礦井新型綜合通信平臺(tái)的研究

夏偉 郜新平

(永城煤電控股集團(tuán)有限公司技術(shù)信息中心,河南永城 476600)

礦井新型綜合通信平臺(tái)的研究

夏偉 郜新平

(永城煤電控股集團(tuán)有限公司技術(shù)信息中心,河南永城 476600)

煤炭企業(yè)礦用通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)采用過(guò)多種平臺(tái)架構(gòu)方式,從有線到無(wú)線,從模擬到數(shù)字,從總線到以太網(wǎng)的架構(gòu)方式。本文通過(guò)對(duì)多種煤礦通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析,從煤礦井下災(zāi)害環(huán)境的特殊性及救援工作的安全性出發(fā),在與礦井人員定位系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上,提出了一種關(guān)于集線路管理、調(diào)度、廣播及應(yīng)急通信等功能為一體的礦用通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)的研究。

煤礦 通信系統(tǒng) 聯(lián)絡(luò)平臺(tái) 人員定位

煤炭開采為地下作業(yè),受自然條件的限制,環(huán)境黑暗、高溫、潮濕,伴有強(qiáng)噪音、粉塵、有毒有害氣體等諸多危害因素,安全一直是煤炭企業(yè)一切工作的重中之重,肩負(fù)日常通信、預(yù)警、應(yīng)急救援工作的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)在煤礦安全工作中具有十分重要地位和作用,隨著礦井開采深度的不斷增加,掘進(jìn)速度的加快,開采方式和工作面開采空間的變化,煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性也在不斷增加,為此,煤炭企業(yè)一直致力于探索和研究一種可以提供可靠的、有效的應(yīng)急通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平、資金投入等因素的限制,煤礦已建設(shè)的通信系統(tǒng)存在著各通信系統(tǒng)自成一派,無(wú)相互聯(lián)絡(luò)和互動(dòng),缺乏統(tǒng)一調(diào)度指揮等問(wèn)題,難以真正解決移動(dòng)語(yǔ)音問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)高效的救援功能。

鑒于上述現(xiàn)狀,本文提出了一種安全可靠的煤礦通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)的研究,該系統(tǒng)屬于集傳感網(wǎng)、有線、無(wú)線、RFID等技術(shù)于一體的基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái),涵蓋礦井有線、無(wú)線通信系統(tǒng),并與井下人員定位系統(tǒng)相結(jié)合的應(yīng)急調(diào)度通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng),通過(guò)統(tǒng)一的軟件平臺(tái),能夠準(zhǔn)確了解井下人員的數(shù)量、流動(dòng)及分布情況,并實(shí)時(shí)通信,當(dāng)井下發(fā)生突發(fā)事件時(shí),通過(guò)該平臺(tái),使用一些簡(jiǎn)單的操作,即可以最快時(shí)間內(nèi)通知到井下人員撤離危險(xiǎn)區(qū)域,準(zhǔn)確有序的引導(dǎo)人員到達(dá)安全區(qū)。

1 礦井通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)的研究目的和意義

1.1 研究目的

(1)通過(guò)統(tǒng)一的軟件平臺(tái),在平時(shí)生產(chǎn)中,具有擴(kuò)音、對(duì)講等功能,可作為皮帶、水泵等自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分,還具備廣播、背景音樂(lè)播放功能,從而提高礦井的生產(chǎn)效率。

(2)當(dāng)事故發(fā)生時(shí),單鍵操作便可調(diào)度所有通信節(jié)點(diǎn)。在災(zāi)前,可在一分鐘內(nèi)通知到井下各作業(yè)區(qū)的所有礦工。在災(zāi)后,為搶險(xiǎn)救援提供通信保障,可與井下救生艙實(shí)現(xiàn)對(duì)話,便于及時(shí)采取相應(yīng)的救援措施,達(dá)到提高應(yīng)急救援工作的效率的目的。

1.2 研究意義

(1)能有效防止安全事故的發(fā)生。當(dāng)井下某處發(fā)現(xiàn)塌方、煤與瓦斯突出、透水等事故前兆時(shí),通過(guò)先進(jìn)的通信系統(tǒng),可及時(shí)通知其它作業(yè)地點(diǎn)的工作人員迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)域,避免人身傷亡事故發(fā)生。

(2)能有效防止事故的擴(kuò)大。特別是井下作業(yè)的礦山發(fā)生大面積的塌方、透水事故后,先進(jìn)、健全的通信系統(tǒng),可以有效地組織指揮所有井下人員按指定路線安全撤離,減少人員傷亡,降低事故損失。

圖1

2 多種通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)分析

2.1 調(diào)度電話系統(tǒng)

基于傳統(tǒng)的調(diào)度電話交換機(jī)的通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了礦井井上至井下的有線通信,但是該系統(tǒng)需要敷設(shè)大量的貫穿井上下的電纜,井下電話安裝在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上,不能做到覆蓋全礦井。且需要有人接聽方能通話、不能進(jìn)行廣播。

2.2 PHS(小靈通)通信系統(tǒng)

PHS技術(shù)屬于第二代數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù),由于PHS基站覆蓋范圍有限,通信基站與終端間距離較短。因此基于PHS技術(shù)的通信系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)井上下的無(wú)線語(yǔ)音通信,但只能進(jìn)行語(yǔ)音通信、不能傳輸數(shù)據(jù),缺少指揮調(diào)度功能,不能做到人手一機(jī),退市后面臨設(shè)備和終端后續(xù)供貨及服務(wù)等問(wèn)題。

