yīng)用在煤炭企業(yè)的通信技術(shù)
1.1PHS技術(shù)
又稱礦井小靈通，是全球四大移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（GSM/CDMA/3G/PHS）之一，有國(guó)家電信公網(wǎng)商用運(yùn)營(yíng)的經(jīng)歷，符合國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，是目前井下無(wú)線通訊的主要應(yīng)用產(chǎn)品之一。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用一體化，廣泛應(yīng)用了大量硬件技術(shù)像FPGA、DSP。該系統(tǒng)的軟件是基于模塊化開(kāi)發(fā)的，它的控制體系采用逐級(jí)分布。系統(tǒng)的配置非常靈活，用戶可根據(jù)需要靈活調(diào)整業(yè)務(wù)功能和系統(tǒng)容量，這都是歸功于該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。該系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是能夠統(tǒng)一指揮和調(diào)度礦區(qū)內(nèi)的固定和移動(dòng)用戶，實(shí)現(xiàn)公眾通信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和礦區(qū)通信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相連接。
1.2SCDMA技術(shù)
也就是所說(shuō)的礦區(qū)大靈通，這項(xiàng)技術(shù)在通信行業(yè)里屬于邊緣技術(shù)，因?yàn)樗环蠂?guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，所以沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用。從技術(shù)層面來(lái)看，該技術(shù)在煤礦行業(yè)應(yīng)用存在以下局限：第一，該技術(shù)覆蓋礦井坑道的通信方式是泄露電纜，這樣做是為了大蜂窩基站不用在井下多點(diǎn)安裝分布網(wǎng)絡(luò)，盡管節(jié)約成本，但信號(hào)衰減很大，影響通訊質(zhì)量；第二，整個(gè)礦井僅設(shè)一個(gè)或幾個(gè)定點(diǎn)放置的大功率基站，限制了手機(jī)定位，無(wú)線通訊依賴性強(qiáng)。
1.3礦井無(wú)線數(shù)宇對(duì)講
此項(xiàng)產(chǎn)品成熟性較高，配套設(shè)備及產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈完善，在傳統(tǒng)企業(yè)專網(wǎng)無(wú)線通信市場(chǎng)中應(yīng)用廣泛，可靠、實(shí)用、價(jià)位適當(dāng)，礦井通信領(lǐng)域使用歷史較長(zhǎng)，但這種技術(shù)受到手持機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、一播通信方式限制，應(yīng)用范圍較窄，主要缺憾在于：（1）沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)一部手機(jī)全雙工的保密通信，企業(yè)大規(guī)模的組網(wǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)（;2）很難實(shí)現(xiàn)電信公網(wǎng)和企業(yè)原有的固話交換之間的相互通聯(lián)；（3）業(yè)務(wù)信道不足、覆蓋面積窄、通話安全性低、手持機(jī)功率大等。
1.4WIFI（礦井無(wú)線局域網(wǎng)）
WIFI(WirelessFidelity）技術(shù)，屬短距無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)傳輸，屬于國(guó)際電信聯(lián)盟ITU，為非移動(dòng)無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)通信，不支持無(wú)線語(yǔ)音業(yè)務(wù)和移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，主要應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)片和無(wú)線網(wǎng)橋。該技術(shù)存在如下技術(shù)劣勢(shì)：（1）缺乏語(yǔ)音壓縮算法，只能進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮傳輸計(jì)算，通話最失真；（2）手機(jī)跨基站移動(dòng)通話常掉線，通訊只能在本基站下進(jìn)行；（3）每部手機(jī)在不恒定的空口無(wú)線業(yè)務(wù)信道帶寬的環(huán)境下很難保證正常通話。WIFI技術(shù)在煤礦企業(yè)的光纖環(huán)網(wǎng)對(duì)接和綜合自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸以及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)合并的網(wǎng)關(guān)等通信設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)以太網(wǎng)傳輸和寬帶數(shù)據(jù)接入功能非常強(qiáng)大，所以適合在煤礦開(kāi)展寬帶數(shù)據(jù)通信。
1.5第四代移動(dòng)通信技術(shù)（NGP）
NGP技術(shù)具備礦井小靈通通話音質(zhì)好的特性，同時(shí)也能發(fā)揮WIFI技術(shù)中的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢(shì)，通過(guò)國(guó)際電信聯(lián)盟ITU的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。該技術(shù)能夠提供質(zhì)量好、速率高的多媒體服務(wù)。在煤礦系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)的作用得到了極大發(fā)揮，能夠滿足礦井監(jiān)控、工作人員的位置定位、提供高質(zhì)量的通訊等要求，尤其是它的并網(wǎng)傳輸能力，降低了礦井工作中網(wǎng)絡(luò)通信的成本。將5種技術(shù)具體指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。
2當(dāng)前煤礦各種無(wú)線通訊技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
2.1PHS技術(shù)
礦井小靈通是當(dāng)前煤礦通信領(lǐng)域應(yīng)用最廣的無(wú)線通信系統(tǒng)，近500家企業(yè)采用，具備強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如語(yǔ)音通話質(zhì)最好、移動(dòng)切換呼通率高、組網(wǎng)通信規(guī)范嚴(yán)格等。2011年，小靈通的原有頻段將讓給3G組網(wǎng)。
分析如下：（1）PHS基站和手機(jī)功率小，屬于無(wú)線微蜂窩通信體制，基站對(duì)3G的網(wǎng)絡(luò)通信影響不大。（2）該技術(shù)基站通過(guò)自動(dòng)調(diào)整可以確保完成在線通話手機(jī)的信道頻點(diǎn)無(wú)縫實(shí)時(shí)切換，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)選擇質(zhì)量最好的頻點(diǎn)重新進(jìn)行業(yè)務(wù)信道分配。（3）一些商用3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)較成熟的國(guó)家，當(dāng)?shù)豍HS和與DECT系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)與3G網(wǎng)絡(luò)兼容并網(wǎng)，因此可借鑒其先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。（4）礦井小靈通通信主要集中在礦井下，對(duì)地面3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不產(chǎn)生干擾；且國(guó)家無(wú)線電管理委員不限制20mW以下的無(wú)線微蜂窩通信，因此當(dāng)前礦井普遍采用小靈通在礦井通信中是比較可行的。
2.2WiFi無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)
WiFi技術(shù)系統(tǒng)因其部署和調(diào)度的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，正在逐步取代PHS技術(shù)。在該技術(shù)支持下，礦井工作人員在同一個(gè)平臺(tái)上，可以同時(shí)完成無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)絡(luò)接入十分便利，井上、下網(wǎng)絡(luò)通訊可輕松完成。
2.3NGP移動(dòng)通信技術(shù)
NGP技術(shù)系統(tǒng)較其他通信技術(shù)節(jié)約電纜，更具備其他技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的人員定位功能，還能進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控井下作業(yè)，它獨(dú)特的多媒體技術(shù)支持奠定了礦井多網(wǎng)合一無(wú)線通訊的技術(shù)基礎(chǔ)；該技術(shù)的新通信協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)精確的定位和上傳定位信息，是真正的移動(dòng)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，基站接收靈敏度和井下直線通信距離比傳統(tǒng)礦井小靈通更遠(yuǎn)，具有寬帶視頻接入和窄帶串口數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)分控功能；使用NGP技術(shù)的同時(shí)，PHS與3G頻段不發(fā)生沖突，因此小靈通業(yè)務(wù)可以在該技術(shù)系統(tǒng)下繼續(xù)使用。
3結(jié)語(yǔ)
