礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用與探討

趙來(lái)鎖

（山西陽(yáng)泉盂縣躍進(jìn)煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

山西陽(yáng)泉地區(qū)15#煤層由于受地質(zhì)條件影響，煤層中瓦斯含量較高，容易發(fā)生瓦斯事故。在事故發(fā)生時(shí)，如何在最短的時(shí)間內(nèi)，立即通知井下受事故影響的危險(xiǎn)區(qū)域全部作業(yè)人員撤離至安全地點(diǎn)，是煤礦安全生產(chǎn)管理部門(mén)考慮的首要問(wèn)題。躍進(jìn)煤礦屬于高瓦斯礦井，按照國(guó)家應(yīng)急管理部（原國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局）所有煤礦建設(shè)完善安全生產(chǎn)六大系統(tǒng)的要求，已經(jīng)建設(shè)完善了各子系統(tǒng)。目前，躍進(jìn)煤礦已經(jīng)建有調(diào)度通信系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在如下問(wèn)題：（1）調(diào)度通信系統(tǒng)采用總線式結(jié)構(gòu)，當(dāng)主干線故障時(shí)，井下各電話(huà)無(wú)法互相通信；（2）煤礦井下環(huán)境背景噪音大，通話(huà)不清晰；（3）采用按鍵式設(shè)計(jì)，需提前知道對(duì)方號(hào)碼；（4）系統(tǒng)傳輸方式單一，只能采用通信線纜進(jìn)行信號(hào)傳輸；（5）系統(tǒng)無(wú)法與煤礦其他系統(tǒng)進(jìn)行有效的融合。因此設(shè)計(jì)安裝礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，作為對(duì)調(diào)度通信系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。在日常使用中能定時(shí)或循環(huán)播放存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)的音頻文件，在應(yīng)急情況下，可與井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下全部有人作業(yè)區(qū)域的應(yīng)急廣播功能。

1 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)介紹

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)，由礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)、礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端、礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端、地面數(shù)據(jù)傳輸接口及電源、線纜、光纜等組成。

1.2 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）系統(tǒng)主干線故障時(shí)，井下礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端能互相對(duì)講通話(huà)；（2）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端采用數(shù)字降噪技術(shù)對(duì)背景噪音進(jìn)行處理，確保通話(huà)質(zhì)量，并采用數(shù)字信號(hào)輸出，保證傳輸穩(wěn)定；（3）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端采用嵌入式設(shè)計(jì)，能夠存儲(chǔ)特定的用戶(hù)信息和數(shù)字音頻文件，方便作業(yè)人員使用；（4）系統(tǒng)既可以采用光纜進(jìn)行長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸，也可以使用雙絞線進(jìn)行短距離信號(hào)傳輸，可根據(jù)煤礦井下實(shí)際情況進(jìn)行選用；（5）采用TCP/IP協(xié)議通信，在傳輸過(guò)程中采用高質(zhì)量的數(shù)字壓縮格式，并且占用很小的網(wǎng)絡(luò)帶寬，可與井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)等其他系統(tǒng)有效融合，互聯(lián)互通。

1.3 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)其他功能

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)其他功能：（1）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)向所有礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端進(jìn)行緊急廣播；（2）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行廣播；（3）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)監(jiān)聽(tīng)礦用IP廣播終端現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；（4）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端能夠與地面礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)雙向?qū)χv；（5）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)可將值班員對(duì)終端用戶(hù)的通話(huà)形成錄音文件進(jìn)行存儲(chǔ)；（6）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端可播放本地存儲(chǔ)的數(shù)字音頻文件；（7）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端能夠向特定用戶(hù)組對(duì)講；（8）礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端能顯示電池供電狀態(tài)及與主機(jī)的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)。

2 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的安裝

2.1 井下設(shè)備安裝情況

系統(tǒng)主干線采用光纜作為傳輸介質(zhì)，采用礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端作為數(shù)據(jù)匯聚中心進(jìn)行上傳。礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端與礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端之間根據(jù)煤礦實(shí)際情況分別采用光纜進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸或通信線纜進(jìn)行短距離傳輸。

在中央變電所安裝礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端1臺(tái)，匯聚中央變電所、主排水泵房、主井底車(chē)場(chǎng)、副井底車(chē)場(chǎng)、總回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、主運(yùn)輸大巷皮帶機(jī)頭、主軌道大巷、永久避難硐室等礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端的數(shù)據(jù)上傳。采區(qū)變電所安裝礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端1臺(tái)，匯聚采區(qū)變電所、采區(qū)排水泵房、采區(qū)水平最高點(diǎn)、采區(qū)運(yùn)輸巷皮帶機(jī)頭、采區(qū)軌道巷等礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端的數(shù)據(jù)上傳。掘進(jìn)工作面安裝礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端1臺(tái)，匯聚掘進(jìn)工作面、掘進(jìn)運(yùn)輸順槽皮帶機(jī)頭、掘進(jìn)臨時(shí)避難設(shè)施等礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端的數(shù)據(jù)上傳?；夭晒ぷ髅姘惭b礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端1臺(tái)，匯聚回采工作面、回采運(yùn)輸順槽皮帶機(jī)頭、回采臨時(shí)避難設(shè)施等礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端的數(shù)據(jù)上傳。

