现代化矿井通信技术与系统

刘阳

摘要：提供了由矿用有线调度通讯系统、矿山移动通讯系统、矿山广播通讯系统和矿山救灾通讯系统等所构成的煤矿井下通讯技术框架。建议在矿用调度通讯系统,宜引入矿用有线调度通讯系统。也建议在矿山移动通讯系统中宜引入WiFi、3G、4G等通讯方式。并建议全矿山广播通讯系统,既可采取矿用有线调度通讯系统的远程供电广播技术,又可采取基于以太环网和无源光网的IP通讯技术。提出的矿井救灾通讯设备宜使用无线等多媒体通信技术,宜使用WiFi技术和MESH等行动通讯技术。提出了矿山移动通讯网络要实现手机脱网通讯、基站脱网通讯、无线自组织网络、连人煤矿井下有线宽带传输平台的基本要求。并提出了手机脱网通讯、连接人煤矿井下有线宽带传输平台、无线自组织网络、矿用无线摄像机、基站脱网通讯、多功能矿山移动通讯系统、矿山无线宽带数据传输系统等方面,WiFi均优于WCDMA.CDMA000和TD-SCDMA。提出了多功能的矿山移动通讯系统,和矿山的无线宽带传输时应使用WiFi。

关键词：矿井；移动通信；调度通信； WiFi

现代化矿井的主要发展方向是高度机械化、信息化和自动化,其实现目标:在供热、给排水、通风、压风、运输、提升、瓦斯抽采等固定岗位无人看守,地面远程管理;综采、综放等采掘工作面少人作业,地面远程管理;减少煤炭井下作业人数,实煤矿的安全高效生产。而为了达到上述目标,不仅要具备地面远程管理功能的矿山监测信息系统、视频监视系统等,还需要有效安全的矿山通讯网络系统。

一、煤矿井下通信技术体系

1.1矿用调度通信系统

矿用调度通讯系统,应采取矿用有线调度通讯系统。矿用有线调度通讯系统中的本质安全型防爆电话,通过多芯矿用通讯光缆中的单芯,经安全栅与地面调度交换机连接,而不需井下电源。瓦斯超限停电以及事故中断都不能影响系统的正常工作。在井下出现事故时,只要电话不坏,电缆电流不断,系统就可以正常工作。所以,矿用有线调度通讯系统是中国煤矿井下最安全的通讯系统,在生产调度、应急避险和紧急救护等工作中都起到了重大作用。

爆电话由于是有线固定电话,因此面临着使用上不便利、无法适应煤矿井下移动工作环境的要求等困难。在采掘工作面和掘进工作面,各地方的作业人员为了向调度室汇报情况,往往需要步行很长的路程,到设有本质上安全的防爆电话的工作场所。调度科工作人员若要和地面井下作业人员联系时,需由本质安全型防爆电话周围的人转告或拨打。但一旦本质安全型防爆电话周围无人,则不能进行呼叫。尤其是,一旦出现情况后,地面调度科工作人员将无法及时告知地面井下作业人员,地面井下作业人员也无法将险情及时地向地面调度科工作人员通报。

矿用有线调度通讯系统的交换装置,应采用程控数字交换机、IP网络交换装置等,而不得采用矿用IP电话通讯系统取代矿用有线调度通讯系统。这也就是矿用IP电话网络体系中的矿用本质安全型,防爆IP电话系统和矿用防爆交换机均设置于井下,均需井下供应;当井下出现瓦斯超限停电或设备故障断电等时,都会影响控制系统正常工作。因此矿用IP电话通讯控制系统的安全性,远不如不需井下供电系统的矿用有线调度通讯控制系统。

1.2矿井移动通信系统

煤矿移动通讯系统具备了通信准确、方便的特性,大大提高了与井下流动人员通讯的时效性,为有效落实调度命令、沟通生产消息、及时通报安全隐患、为事故的撤人与抢救提供了有效通讯方式,推动了煤矿的安全生产,也大大提高了产能效益。但因为煤矿移动通讯系统的基站等基础设施都需要井下用电,因此瓦斯过点停电以及事故性停电都会影响系统的正常工作。尽管公用移动通讯基站通常具有不低于h的自备电源,但其安全性却远不如不需井下电源的矿用有线调度通信系统。所以,虽然煤矿移动通讯体系是矿用有线调度通信体系的重要补充,但政府决不允许用煤矿移动通讯体系取代矿用有线调度通讯体系。

矿山移动通讯系统包括整个矿山移动通讯系统和局部移动通讯系统。整个矿井的移动通讯系统,可以涵盖所有煤矿井下巷道、硐室和采掘工作面等作业场所,并适合于应用WiFi、3G、4G等行动通讯技术。而矿山局部的移动通讯系统,主要适用于未装备全部矿山移动通讯系统的矿井,实现发电机车调度通讯等,与全部矿井的移动通讯系统比较,其系统投资较低。矿井局部移动通讯系统既宜应用WiFi通信技术,也可应用漏泄通讯等新技术。

二、矿井移动通信特殊要求

手机脱网通信。瓦斯爆破等事件会导致光缆和电缆断缆、设施损坏、电源断裂等,从而导致矿用有线调度通讯系统、矿山移动通讯系统、矿山广播通讯系统等无法正常运作。但如果矿山移动通讯设备的手机具备了脱网通讯功能,在手机无线范围内工作,就可以实现被困人员与救护人员、被困人员与被困人员之间的通信联络;还可以进行灾后遇险人员搜寻,以及煤矿井下临时施工通讯。基于WiFi的矿山移动通讯系统较容易实现手机脱网通讯的功能,而基于WCDMA.CDMA000、TD一SCDMA等的矿山移动通讯系统,则较难以实现手机脱网通讯的功能。

基站脱网通讯。指为了降低瓦斯爆炸等环境事件的危害,在矿井内移动通讯系统中应具备基站的脱网通讯功能。具备基站脱网通讯功能的系统,在出现断缆等故障情况时,即使没有受损的基站,在其后备电源仍然有电的时段内,也可以进行在基站或无线网络范围内的手机通讯。而基于WiFi的矿井移动通讯系统比较容易实现基站脱网通讯的功能,但基于WCDMA、CDMA000、TD-SCDMA技术的矿山移动通信系统若要实现基站脱网通信功能,则需要在公用的移动通讯基站中增加软交换功能。

结束语：

现代化煤矿安全生产,迫切需要安全、准确和方便的矿山通讯信息系统。矿山通讯系统应由矿用有线调度通讯系统、矿山移动通讯系统、矿山广播通讯系统和矿山救灾通讯系统等构成。无线网络在手机脱网通讯,接入煤矿井下的有线宽带数据传送平台,无线自组织网络系统,矿用无线摄像机,基站脱网通讯,以及多功能的煤矿移动通讯系统、煤矿无线网络宽带数据传送等技术方面,均优于WCDMA、CDMA000和TD-SCDMA。所以,在多功能煤矿移动通讯系统以及对整个矿山的监测、通讯和监视等系统的无线传输技术应采用WiFi或无线网络。

参考文献：

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