新的通信技術(shù)和協(xié)議在不斷更新和升級(jí)，但傳統(tǒng)的PHS由于有悠久的運(yùn)營(yíng)歷史，尤其在中國(guó)，該技術(shù)特點(diǎn)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)非常明顯。隨著煤礦礦井通信要求的提高，新的通信技術(shù)如新一代PHS通信技術(shù)如NGP和WiFi技術(shù)等，將逐步改進(jìn)和升級(jí)原有的通信技術(shù)系統(tǒng)，為煤礦通信領(lǐng)域提供更加精準(zhǔn)和高質(zhì)量的通信服務(wù)。
摘要：將電子視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控中，可以極大提升煤礦的生產(chǎn)安全性。筆者針對(duì)視頻監(jiān)控的主要形式、視頻監(jiān)控在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)展詳細(xì)的探討，希望通過(guò)相關(guān)介紹，煤礦企業(yè)能夠進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電子監(jiān)控技術(shù)的研究及應(yīng)用，確保煤礦生產(chǎn)的安全性。
關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；煤礦；生產(chǎn)安全
將視頻監(jiān)控技術(shù)運(yùn)用在煤礦安全生產(chǎn)中，可以有效保證生產(chǎn)的安全，視頻監(jiān)控技術(shù)是指利用信息交換、集中及共享等操作，實(shí)現(xiàn)將多個(gè)功能完善且獨(dú)立的系統(tǒng)綜合為有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)以及管理的自動(dòng)化、軟件界面合成、多種信息集成。信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)生產(chǎn)技術(shù)成為了煤礦智能化生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。由于當(dāng)前煤礦對(duì)安全生產(chǎn)的要求在不斷提升，視頻監(jiān)控技術(shù)也逐漸被廣泛運(yùn)用在煤礦生產(chǎn)中，當(dāng)前自動(dòng)化控制系統(tǒng)已逐漸成為煤礦生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)、設(shè)備調(diào)控檢測(cè)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)校正切實(shí)有效開(kāi)展的重要保障。依據(jù)事前設(shè)置的規(guī)則開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)視頻安全控制、危機(jī)處理、節(jié)能減排及生產(chǎn)告警等各項(xiàng)工作。
1視頻監(jiān)控技術(shù)
目前煤礦企業(yè)對(duì)生產(chǎn)安全有著較高的要求，因此，借助視頻監(jiān)控系統(tǒng)的全新技術(shù)，這樣可以良好控制煤礦的安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效、穩(wěn)定、可靠[1]。視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著十分完善的運(yùn)行日志，可以按類型、時(shí)間、設(shè)備、報(bào)警等開(kāi)展有效的統(tǒng)計(jì)。設(shè)備時(shí)間日志中，用戶能夠監(jiān)控某個(gè)設(shè)備的某一時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行狀況，查看該設(shè)備在選定時(shí)間段內(nèi)的報(bào)警記錄。在事件日志內(nèi)，用戶可以借助日志記錄，詳細(xì)查看該設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種事件，開(kāi)展綜合分析，如設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉功能是否良好。視頻監(jiān)控測(cè)點(diǎn)由于具備信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)中用戶只用選擇某設(shè)備或測(cè)點(diǎn)，自行設(shè)置上下限、比例變換、語(yǔ)音文件、報(bào)警級(jí)別、專家意見(jiàn)等多種信息。
2視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品主要包含兩種類型，分別為數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)及模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。其中模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)也包含兩種：一是以PC機(jī)為主的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠切換和控制矩陣主機(jī)，借助計(jì)算機(jī)軟件，能針對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)實(shí)行報(bào)警及控制，如在煤礦生產(chǎn)中，借助瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)能有效監(jiān)控礦井的瓦斯含量，一旦瓦斯超過(guò)了安全定值，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，有關(guān)人員可以及時(shí)疏散并處理相應(yīng)的事故；借助以單片機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠很好地開(kāi)展監(jiān)控。煤礦電子監(jiān)控系統(tǒng)能夠分成井上光纖部分、井下光纖部分、電視系統(tǒng)及調(diào)度室控制等。在使用中，各種系統(tǒng)能夠?qū)⒕弦约熬碌膶?shí)時(shí)信息傳輸至調(diào)度室，從而管理人員能直接分析礦井的實(shí)際狀況[2]。借助電子監(jiān)控系統(tǒng)，能夠全面、及時(shí)和準(zhǔn)確管理礦井的安全生產(chǎn)。
3視頻監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中的運(yùn)用
煤礦生產(chǎn)安全包含了很多內(nèi)容，因此，在設(shè)計(jì)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中必須要確保系統(tǒng)具有較強(qiáng)通用性和實(shí)用性，在安全生產(chǎn)過(guò)程中必須要對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)開(kāi)展系統(tǒng)有效的分析，業(yè)務(wù)處理往往十分繁瑣，對(duì)此必須要結(jié)合具體的情況及業(yè)務(wù)過(guò)程明確具體的算法、參數(shù)等，并且還要規(guī)范相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理安全生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。煤礦生產(chǎn)中使用的視頻監(jiān)控涉及的主要操作為：分離正常監(jiān)控視頻信息的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，保存系統(tǒng)監(jiān)控中必須要監(jiān)控的數(shù)據(jù)和近期數(shù)據(jù)。剝離歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入備份數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨后在備份監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中再重新構(gòu)建監(jiān)控安全系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控生產(chǎn)流程化，具體有效地針對(duì)各種種類的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置操作要求及規(guī)范，實(shí)時(shí)分析所有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和保證網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控資料完善、準(zhǔn)確[3]。不同崗位的視頻檢測(cè)熱點(diǎn)可以有效掌握不同網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控流程、信息和進(jìn)度，班組長(zhǎng)要按照監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)合理開(kāi)展監(jiān)控，借助監(jiān)控達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，顯著提升監(jiān)控工作效率及水平，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化及人性化監(jiān)控。伴隨視頻監(jiān)控的不斷開(kāi)展和工作內(nèi)容的不斷增加，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相應(yīng)的也會(huì)不斷發(fā)生各種問(wèn)題。目前我國(guó)的煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行速度并不高，因此，往往會(huì)發(fā)生監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢超時(shí)這一問(wèn)題。要想切實(shí)有效地解決這一問(wèn)題，必須要在正常視頻監(jiān)控的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)相分離，同時(shí)還要將歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分離出來(lái)，定期導(dǎo)入設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，以此來(lái)提升監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行速度。關(guān)于視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的分離工作，主要是指轉(zhuǎn)換并遷移監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、分析生產(chǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表、查詢變更信息、查詢生產(chǎn)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)相關(guān)信息、核對(duì)并查詢?nèi)罩?、確保移動(dòng)生產(chǎn)安全和查詢報(bào)警電話等，進(jìn)而確保生產(chǎn)安全監(jiān)控有著更好的安全監(jiān)控系統(tǒng)查詢和分析統(tǒng)計(jì)功能，而且無(wú)需利用眾多監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)就能進(jìn)一步分析煤礦安全生產(chǎn)中的異常數(shù)據(jù)[4]。
