大紅山銅礦井下綜合通訊系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用研究

尹久龍

(玉溪礦業(yè)公司大紅山銅礦,云南玉溪 651101)

大紅山銅礦井下綜合通訊系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用研究

尹久龍

(玉溪礦業(yè)公司大紅山銅礦,云南玉溪 651101)

在現(xiàn)代地下礦山井下工程中,如何實(shí)現(xiàn)井下語音通信、視頻監(jiān)測、人員與設(shè)備跟蹤定位等成為礦山企業(yè)管理者首先面對(duì)的問題。通過對(duì)井下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無線接入點(diǎn)的布置和視頻點(diǎn)位置的設(shè)計(jì),構(gòu)建了大紅山銅礦井下綜合通訊系統(tǒng)。其構(gòu)建的井下綜合通訊系統(tǒng)不僅能加強(qiáng)井下生產(chǎn)人員的安全和提高生產(chǎn)效率,而且對(duì)于實(shí)現(xiàn)礦山企業(yè)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化具有重要的意義。

井下通信;地下礦山;構(gòu)建;安全

對(duì)于地下礦山,在數(shù)字礦山的建設(shè)中,如何構(gòu)建井下綜合通訊系統(tǒng)是核心的內(nèi)容。井下綜合通訊系統(tǒng)建立,可以實(shí)現(xiàn)井上下語音通信、對(duì)井下重要區(qū)段進(jìn)行視頻監(jiān)控、人員與設(shè)備的跟蹤定位及安全生產(chǎn)管理[1～3]。本文結(jié)合大紅山銅礦的實(shí)際,介紹了該礦井下綜合通訊系統(tǒng)的建設(shè)情況,該系統(tǒng)的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)了大紅山銅礦井下無線電話、跟蹤定位、視頻監(jiān)視等功能,對(duì)促進(jìn)礦山安全管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 大紅山銅礦井下通信系統(tǒng)構(gòu)建

大紅山銅礦位于云南省玉溪市新平縣戛灑鎮(zhèn)境內(nèi),設(shè)計(jì)開采總規(guī)模為日采選礦石4 800 t,一期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2 400 t/d,二期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2 400 t/d。經(jīng)過多年的發(fā)展和建設(shè),工程量巨大,巷道連接復(fù)雜,中段多。因此,為了確保這些工藝和設(shè)備能夠充分發(fā)揮應(yīng)有的效益和效率、降低生產(chǎn)過程中各類事故的發(fā)生率、提高生產(chǎn)環(huán)境和過程的安全性、增強(qiáng)管理與決策過程的主動(dòng)性,決定在該礦建立綜合通訊平臺(tái),并初步實(shí)現(xiàn)語音、跟蹤定位、視頻監(jiān)視等功能,后期將通過在此平臺(tái)上的功能擴(kuò)充,實(shí)現(xiàn)其設(shè)備遠(yuǎn)程控制等。

1.1 井下綜合通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布置的范圍

從服務(wù)于井下生產(chǎn)過程管理和控制目標(biāo)出發(fā),確定綜合通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)范圍。根據(jù)大紅山銅礦實(shí)際,確定重點(diǎn)覆蓋485中段運(yùn)輸水平以及該中段各分段B26以東的生產(chǎn)區(qū)域,同時(shí)還要覆蓋其他中段相關(guān)部位(如535水平水泵房、550水平一期炸藥庫、485中段以上各水平的礦廢石井及監(jiān)督站),以及副斜井、東措施井、箕斗井等部分重要開拓系統(tǒng)。

1.2 井下網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與分區(qū)

通過對(duì)大紅山銅礦開拓、采準(zhǔn)系統(tǒng)的分析,對(duì)其分成四個(gè)區(qū)域:副斜井640井口、575水平人行管纜井口、485監(jiān)督站、500破碎站入口。在這四個(gè)位置各安裝1臺(tái)兩層千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),每臺(tái)交換機(jī)將對(duì)本區(qū)域形成輻射,并可實(shí)現(xiàn)把輻射區(qū)域的各種信息接入礦山井下局域主干網(wǎng)。這四個(gè)位置的交換機(jī)加上井口位置的交換機(jī)共同組成了一個(gè)環(huán)形網(wǎng)——井下局域主干網(wǎng)。

考慮到網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性及后期應(yīng)用的擴(kuò)充,此5臺(tái)交換機(jī)之間由12芯單模光纖構(gòu)成1個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu),選用智邦公司支持SPAN TREE(生成樹)協(xié)議的ES4524C交換機(jī)。

井下4臺(tái)交換機(jī)上連接的復(fù)合光纖表明該交換機(jī)所服務(wù)的區(qū)域,井下4個(gè)分區(qū)如圖1所示。

1.3 無線接入點(diǎn)布置

無線接入點(diǎn)(WAP)相當(dāng)于井下無線通訊的基站,無線信號(hào)的覆蓋效果與接入點(diǎn)的安裝位置以及采用的天線息息相關(guān)。在接入點(diǎn)位置設(shè)計(jì)時(shí),主要遵循兩條原則:

1.接入點(diǎn)之間的距離不大于500 m。一是因?yàn)樵讵M長空間內(nèi)接入點(diǎn)的無線信號(hào)覆蓋能力有限,二是因?yàn)槎嗄９饫w的有效傳輸距離不超過500 m。

圖1 大紅山銅礦井下綜合通訊網(wǎng)絡(luò)分區(qū)示意圖

2.在井巷拐彎處安裝接入點(diǎn)。按照上述原則,對(duì)井下各井巷內(nèi)的無線接入點(diǎn)數(shù)量及位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1.4 視頻點(diǎn)位置布置