2.2 地面設(shè)備安裝情況

地面安裝數(shù)據(jù)傳輸接口1臺(tái)、礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)1臺(tái)。礦用本安型光網(wǎng)絡(luò)終端至數(shù)據(jù)傳輸接口傳輸介質(zhì)為光纜，數(shù)據(jù)傳輸接口至礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)傳輸介質(zhì)為通信線纜。

系統(tǒng)程序區(qū)域分組設(shè)置：采掘工作面安裝的礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端設(shè)置為重點(diǎn)區(qū)域分組；其他地點(diǎn)安裝的礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端設(shè)置為其他區(qū)域分組。

3 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的運(yùn)行流程

3.1 日常使用

在日常使用過(guò)程中，井下作業(yè)人員一鍵選擇調(diào)度即可直接與地面控制主機(jī)進(jìn)行通信，選擇其他用戶(hù)即可與其他用戶(hù)進(jìn)行通信。地面值班人員可通過(guò)系統(tǒng)程序播放存儲(chǔ)的安全生產(chǎn)知識(shí)題庫(kù)及煤礦常見(jiàn)三違現(xiàn)象等數(shù)字音頻文件，加強(qiáng)對(duì)員工的安全素質(zhì)培訓(xùn)，不斷提高員工的自我安全防范意識(shí)。

3.2 應(yīng)急使用

在應(yīng)急情況下，地面值班人員在系統(tǒng)程序選中需要通知的礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端，點(diǎn)擊廣播即可對(duì)所選區(qū)域的礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端進(jìn)行應(yīng)急廣播。

4 礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的應(yīng)用效果

4.1 日常應(yīng)用效果

在日常使用過(guò)程中，井下皮帶輸送機(jī)司機(jī)在聲光信號(hào)裝置通信以外，又增加了一種通信方式。礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端特有的嵌入式系統(tǒng)數(shù)字降噪技術(shù)保證通話(huà)音質(zhì)的清晰有效，有效解決了井下背景噪音大、普通通信方式音質(zhì)不清晰的問(wèn)題。

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端內(nèi)嵌用戶(hù)管理程序，作業(yè)人員直接選擇用戶(hù)即可通話(huà)，不需要牢記每個(gè)用戶(hù)的電話(huà)號(hào)碼，方便了作業(yè)人員的使用。

4.2 應(yīng)急應(yīng)用效果

躍進(jìn)煤礦安裝礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)之后，在每年一次的煤礦災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案演練過(guò)程中，調(diào)度值班人員通過(guò)礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)控制主機(jī)發(fā)送應(yīng)急廣播，迅速有效地通知井下全部有人作業(yè)地點(diǎn)的工作人員撤離至安全地點(diǎn)。結(jié)合井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮了礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)在應(yīng)急情況下的作用。

地面數(shù)據(jù)傳輸接口采用雙光纜線路設(shè)計(jì)，當(dāng)一路發(fā)生故障時(shí)，可迅速自動(dòng)切換至另一路運(yùn)行。

由于采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端可脫離礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)兩條主光纜全部故障時(shí)，井下各礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端可互相正常通信。

4.3 系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中的故障處理

系統(tǒng)中央變電所與主排水泵房采用串聯(lián)方式連接，當(dāng)主排水泵房停電時(shí)，中央變電所廣播終端無(wú)法與其他廣播終端通信，經(jīng)過(guò)分析，廣播終端的光傳輸模塊采用有源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，只有本設(shè)備通電，被串設(shè)備才可正常使用。

5 討論

由于礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端的光傳輸模塊采用有源光網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，因此在主礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端斷電時(shí)，被串的礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端全部無(wú)法與其他設(shè)備通訊。建議光傳輸模塊改為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)。

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端只能顯示本機(jī)與主機(jī)的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，當(dāng)采用串聯(lián)方式時(shí)，無(wú)法顯示與被串設(shè)備的連接狀態(tài)。建議設(shè)計(jì)中增加采用串聯(lián)方式時(shí)的連接狀態(tài)，方便作業(yè)人員使用。

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)作為應(yīng)急系統(tǒng)，建議本安電源中的電池設(shè)計(jì)為易于拆裝結(jié)構(gòu)，并有簡(jiǎn)單充放電測(cè)試功能。

6 結(jié)語(yǔ)

礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)充分融合了TCP/IP技術(shù)與數(shù)字音頻處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在日常使用中的廣播功能，在瓦斯超限報(bào)警、斷電等其他應(yīng)急情況下與井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)互相配合的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能。

隨著國(guó)家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤礦的信息化水平不斷提升，逐步實(shí)現(xiàn)井下有線、無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合，監(jiān)測(cè)監(jiān)控與GIS的有機(jī)融合。按照國(guó)家煤礦安監(jiān)局印發(fā)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》的要求，煤礦各子系統(tǒng)的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。環(huán)境監(jiān)測(cè)、人員定位、應(yīng)急廣播等系統(tǒng)必須在地面統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行融合。隨著煤礦信息化建設(shè)工作的逐步推進(jìn)，我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的信息化水平將不斷提高。