4監(jiān)控和通信技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的運(yùn)用
4.1礦用無(wú)線通信技術(shù)
為了防止假冒機(jī)電設(shè)備運(yùn)用在煤礦安全生產(chǎn)中，保證煤礦井下生產(chǎn)安全，可以采用基于物聯(lián)網(wǎng)的礦用無(wú)線通信技術(shù)。眾所周知，無(wú)線傳輸在煤礦井下衰減程度較大，在地面上可以有效運(yùn)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)難以有效運(yùn)用于煤礦井下，因此，必須要根據(jù)煤礦井下的特點(diǎn)，有效運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。針對(duì)礦用物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、輸送及整理操作；設(shè)計(jì)與研究煤礦用車、人員等多種動(dòng)靜態(tài)目標(biāo)管理系統(tǒng)；對(duì)多數(shù)工作及操作人員設(shè)計(jì)人機(jī)環(huán)閉鎖系統(tǒng)；針對(duì)礦用產(chǎn)品和重大設(shè)備設(shè)計(jì)跟蹤系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，煤礦井下多種礦用產(chǎn)品及重要設(shè)備都需要利用物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并且利用這一技術(shù)來(lái)提升生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)質(zhì)量。
4.2礦下人員精準(zhǔn)定位技術(shù)
煤礦是事故多發(fā)的場(chǎng)所，一旦出現(xiàn)煤礦事故必須要及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)礦下工作人員進(jìn)行定位，從而對(duì)被困人員有一個(gè)全面的了解，協(xié)助救助人員開(kāi)展高效救援[5]。但是全球GPS定位難以全面覆蓋煤礦井下的各巷道，當(dāng)下我國(guó)多數(shù)煤礦的井下人員定位技術(shù)使用的是無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)雖然也能對(duì)礦下人員展開(kāi)定位，但是其定位并不十分精準(zhǔn)，難以有效協(xié)助救援工作的開(kāi)展。因此，必須要有效結(jié)合礦下的具體環(huán)境特點(diǎn)，深入和細(xì)致研究礦井下的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)及算法，研究與開(kāi)發(fā)更加精準(zhǔn)的煤礦井下人員定位系統(tǒng)，為礦下工作人員提供更強(qiáng)大的生命安全保障。
4.3全方位傳感技術(shù)
為了能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)井下瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯?jié)舛瘸^(guò)規(guī)定值而產(chǎn)生重大煤礦安全事故，要在礦下的各個(gè)重要位置布置傳感器。傳感器的大量分布并不會(huì)造成安全投入成本的增加，反之還會(huì)有效分擔(dān)系統(tǒng)工作。實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行和使用中，可結(jié)合礦井下煤礦采掘具體位置、巷道風(fēng)速、瓦斯分布的波動(dòng)等情況來(lái)設(shè)計(jì)和安置傳感器（如圖2所示），對(duì)各種設(shè)備是否吊掛、斷電濃度、報(bào)警臨界值等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)傳感器的大范圍分布，保障煤礦井下工作人員的安全，確保煤礦井下各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展[6]。
4.4礦下生命探測(cè)技術(shù)
一旦煤礦井下出現(xiàn)了惡劣的安全事故，借助生命探測(cè)設(shè)備可以快速開(kāi)展搶救，加快搜救速度，盡可能減少人員的傷亡。通常煤礦下的環(huán)境及條件都十分惡劣和復(fù)雜，有些技術(shù)無(wú)法被有效運(yùn)用于礦井下，對(duì)此為了更好應(yīng)對(duì)出現(xiàn)安全事故后的井下環(huán)境，必須要研發(fā)高效的定位礦井下生命的技術(shù)。這一技術(shù)可以穿透煤礦巖石層，及時(shí)掌握并了解礦井下人員的生命情況，借助生命探測(cè)技術(shù)，可以最大程度降低事故中的人員傷亡率，切實(shí)為礦井下工作人員的安全提供保障。
5結(jié)語(yǔ)
在煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)和通信技術(shù)不斷發(fā)展的今天，煤礦企業(yè)的工作人員能夠合理運(yùn)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，加大對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度，并且借助視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)杜絕各種不安全行為和因素，極大提升煤礦生產(chǎn)的安全性。
作者:陳麗 單位:六盤(pán)水宏通通訊信息有限公司
摘要:現(xiàn)如今，我國(guó)煤礦的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越好，很多大型煤礦已經(jīng)充分意識(shí)到自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)的重要性。在實(shí)際的煤礦開(kāi)采中，人們應(yīng)用非常先進(jìn)的技術(shù)手段，將煤礦開(kāi)采工作推向了更高的層次。從目前的情況來(lái)看，我國(guó)煤礦開(kāi)采融合了自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)，這些都是現(xiàn)代化煤礦發(fā)展中的核心內(nèi)容。為了能夠更好地提升煤礦產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展，有關(guān)工作人員應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的重要性。本文將會(huì)針對(duì)煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)煤礦自動(dòng)化技術(shù)和煤礦通信技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行具體的闡述。
關(guān)鍵詞:煤礦;自動(dòng)化技術(shù);通信技術(shù);現(xiàn)代化發(fā)展
1煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1．1煤礦自動(dòng)化技術(shù)。煤礦自動(dòng)化技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)繼電器是一項(xiàng)主要的自動(dòng)化器件，但是由于受到技術(shù)方面的限制，繼電器的體積非常龐大，不僅操作起來(lái)十分困難，其安全性也較差，并不能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展目標(biāo)。到了20世紀(jì)70年代，我國(guó)自動(dòng)化繼電器的發(fā)展出現(xiàn)了一定的進(jìn)步，主要是晶體管與邏輯電路的發(fā)展開(kāi)始出現(xiàn)，這為繼電器的使用給予了有力的保障。后來(lái)，單片機(jī)的出現(xiàn)開(kāi)始替代了傳統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備，這些都將會(huì)影響到煤礦自動(dòng)化通信的安全性。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來(lái)越多的高效設(shè)備已經(jīng)融入到煤礦自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展當(dāng)中，并且為提升煤礦開(kāi)采的高效性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1．2礦井通信。在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，會(huì)涉及很多的內(nèi)容，為了確保礦井通信設(shè)備的快速發(fā)展，不僅要保證礦井設(shè)備的先進(jìn)性，還需要保證通信系統(tǒng)的分散性。由于在實(shí)際的礦井通信中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，要想從根本上保證礦井內(nèi)部工作人員的安全性，就應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到礦井通信的重要性，要求礦井覆蓋面積達(dá)到一定的程度，然后按照區(qū)域覆蓋面積將煤礦通信系統(tǒng)分為全礦井通信與局部礦井通信。這些都是礦井通信技術(shù)所包含的主要內(nèi)容。在礦井通信技術(shù)的發(fā)展中，還有一些礦用通信系統(tǒng)是為了更好地提升礦用透地通信系統(tǒng)的工作效率，常見(jiàn)的有CDMA通信系統(tǒng)、小靈通系統(tǒng)與礦用載波通信系統(tǒng)，這些都是礦井通信系統(tǒng)中能夠經(jīng)常運(yùn)用的系統(tǒng)。