2.3 SCDMA(大靈通)通信系統(tǒng)

基于地面成熟的SCDMA技術(shù)的產(chǎn)品,它屬于大蜂窩通信體制,采用定向天線、全向天線及泄漏電纜 三種井下覆蓋方式,但缺點(diǎn)是系統(tǒng)占用設(shè)備較多,安裝、維護(hù)繁瑣,造價(jià)較高,功能單一、抗災(zāi)變能力差。

2.4 WiFi無(wú)線通信系統(tǒng)

利用WiFi技術(shù)進(jìn)行無(wú)線覆蓋,IP方式接入組網(wǎng),SIP協(xié)議進(jìn)行交換處理的一種新型寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)?？杀ＷC實(shí)時(shí)的傳遞語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種數(shù)據(jù)流,缺點(diǎn)是缺少調(diào)度指揮功能,由于成本問(wèn)題,亦不能做到人手一部手機(jī),且存在盲區(qū),另外,WIFI手機(jī)電池續(xù)航時(shí)間較短,難以完全滿足井下通信需求。

以上幾種通信系統(tǒng)在一個(gè)礦井中可能同時(shí)存在,但各系統(tǒng)又是相互獨(dú)立的,關(guān)鍵時(shí)刻不能互通和聯(lián)絡(luò),缺乏統(tǒng)一調(diào)度指揮,不滿足礦井應(yīng)急通信系統(tǒng)的要求。

3 通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)及主要功能

3.1 通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 無(wú)縫整合各語(yǔ)音通信系統(tǒng)

通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)具有統(tǒng)一界面,采用了擴(kuò)播話機(jī)數(shù)字式全雙工通信技術(shù),與調(diào)度電話、應(yīng)急廣播、礦用WiFi、小靈通等通信設(shè)備互聯(lián)的技術(shù),與礦用各通信系統(tǒng)完全兼容,實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的互聯(lián)互通,滿足管理、巡檢、安全、救急人員等通信聯(lián)絡(luò)的需求。架構(gòu)圖如(圖1）。

3.1.2 同人員定位系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合

通信聯(lián)絡(luò)軟件平臺(tái)與人員定位系統(tǒng)互聯(lián),通過(guò)人員定位卡上的緊急按鈕實(shí)現(xiàn)緊急呼叫,并能夠通過(guò)自身的緊急呼叫/廣播功能觸發(fā)人員定位卡上的物理報(bào)警裝置。

3.1.3 接入礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)

平臺(tái)采用礦井工業(yè)以太網(wǎng)綜合接入技術(shù),與煤礦綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)互連,無(wú)需鋪設(shè)大量線纜。借助綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井上、井下的煤礦全部重要區(qū)域的覆蓋。該平臺(tái)預(yù)留接口,可與各類型監(jiān)測(cè)監(jiān)控、自動(dòng)化子系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng),進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警,實(shí)現(xiàn)事故聯(lián)動(dòng)廣播功能。

3.2 通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)主要功能本聯(lián)絡(luò)平臺(tái)整合礦井現(xiàn)有的語(yǔ)音通信系統(tǒng),統(tǒng)一界面,統(tǒng)一管理,使之能夠通過(guò)一個(gè)應(yīng)急指揮中心進(jìn)行管理,在統(tǒng)一調(diào)度各通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上兼有各通信系統(tǒng)的功能,平臺(tái)充分利用了現(xiàn)有的系統(tǒng),節(jié)省了費(fèi)用?？筛采w全礦井下大部分工作區(qū)域及通道,不留死角。

3.2.1 調(diào)度電話功能

調(diào)度臺(tái)調(diào)度電話或行政辦公電話可以直接對(duì)井下發(fā)出各項(xiàng)指令,通過(guò)擴(kuò)音電話或廣播自動(dòng)播出。

3.2.2 緊急呼叫、一鍵通功能

系統(tǒng)在收到呼叫請(qǐng)求后選擇線路,建立通話,在井下任意話機(jī)上按下緊急呼叫按鈕,井上調(diào)度臺(tái)接收到呼叫請(qǐng)求后建立連接,即可進(jìn)行雙方通話。系統(tǒng)提供一鍵通功能,在緊急情況下單鍵操作便可調(diào)度所有的通信節(jié)點(diǎn),可在一分鐘內(nèi)通知到井下各作業(yè)區(qū)的所有礦工。在緊急情況下,為搶險(xiǎn)救援提供通信保障。

3.2.3 具有普通廣播、無(wú)線通信等功能

其他功能:調(diào)度室直接對(duì)擴(kuò)播、調(diào)度電話、手機(jī)各點(diǎn)進(jìn)行緊急呼叫或廣播,可顯示各分機(jī)點(diǎn)在線狀態(tài),分級(jí)管理,分級(jí)監(jiān)控,具有豐富靈活的軟件接口,支持軟件二次開發(fā)。

4 結(jié)語(yǔ)

這種通信聯(lián)絡(luò)平臺(tái)建成后,可實(shí)現(xiàn)目前各種礦用通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通,與人員定位系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,覆蓋生產(chǎn)作業(yè)區(qū)、管理辦公區(qū)、休息區(qū)等井上、下全部重要區(qū)域。且具有靈活的架構(gòu),預(yù)留各類接口,是一種強(qiáng)大的統(tǒng)一應(yīng)急通信指揮軟件,具有統(tǒng)一調(diào)配指揮的能力,能及時(shí)、有效地指揮組織應(yīng)急救援工作,提高救援效率,為煤礦安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。