大紅山銅礦井下視頻監(jiān)視子系統(tǒng)是構(gòu)架在綜合通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)只需在監(jiān)控現(xiàn)場安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),以及在監(jiān)控中心配置視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī),即可在終端電腦上直接通過IE實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)的參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行控制及視頻信號(hào)處理等。

目前,大紅山銅礦在無軌斜坡道各中段岔口、副斜井各中段甩車道、水倉、炸藥庫、井下提升機(jī)房、放礦點(diǎn)等共安裝攝像頭55部,在礦部生產(chǎn)調(diào)度控制指揮中心,建成大屏幕1套。

2 井下綜合通訊技術(shù)在大紅山銅礦的應(yīng)用

大紅山銅礦井下綜合通訊系統(tǒng)自2008年2月完成安裝后,先后對(duì)井下485中段、無軌斜坡道、副斜井、500水平等處無線接入點(diǎn)(WAP)的無線信號(hào)覆蓋程度進(jìn)行了測試。測試時(shí),當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度在-70Db以上時(shí)可以保證通常的語音通訊。且每個(gè)WAP將在以其為中心、較大范圍內(nèi)具有良好的語音信號(hào)。而在巷道轉(zhuǎn)彎的地方,由于在此處信號(hào)受到了巷道的遮擋作用,其信號(hào)較平直的巷道弱。但通過區(qū)域內(nèi)安裝多個(gè)WAP后,信號(hào)覆蓋范圍及程度可大大增強(qiáng),如在500水平西部、東部、副斜井內(nèi)由于相鄰WAP的共同作用,基本上在沿線區(qū)域均有較強(qiáng)的無線信號(hào),極大程度地縮小了信號(hào)盲區(qū)所占的比例。

2.1 基于綜合通訊平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)

2008年5月份,因大紅山銅礦礦山局域網(wǎng)IP地址調(diào)整,對(duì)綜合通訊平臺(tái)所有設(shè)備的IP地址進(jìn)行了修改,2009年5月因生產(chǎn)區(qū)域發(fā)生了變化,將640 m、620 m中段的通訊設(shè)備移至435 m中段。2009年年底開始,基于此平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了大紅山銅礦485水倉設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[4]建設(shè),目前正在進(jìn)行風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的構(gòu)建,預(yù)計(jì)2010年年底將初步建成。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行效果與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

該系統(tǒng)自建成之后,經(jīng)多次調(diào)整,總體上達(dá)到了預(yù)期的功能目標(biāo),但是幾年來的運(yùn)行過程及效果也表明:該系統(tǒng)的管理維護(hù)必須作為一個(gè)日常工作及時(shí)開展,因?yàn)榫律a(chǎn)工程進(jìn)度快,大量無軌設(shè)備的忙碌運(yùn)行以及頻繁的工程爆破工作,都可能造成系統(tǒng)的破壞,必須制定嚴(yán)格的管理制度,建立切實(shí)有效的維護(hù)管理組織機(jī)構(gòu)。

3 結(jié)論與展望

大紅山銅礦井下綜合通訊系統(tǒng)的成功應(yīng)用,對(duì)礦山企業(yè)產(chǎn)生了很多積極的影響,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1.提高企業(yè)科學(xué)管理水平。井下生產(chǎn)人員及設(shè)備等有經(jīng)常流動(dòng)性的特點(diǎn),井下綜合通訊系統(tǒng)可以使其科學(xué)地定位、方便查找、靈活調(diào)度,提高了設(shè)備的利用率,促進(jìn)了人員的合理流動(dòng),加速了礦山企業(yè)的信息化進(jìn)程,提高了企業(yè)的科學(xué)管理水平。

2.促進(jìn)井下安全生產(chǎn)作業(yè)。在礦山井下中,由于井下人員及設(shè)備等繁雜性,如何避免意外的安全事故已成為每個(gè)企業(yè)的管理人員要面對(duì)的問題。井下綜合通訊系統(tǒng)可以有效地解決這個(gè)問題,該系統(tǒng)主要依賴先進(jìn)的視頻系統(tǒng)及語音系統(tǒng)對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行處理。

3.具有良好的示范作用。我國礦山企業(yè)生產(chǎn)水平總體落后于一些礦業(yè)發(fā)達(dá)國家,安裝井下綜合通訊系統(tǒng)的企業(yè)并不多。該系統(tǒng)的應(yīng)用及其性能的可靠性將會(huì)對(duì)國內(nèi)其他礦山企業(yè)起到很好的帶頭作用。

[1] 董維武.國外礦山通訊系統(tǒng)(TTE)研究現(xiàn)狀[J].中國煤炭, 2007,33(2):74-76.

[2] 李懷武.煤礦地下無線通訊的研究[J].煤礦自動(dòng)化,1994, (3):44-46.

[3] 張申,丁恩杰,武增.煤礦井下綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2002,27(2):206-207.

[4] 劉關(guān)峰.大紅山銅礦485水倉排水系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)研究[J].湖南有色金屬,2010,(4):57-59.

Abstract:In modern underground mine engineering,the primary concerns of the enterprise managers are how to construct underground audio communication system,video monitoring system,personnel&equipment tracking system and so on.Through building network topology,wireless access points and video design points,it constructs an integrated communication system for Dahongshan copper mine.The construction of underground integrated communications system not only strengthenes the safety of underground production for humans and improves production efficiency,but also lays significance in building the information and network systems of the mining enterprise.

Key words:underground communication;underground mine;construction;safety

Study and Construction of Dahongshan Copper Mine Underground Integrated Communications System

YIN Jiu-long
(Dahongshan Copper of Yuxi Mining Company,Yuxi651101,China)

TD65+5

A

1003-5540(2011)02-0007-03

2010-11-02

尹久龍(1982-),男,工程師,主要從事礦山信息化管理工作。