2煤礦自動(dòng)化技術(shù)
2．1高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。隨著社會(huì)的發(fā)展和信息化技術(shù)的進(jìn)步，高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，這為提升我國(guó)煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工業(yè)以太網(wǎng)、專用工業(yè)控制網(wǎng)、CEPON網(wǎng)以及MCIP系統(tǒng)都是我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)中常見(jiàn)的高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，冗余工業(yè)以太網(wǎng)是我國(guó)煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的主要傳輸平臺(tái)。但是，從宏觀的角度來(lái)看，由于我國(guó)工業(yè)控制網(wǎng)的開(kāi)放性比較差，在我國(guó)只有少數(shù)煤礦企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)。然而，在礦井裝備當(dāng)中，常用的礦井網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)將視頻、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等多種信息結(jié)合到一起，這樣的通信效率會(huì)更高，也會(huì)更加準(zhǔn)確地掌握煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展情況，所以，綜合來(lái)看，煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)將會(huì)有著更好的發(fā)展前景和發(fā)展空間。2．2自動(dòng)化平臺(tái)軟件。煤礦自動(dòng)化控制不僅需要專業(yè)的人力資源，更需要先進(jìn)的信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，管控軟件和Web服務(wù)軟件是自動(dòng)化平臺(tái)軟件的主要形式。自動(dòng)化平臺(tái)軟件之所以能夠更好地推動(dòng)煤礦通信技術(shù)的發(fā)展，就是因?yàn)樽詣?dòng)化平臺(tái)軟件可以結(jié)合很多現(xiàn)代化的信息技術(shù)，讓先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展完美地融合到一起。其中，Web服務(wù)軟件在管理層的Web服務(wù)器中比較安全，也可以起到很好的自動(dòng)化控制作用，讓自動(dòng)化平臺(tái)服務(wù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)全面的發(fā)展。不僅如此，煤礦自動(dòng)化發(fā)展在現(xiàn)代化的社會(huì)發(fā)展中必將會(huì)具有非常廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展空間。與傳統(tǒng)的煤礦產(chǎn)業(yè)相比，現(xiàn)代化的煤礦產(chǎn)業(yè)中，自動(dòng)化平臺(tái)軟件的發(fā)展將會(huì)更受歡迎，因?yàn)楝F(xiàn)代化的自動(dòng)化平臺(tái)軟件不僅大大地節(jié)省了人力資源，還會(huì)很好地提升煤礦開(kāi)采效率，為提升自動(dòng)化平臺(tái)的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2．3局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化。在煤礦自動(dòng)化和通信設(shè)備發(fā)展的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)涉及一些安全監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、水泵自動(dòng)化系統(tǒng)以及調(diào)度控制礦井機(jī)車系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在實(shí)際的礦井自動(dòng)化運(yùn)行中有著十分重要的意義和作用。礦井?dāng)?shù)字化工業(yè)電視系統(tǒng)在實(shí)際的礦井生產(chǎn)中也起著至關(guān)重要的作用。局部生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)化是煤礦發(fā)展過(guò)程中的主要內(nèi)容。為了更好地提升煤礦自動(dòng)化的發(fā)展和建設(shè)，就應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代化技術(shù)的科學(xué)性，不要一味地運(yùn)用傳統(tǒng)式的技術(shù)對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)人力、物力，還會(huì)嚴(yán)重影響到礦井的未來(lái)發(fā)展。為了更好地提升礦井自動(dòng)化發(fā)展，就應(yīng)該從根本上落實(shí)煤礦生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)化體系。讓礦井實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、工業(yè)化的發(fā)展。
3煤礦通信技術(shù)
在現(xiàn)代化的礦井通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，礦井有線通信技術(shù)占據(jù)著十分重要的地位，無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還是IP語(yǔ)音通信技術(shù)都應(yīng)該不斷地發(fā)展，為推動(dòng)礦井有線通信技術(shù)的快速發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今，為了推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展，還應(yīng)該學(xué)會(huì)不斷地探索和研究礦井移動(dòng)通信技術(shù)，礦井移動(dòng)通信技術(shù)與傳統(tǒng)的礦井通信技術(shù)相比具有很多的優(yōu)勢(shì)，首先，礦井通信技術(shù)能夠更加全面地掌握礦井的內(nèi)部情況。現(xiàn)如今還有很多較為科學(xué)的通信技術(shù)在實(shí)際的通信系統(tǒng)運(yùn)行中都應(yīng)用非常廣泛。
4若干技術(shù)問(wèn)題
4．1完善與提高局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化技術(shù)。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來(lái)越多的人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦井生產(chǎn)的重要性。很多高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案能夠?yàn)槊旱V自動(dòng)化控制選擇給予保證。影響煤礦自動(dòng)化正常運(yùn)行是提高煤礦生產(chǎn)效率的先決條件，為了更好地讓煤礦實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展，就應(yīng)該不斷地提高局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化技術(shù)，讓自動(dòng)化技術(shù)充分融入到實(shí)際的煤礦生產(chǎn)當(dāng)中，為加強(qiáng)通信技術(shù)的發(fā)展給予更有力的保障。在未來(lái)的發(fā)展中，煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)必將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展前景。隨著人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到先進(jìn)技術(shù)的力量。無(wú)論是在實(shí)際的煤礦開(kāi)采中，還是在自動(dòng)化技術(shù)的研究中，高科技技術(shù)都是推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)前行的有力保障。4．2開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度快速安裝式礦用光纜。煤礦生產(chǎn)力越來(lái)越大，傳統(tǒng)的礦用電纜已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。只有將光纜融入實(shí)際的煤礦自動(dòng)化中，才能加快自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。因?yàn)橐坏┻@種普通礦用光纜斷裂后就很難修復(fù)，不僅會(huì)對(duì)煤礦內(nèi)部的正常運(yùn)行造成一定的影響，還會(huì)對(duì)煤礦工作人員的安全帶來(lái)一定的隱患。為了更好地確保礦用電纜的安全，就應(yīng)該將原有的舊式電纜替換成光纜，這樣不僅可以提高電纜的利用效率，還可以大大提高煤礦的生產(chǎn)效率。4．3煤礦供電安全技術(shù)?，F(xiàn)如今，煤礦供電安全技術(shù)發(fā)展十分迅猛，很多時(shí)候煤礦供電設(shè)備會(huì)出現(xiàn)一些故障，如果處理不當(dāng)很容易對(duì)工作人員和煤礦自身帶來(lái)嚴(yán)重的影響。為了能夠進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦的生產(chǎn)安全，就應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到煤礦供電安全技術(shù)的重要性，加強(qiáng)供電過(guò)程中的安全問(wèn)題，避免出現(xiàn)一些不必要的安全隱患。為了大大減少人力資源的損失，還應(yīng)該加大設(shè)備研究力度，爭(zhēng)取研制出無(wú)人監(jiān)管設(shè)備。這樣的設(shè)備管理模式不僅可以降低人力資源成本，還會(huì)大大提升監(jiān)管效率，為煤礦供電安全給予更有力的保障。
作者:司志良 單位:安徽恒泰電氣科技股份有限公司
煤炭作為重要的能源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，然而煤礦生產(chǎn)過(guò)程的安全問(wèn)題一直沒(méi)有得到有效解決。國(guó)家和企業(yè)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)十分重視。將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)監(jiān)控和通信技術(shù)利用到煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少事故發(fā)生的概率。
一、安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)
安全監(jiān)控系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)監(jiān)控、信號(hào)采集、通信技術(shù)為一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，將系統(tǒng)軟件程序各個(gè)子系統(tǒng)、硬件電路模塊化設(shè)計(jì)，從而便于硬件系統(tǒng)線路的連接，使安全監(jiān)控系統(tǒng)在惡劣的工作環(huán)境下依然能夠正常運(yùn)行，因此，在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，利用安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，煤礦生產(chǎn)管理人員不僅能夠?qū)律a(chǎn)環(huán)境和工人作業(yè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集和分析，管理人員還能對(duì)生產(chǎn)環(huán)境做出決策，看井下工作環(huán)境是否安全，從而及時(shí)停止生產(chǎn)，避免安全事故的發(fā)生。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)，能夠?qū)⒚旱V生產(chǎn)活動(dòng)記錄下來(lái)，企業(yè)管理人員根據(jù)生產(chǎn)活動(dòng)記錄能夠發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的一些不足，而通訊技術(shù)則可以將煤礦生產(chǎn)的視頻信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息。
二、安全生產(chǎn)監(jiān)控和通信技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
（一）煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)
不同的礦井應(yīng)該使用不同的監(jiān)控技術(shù)。我國(guó)煤礦開(kāi)采已經(jīng)進(jìn)入深井作業(yè)，礦井深度達(dá)到500~1000米。這種深井作業(yè)電線傳輸?shù)木嚯x比較遠(yuǎn)，電氣設(shè)備在這種復(fù)雜的環(huán)境中很容易發(fā)生爆炸，這種礦井可以使用樹(shù)形結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)。如果礦井作業(yè)環(huán)境很惡劣、電壓幅度變化大，很容易影響系統(tǒng)設(shè)備的傳感器，所以用遠(yuǎn)程供電的方式代替煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器。
（二）GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用在生產(chǎn)過(guò)程中
煤礦生產(chǎn)過(guò)程的GPS定位系統(tǒng)的技術(shù)要求更高：比如井下識(shí)別卡安裝的總數(shù)量不應(yīng)該少于8000，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的識(shí)別卡位速度應(yīng)該大于5m/s；安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)識(shí)別卡與分站之間無(wú)線傳輸?shù)木嚯x不得低于10m。
（三）煤礦移動(dòng)通信技術(shù)
根據(jù)礦井作業(yè)的無(wú)線傳輸?shù)囊?guī)律和特點(diǎn)，可以分析礦井運(yùn)行環(huán)境對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的要求。對(duì)井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，且電壓變化大的礦井，應(yīng)該采用全礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)和技術(shù)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代高科技的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證通信信號(hào)能夠覆蓋到礦井每一個(gè)區(qū)域內(nèi)。一旦礦井發(fā)生問(wèn)題，能夠?qū)⑿畔⒓皶r(shí)，礦工及時(shí)撤離現(xiàn)場(chǎng)。
三、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控與通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向
我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控工作也得到了一定的發(fā)展，但是依然有不少問(wèn)題。特別是當(dāng)下很多煤礦企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入深井作業(yè)，這對(duì)我們的監(jiān)控和通信提出了更高的要求。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及智能化技術(shù)的發(fā)展，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可以更多地與這些高新技術(shù)進(jìn)行融合，提高監(jiān)控的效率和準(zhǔn)確性。
（一）煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)融合
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合煤礦生產(chǎn)所需物資，比如將物資的質(zhì)量、價(jià)格等信息進(jìn)行比較，讓煤礦企業(yè)選擇合適的物資，從而降低企業(yè)生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源優(yōu)化。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也便于國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行有效監(jiān)管。
（二）建立煤礦一體化通信系統(tǒng)
為了能對(duì)煤礦生產(chǎn)進(jìn)行全方位監(jiān)控，需要建立一體化通信系統(tǒng)。一體化系統(tǒng)具有生產(chǎn)調(diào)度、緊急呼叫、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、應(yīng)急擴(kuò)音通訊、位置監(jiān)測(cè)、避險(xiǎn)與逃生聲光提示、視頻、語(yǔ)音、短信等功能。這樣一旦生產(chǎn)過(guò)程中存在什么問(wèn)題，煤礦工人通過(guò)通信系統(tǒng)能夠及時(shí)與通信技術(shù)人員進(jìn)行交流，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和指導(dǎo)。一體化技術(shù)還能幫助企業(yè)管理者與基層工人進(jìn)行有效的溝通，及時(shí)將企業(yè)上層指令和思想傳達(dá)到基層生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
（三）無(wú)人地面遙控技術(shù)
煤礦采掘面是安全生產(chǎn)的重災(zāi)區(qū)，一些工作環(huán)境惡劣和危險(xiǎn)的工作，可以利用無(wú)人地面遙控技術(shù)來(lái)完成。遙控技術(shù)可以大大降低企業(yè)人力資源成本，減少煤礦生產(chǎn)事故發(fā)生的概率。當(dāng)前煤礦采掘面采用巷道遙控和記憶割煤，這種技術(shù)需要有人識(shí)別煤層才能完成作業(yè)，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人控制。因此還需要進(jìn)一步提高煤巖識(shí)別技術(shù)，提高監(jiān)控的精準(zhǔn)度。雖然目前我們國(guó)家大力發(fā)展新能源，但是煤礦作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源，這種情況短時(shí)間是無(wú)法改變的。要利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、提高煤礦安全生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化、信息化，從而推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
作者:張帆 單位:長(zhǎng)治技師學(xué)院
摘要：煤炭開(kāi)采是在移動(dòng)的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行，因此，應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行新型煤炭開(kāi)采和運(yùn)輸勢(shì)在必行，也是提高煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的主要途徑。針對(duì)復(fù)雜、危險(xiǎn)的煤礦生產(chǎn)環(huán)境，以及應(yīng)急系統(tǒng)的需求，本文將對(duì)無(wú)線通信技術(shù)在煤礦運(yùn)輸安全中的作用進(jìn)行解析，對(duì)目前使用的幾種無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行分析，即系統(tǒng)組網(wǎng)、應(yīng)急通信、人員定位、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控等，并闡述其可行性，為將來(lái)在煤礦運(yùn)輸中更廣泛的應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)提供借鑒。
關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；wesh技術(shù)；應(yīng)用；應(yīng)急系統(tǒng)；WiFi
針對(duì)復(fù)雜、危險(xiǎn)的煤礦生產(chǎn)環(huán)境，以及應(yīng)急系統(tǒng)的需求，煤炭開(kāi)采是在移動(dòng)的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)煤礦開(kāi)采完畢后，需要將采掘設(shè)備、通信設(shè)備和人員等轉(zhuǎn)移到下一個(gè)礦區(qū)。而井下巷道的掘進(jìn)工作也是面臨著不斷移動(dòng)的工作環(huán)境，設(shè)備規(guī)模之大，但同樣需要根據(jù)工作進(jìn)度隨時(shí)搬遷。因此，減員增效是其提升安全生產(chǎn)管理水平的手段及目標(biāo)。不能否認(rèn)的是，我國(guó)的煤炭開(kāi)采技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定的差距，95%以上的煤礦都是井工進(jìn)行開(kāi)采，巷道深、煤炭賦存條件差、開(kāi)采難，這無(wú)疑加大了煤礦減員增效的難度。針對(duì)這些基本狀況，無(wú)線通信技術(shù)以其更便捷、更小、機(jī)動(dòng)性更好的技術(shù)特征成為煤礦井下工作首選的通信技術(shù)。
一、現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)及研究
迄今為止，我國(guó)煤礦井下采用的通信方式主要為有線通信，即采用光纜或通信電纜傳輸，但井下目前所用的無(wú)線通訊僅限于語(yǔ)音通信，多功能無(wú)線通信的應(yīng)用少之又少。我國(guó)的語(yǔ)音無(wú)線通信方式有感應(yīng)通信、小靈通通信、大靈通通信、漏泄通信和透地通信等通信系統(tǒng)。礦用小靈通技術(shù)是來(lái)源于移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)中被廣泛應(yīng)用的PHS系統(tǒng)，井下及地面的語(yǔ)音無(wú)線業(yè)務(wù)功能主要由其實(shí)現(xiàn)；與小靈通系統(tǒng)相比，礦用大靈通通信系統(tǒng)基于CDMA2000技術(shù)，工作在450MHz，大靈通在某些方面克服了小靈通的一些特點(diǎn)，具有信號(hào)穩(wěn)定、移動(dòng)性好、通話清晰、抗干擾能力強(qiáng)、支持無(wú)線高速分組等業(yè)務(wù)特點(diǎn)。當(dāng)然大靈通也有不足：功能單一、抗災(zāi)變能力差、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化差等。而透漏泄通信、透地通信和感應(yīng)通信都普遍存在著易受電磁干擾、信道容量小、可靠性低等缺點(diǎn)，從而使其應(yīng)用范圍受到限制。當(dāng)然，新興的3G技術(shù)可以在一定程度上彌補(bǔ)這些不足，但3G系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜且造價(jià)很高，關(guān)鍵是會(huì)受到嚴(yán)格的頻率控制。所以，以上這些技術(shù)都不宜作為未來(lái)多功能煤礦無(wú)線通信的選擇。
二、相關(guān)無(wú)線技術(shù)介紹及應(yīng)用
1.藍(lán)牙（Bluetooh）技術(shù)介紹。藍(lán)牙技術(shù)采用擴(kuò)頻跳頻技術(shù)的無(wú)線技術(shù)，采用高斯頻移鍵控調(diào)制技術(shù)，在2.4GHz運(yùn)行的非授權(quán)ISM頻段，通信距離為10米左右，其傳輸速率最高可達(dá)3Mb/s[2]。藍(lán)牙穿透障礙物很容易，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)全方位的數(shù)據(jù)傳輸。藍(lán)牙技術(shù)融入安全的理念，一是內(nèi)置128位加密和PIN密碼；二是采用自適應(yīng)跳頻，可以限制來(lái)自其他信號(hào)的干擾。2.WiFi，即wirelessfidlity。WiFi被人們習(xí)慣用來(lái)稱呼802.11b協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定的發(fā)射功率實(shí)際為60--70毫瓦，不可超過(guò)100毫瓦，因此此類設(shè)備可作為符合安全要求的煤礦本質(zhì)安全型設(shè)備[3]。WiFi系統(tǒng)以局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，組網(wǎng)方便，維護(hù)較容易，無(wú)需備案且不用任何費(fèi)用，更加便于地面無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋使用，使用更加便捷；WiFi符合發(fā)展的趨勢(shì)，相較于其他設(shè)備有更多的通話信道，通話質(zhì)量更好，擴(kuò)展能力也更強(qiáng)。WiFi技術(shù)具有價(jià)格低廉、可移動(dòng)性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，必然成為高速有線接入技術(shù)的有效補(bǔ)充，并且在有線接入需要無(wú)線延伸的領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。由于可靠性、覆蓋范圍和數(shù)據(jù)速率的差異，WiFi技術(shù)作為有線接入技術(shù)在寬帶應(yīng)用上的補(bǔ)充。盡管會(huì)與蜂窩移動(dòng)通信發(fā)生少量競(jìng)爭(zhēng)，但是其會(huì)成為蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的補(bǔ)充。不得不說(shuō)，雖然3G技術(shù)是一個(gè)比較完美的系統(tǒng)，但其弱點(diǎn)是不能保證有效的區(qū)域和范圍，WiFi亦是3G的重要補(bǔ)充，因此，3G技術(shù)與WiFi技術(shù)的結(jié)合將會(huì)有更廣闊的前景。由于WiFi具有以太網(wǎng)傳輸和寬帶數(shù)據(jù)接入的強(qiáng)大功能，因此也可以作為綜合自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸、多網(wǎng)合一及光線環(huán)網(wǎng)對(duì)接的網(wǎng)關(guān)設(shè)備應(yīng)用，于目前煤礦來(lái)說(shuō)是較好的寬帶數(shù)據(jù)通信解決方案。3.RFID技術(shù)介紹。RFID是一種通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)?；镜腞FID技術(shù)包括天線、閱讀器和標(biāo)簽三部分組成；閱讀器在解碼并讀取信息后，由處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理；標(biāo)簽在進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，由感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送信息，或者主動(dòng)把信息以某一頻率的信號(hào)發(fā)送。
三、無(wú)線通信技術(shù)在井下應(yīng)急中的應(yīng)用井下應(yīng)急系統(tǒng)中存在的問(wèn)題
（1）網(wǎng)絡(luò)冗余問(wèn)題災(zāi)害極容易對(duì)通信系統(tǒng)的通信基站、線纜等造成直接損毀，要確保網(wǎng)絡(luò)中單點(diǎn)的設(shè)備或線纜損毀不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，就要求應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)要有多路由的網(wǎng)絡(luò)冗余功能。（2）通信系統(tǒng)的應(yīng)急通信問(wèn)題救援成功的案例告訴我們，災(zāi)后井下的人員自救至關(guān)重要，但通信系統(tǒng)在災(zāi)害中易同時(shí)受損，如供電停止、線纜中斷等。因此，通信系統(tǒng)終端在災(zāi)害背景下必然要具備應(yīng)急脫網(wǎng)通信功能。（3）應(yīng)急調(diào)度的問(wèn)題應(yīng)急情境下的常態(tài)應(yīng)用與通信調(diào)度往往是很不相同的，出現(xiàn)的的線路擁塞這些情況，必須使應(yīng)急通信系統(tǒng)具備特有的應(yīng)急調(diào)度功能。上述問(wèn)題中，采面與掘進(jìn)面的通信終端與網(wǎng)絡(luò)冗余的應(yīng)急通信功能是較難實(shí)現(xiàn)的。隨著更新的無(wú)線通信技術(shù)在煤礦運(yùn)輸安全中的應(yīng)用，使得一切變得更為容易。
目前現(xiàn)有的大靈通、小靈通、透地傳輸?shù)葻o(wú)線通信系統(tǒng)，均難以滿足現(xiàn)實(shí)的需要。而WiFi技術(shù)和無(wú)線Mesh技術(shù)以其獨(dú)有的自我修復(fù)、自我有話、無(wú)線傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，使得煤礦應(yīng)急能力大為提高，而這些新興的無(wú)線通信技術(shù)將會(huì)在未來(lái)的煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)輸中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。煤礦安全的標(biāo)準(zhǔn)一再提高，這在不斷促使著技術(shù)的革新；技術(shù)的革新又在提升著煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)，二者相互推動(dòng)、相互促進(jìn)。
作者:閆自有 單位:云南東源煤電有限公司一平浪煤礦
1煤礦自動(dòng)化和通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1.1煤礦自動(dòng)化技術(shù)
煤礦自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展起始于20世紀(jì)60年代，繼電器是當(dāng)時(shí)主要的煤礦自動(dòng)化器件，當(dāng)時(shí)的煤礦自動(dòng)化也只是簡(jiǎn)單的開(kāi)停與閉鎖控制，而且控制器不但體積龐大，安全性與可行性也很差。20世紀(jì)70年代和80年代中期，晶體管與邏輯電路開(kāi)始的大量出現(xiàn)，它們的出現(xiàn)取代了繼電器成為主要的煤礦自動(dòng)化控制器件，它們的應(yīng)用使控制器的體積得到了大幅度的縮小，并且把控制器的功能改進(jìn)了。80年代末90年代初，開(kāi)始出現(xiàn)了單片機(jī)，由于單片機(jī)的運(yùn)算與控制能力都比較強(qiáng)，晶體管與邏輯集成電路控制系統(tǒng)很快被其取代，單片機(jī)成為了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心控制單元，這使得煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全性與可靠性都得到了大幅度的提升，煤礦自動(dòng)化控制與檢測(cè)系統(tǒng)才真正具有了實(shí)用功能。但這個(gè)時(shí)期形成的煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)還屬于獨(dú)立系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間不能進(jìn)行信息交換。簡(jiǎn)單的調(diào)制方式是其內(nèi)部信息傳輸?shù)闹饕绞?。直?1世紀(jì)初，隨著太網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了煤礦各專用監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息傳輸可以用高速信息網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸，總線傳輸技術(shù)也逐步成為各專用監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部之間信息傳輸?shù)闹饕绞?，高速信息通道的建立，使煤礦各專用監(jiān)控子系統(tǒng)的集成與實(shí)時(shí)監(jiān)控得到了實(shí)現(xiàn)，使煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的自動(dòng)化水平躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。
1.2礦井通信
煤礦的生產(chǎn)指揮工作要想順利進(jìn)行，必須要做好礦井通信工作。由于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工序較多且作業(yè)地點(diǎn)分散，要想用一種通信系統(tǒng)和方式來(lái)把全礦覆蓋很難。按使用方式可把礦井通信大致分為固定通信與移動(dòng)通信，按通信覆蓋區(qū)域可把煤礦通信系統(tǒng)分為全礦井通信與局部礦井通信。防爆磁電電話是我國(guó)早期主要采用的礦井調(diào)度通信方式，隨著時(shí)代的發(fā)展礦用模擬程控調(diào)度通信系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)出來(lái)了，90年代時(shí)數(shù)字程控調(diào)度通信系統(tǒng)也開(kāi)發(fā)出來(lái)了，這時(shí)已經(jīng)幾乎能滿足礦井調(diào)度通信的需求。礦用透地通信系統(tǒng)、礦用泄露通信系統(tǒng)、礦用感應(yīng)通信系統(tǒng)、礦用載波通信系統(tǒng)、礦用小靈通通信系統(tǒng)以及礦用CD-MA通信系統(tǒng)是礦用移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要形式。其中應(yīng)急救災(zāi)時(shí)主要用到的通信系統(tǒng)是礦用透地通信系統(tǒng)，局部通信主要用到的通信系統(tǒng)是漏泄通信系統(tǒng)，感應(yīng)通信系統(tǒng)，礦用載波通信系統(tǒng)，全礦井無(wú)線通信主要用到的通信系統(tǒng)是礦用小靈通系統(tǒng)與CDMA通信系統(tǒng)。
2煤礦自動(dòng)化技術(shù)
2.1高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
工業(yè)以太網(wǎng)、專用工業(yè)控制網(wǎng)、CEPON網(wǎng)以及MCIP系統(tǒng)是我國(guó)目前主要使用的高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。其中冗余工業(yè)以太網(wǎng)是我國(guó)煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的主要傳輸平臺(tái)，很多礦井都在使用。由于專用工業(yè)控制網(wǎng)的開(kāi)放性比較差，在我國(guó)只有幾個(gè)別的礦井在裝備使用，而礦用CEPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種新系統(tǒng)，視頻、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等信息都可以傳輸，其應(yīng)用前景十分廣闊。
2.2自動(dòng)化平臺(tái)軟件
管控軟件和Web服務(wù)軟件是自動(dòng)化平臺(tái)軟件的兩種主要形式。管控軟件在控制層的管控服務(wù)器內(nèi)安裝，Web服務(wù)軟件在管理層的Web服務(wù)器中安裝，它們是煤礦自動(dòng)化控制的重要實(shí)現(xiàn)手段。
2.3局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化
礦井局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化大致可以分為：安全監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、水泵自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度控制礦井機(jī)車系統(tǒng)、礦井?dāng)?shù)字化工業(yè)電視系統(tǒng)、工作面巷道監(jiān)控中心。
3煤礦通信技術(shù)
礦井有線通信主要使用的是礦井程控?cái)?shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)與工作面局部擴(kuò)音通信系統(tǒng)。隨著礦井大規(guī)模應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及IP語(yǔ)音通信技術(shù)的逐漸完善，礦井有線通信一個(gè)重要的發(fā)展方向便是礦井IP調(diào)度通信系統(tǒng)。人們還在不斷的探索和研究礦井移動(dòng)通信技術(shù)，礦用透地通信系統(tǒng)、礦用泄漏通信系統(tǒng)、礦用感應(yīng)通信系統(tǒng)、礦用載波通信系統(tǒng)、礦用小靈通通信系統(tǒng)、礦用CDMA通信系統(tǒng)等等。
4若干技術(shù)問(wèn)題
4.1完善與提高局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化技術(shù)
已有多種高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案供煤礦自動(dòng)化控制選擇，影響煤礦自動(dòng)化正常運(yùn)行能否實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要因素已經(jīng)成為局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化，這主要是由于監(jiān)控量大、面廣、并且種類繁多是局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，要想使礦井自動(dòng)化系統(tǒng)更完善，這就需要各生產(chǎn)廠家不斷完善與提高自身的技術(shù)。
4.2開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度快速安裝式礦用光纜
我國(guó)的礦井已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用光纜，但大巷是其主要應(yīng)用的地方，而在工作面上的應(yīng)用技術(shù)還不完善，這主要是由于工作面的生產(chǎn)條件更惡劣，易斷是普通礦用光纜的主要特點(diǎn)，一旦這種普通礦用光纜斷裂后很難修復(fù)。而工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)，頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的信息量都非常大，要求的信息傳輸速度高，更適合采用光纜傳輸，為了適應(yīng)礦井未來(lái)的發(fā)展需求，我們必須開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度快速安裝式礦用光纜。
4.3煤礦供電安全技術(shù)
電參數(shù)測(cè)量以及各種保護(hù)功能是目前防爆開(kāi)關(guān)設(shè)備等供電設(shè)備主要具有的功能，他們一般都缺乏主動(dòng)分析故障與報(bào)警的功能，這就需要我們繼續(xù)在這方面加大研究力度，把井下變電所無(wú)人值守的整套設(shè)備爭(zhēng)取能夠開(kāi)發(fā)出來(lái)。
5總結(jié)
實(shí)現(xiàn)煤礦高效安全開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)之一便是煤礦自動(dòng)化技術(shù)，而礦井通信技術(shù)又是煤礦生產(chǎn)指揮必須具備的手段之一，歷經(jīng)幾代人的努力鉆研，開(kāi)發(fā)出了一系列這方面的產(chǎn)品，并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)中，但就目前煤礦企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，它們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)的需求，為了真正滿足這一需求，我們要不斷利用新技術(shù)，新手段完善與提高煤礦自動(dòng)化技術(shù)與通信技術(shù)，只有這樣才能保證我們煤礦企業(yè)的安全、高效生產(chǎn)。
作者:王博翰 單位:陜西陜煤黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦
1煤礦自動(dòng)化
煤礦自動(dòng)化，是指在煤礦生產(chǎn)和管理的過(guò)程中對(duì)各項(xiàng)工作都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理行為，包括對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程中煤礦安全保護(hù)自動(dòng)化、監(jiān)控進(jìn)程自動(dòng)化、管理行為自動(dòng)化等一系列自動(dòng)化的行為，最終將煤礦自動(dòng)化的工作內(nèi)容綜合組成一個(gè)煤礦自動(dòng)化運(yùn)行平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)煤礦的生產(chǎn)和管理內(nèi)容自動(dòng)化的目標(biāo)。具體來(lái)講，煤礦自動(dòng)化的功能特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)可以根據(jù)煤礦在生產(chǎn)管理過(guò)程中的不同任務(wù)內(nèi)容來(lái)具體劃分為以下內(nèi)容：
1.1煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行和管理自動(dòng)化隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代科技早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)控與管理的過(guò)程。將這一新型計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中和機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中，對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行自動(dòng)化進(jìn)程有著質(zhì)的幫助和提升。在煤礦的生產(chǎn)以及管理過(guò)程中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備包括采煤機(jī)、工作面運(yùn)輸機(jī)等多項(xiàng)設(shè)備，其中采煤機(jī)自動(dòng)化主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)采煤機(jī)各電機(jī)及液壓系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)在運(yùn)行和管理過(guò)程中的自動(dòng)化；運(yùn)輸機(jī)則是通過(guò)對(duì)其和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)的智能控制和管理，使其能夠自動(dòng)負(fù)擔(dān)更加大容量、高強(qiáng)度、重型化的工作內(nèi)容和具有更長(zhǎng)使用期限的壽命優(yōu)點(diǎn)。
1.2煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化
煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化是指在礦產(chǎn)資源運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中對(duì)有關(guān)運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管控的過(guò)程。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始逐漸引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的膠帶運(yùn)輸方法，隨之而來(lái)的是膠帶大載荷長(zhǎng)距離運(yùn)輸對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的高要求，對(duì)保護(hù)投入的嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)，目前利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將主電機(jī)和皮帶運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)利用傳感器采集并匯集到PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)上，通過(guò)上位程序?qū)δz帶運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行集中的控制和保護(hù)，對(duì)相關(guān)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障能夠及時(shí)地作出預(yù)防和處理，保護(hù)礦產(chǎn)資源在運(yùn)輸過(guò)程中的安全性，提高煤礦運(yùn)輸?shù)男屎唾|(zhì)量。
1.3煤礦洗選系統(tǒng)自動(dòng)化
煤礦洗選系統(tǒng)自動(dòng)化是指針對(duì)提高煤質(zhì)去除矸石的洗選設(shè)備進(jìn)行集中控制，對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的各種參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)控，使各種保護(hù)能夠有效的聯(lián)鎖，確保洗選系統(tǒng)安全高效運(yùn)行的控制系統(tǒng)。當(dāng)前各洗煤廠使用的控制系統(tǒng)不盡相同，常見(jiàn)的系統(tǒng)有美國(guó)AB，德國(guó)西門(mén)子，相比使用人力去就地控制各種水泵、皮帶、破碎機(jī)、分級(jí)篩等設(shè)備，使用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以大量縮減人員的投入，減少因噪音、粉塵等對(duì)人體的傷害，同時(shí)各種保護(hù)的聯(lián)鎖投入也可以消除因個(gè)別設(shè)備的故障造成洗選系統(tǒng)的崩潰，避免機(jī)電生產(chǎn)事故的發(fā)生，對(duì)煤礦來(lái)說(shuō)洗選自動(dòng)控制系統(tǒng)的參與即減少了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，又大大提高了安全生產(chǎn)效率。
2煤礦通信技術(shù)
煤礦通信技術(shù)是指將現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)和管理的過(guò)程中而形成的煤礦系統(tǒng)特有的通信技術(shù)類型。煤礦通信技術(shù)根據(jù)煤礦生產(chǎn)任務(wù)以及應(yīng)用環(huán)境的不同，具體可以總結(jié)為以下內(nèi)容。
2.1全礦井生產(chǎn)調(diào)度通信技術(shù)
全礦井生產(chǎn)調(diào)度通信技術(shù)是指在煤礦井下的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)礦井的生產(chǎn)過(guò)程施行通信管理的一種技術(shù)，其通信設(shè)備一般包括調(diào)度主機(jī)、安全隔離器以及本安自動(dòng)電話機(jī)等，煤礦管理人員可以通過(guò)對(duì)以上設(shè)備的利用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程的即時(shí)管理和控制，保證煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程的安全和效率。全礦井生產(chǎn)調(diào)度通信技術(shù)也有不同的技術(shù)類型，例如煤礦井下建立專用的調(diào)度主機(jī)和行政交換機(jī)相互結(jié)合使用的通信技術(shù)方法，通過(guò)煤礦井下生產(chǎn)調(diào)度員的管理來(lái)對(duì)調(diào)度主機(jī)和行政交換機(jī)綜合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程的管理和控制，比較適用于大型煤礦企業(yè)。其他例如不建立專用的調(diào)度主機(jī)，只使用行政交換機(jī)的通信技術(shù)類型或者只建立專用的調(diào)度主機(jī)不使用行政交換機(jī)的通信技術(shù)類型則比較適用于較小的煤礦企業(yè)。
2.2井下光纖通信技術(shù)
井下光纖通信技術(shù)則是指將光纖通信技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程的管理和控制過(guò)程中，井下光纖通信技術(shù)相較于其他通信技術(shù)來(lái)說(shuō)具有通信速度更快、通信質(zhì)量更高、通信容量更大等一系列的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)秀的防爆阻燃性能和通信抗干擾的能力。目前井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)的普及應(yīng)用，為煤礦信息化建設(shè)搭建了基礎(chǔ)接入平臺(tái)，使通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、綜采設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、電力系統(tǒng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控等多種系統(tǒng)進(jìn)行融合成為了可能，成為煤礦數(shù)字化建設(shè)的重要推動(dòng)力。
3結(jié)語(yǔ)
煤礦的自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)是保證煤礦生產(chǎn)與管理過(guò)程中工作質(zhì)量和工作效率的重要方法之一，也是煤礦工作未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，加強(qiáng)煤礦自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦生產(chǎn)與管理過(guò)程的有效保護(hù)和支撐。
作者:高小川單位:陜西清水川能源股份有限公司馮家塔礦業(yè)分公司
