綜合數(shù)字通信在煤礦井下安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

吳文彤

摘 要：隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進，數(shù)字通信技術(shù)在煤礦井下作業(yè)中被全面使用，使得煤井下的生產(chǎn)檢測安全指揮性能上取得了長足的進步。但是由于井下作業(yè)環(huán)境條件差、潮濕、粉塵嚴(yán)重、空間狹小、用電設(shè)備配置量大、傳輸失真等問題的存在?；诖耍疚脑敿?xì)探討了綜合數(shù)字通信在煤礦井下安全生產(chǎn)中的應(yīng)用，旨在保障煤礦行業(yè)的安全、高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：綜合數(shù)字通信;煤礦;井下安全生產(chǎn);應(yīng)用

“安全生產(chǎn)”一直是生產(chǎn)工程中的核心話題之一。可是，近期煤礦產(chǎn)業(yè)頻繁出現(xiàn)礦業(yè)事故或災(zāi)害，人員、經(jīng)濟損失慘重。根據(jù)案例分析，大多事故是由于預(yù)警不及時，礦井上下信息通信不流通，加之事故災(zāi)害發(fā)生后，聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)極易被破壞，加劇了井上調(diào)度中心救援的難度。因此，建立健全良好的數(shù)字通信網(wǎng)是煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求。

1 數(shù)字通信在煤礦井下安全生產(chǎn)中的重要作用

井下綜合數(shù)字通信應(yīng)適應(yīng)井下通信特點，不僅具有通信和監(jiān)測監(jiān)控等作用，還應(yīng)具有抗災(zāi)、容災(zāi)和救災(zāi)三大功能，方能顯示出現(xiàn)代通信在井下的重要作用。綜合數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)首先應(yīng)具備抗擊自然災(zāi)害的能力，即抗災(zāi)功能。當(dāng)自然災(zāi)害來臨時它要能承受住自然災(zāi)害的打擊，當(dāng)自然災(zāi)害過后能迅速恢復(fù)其原有的通信傳輸能力。其次還應(yīng)具備包容自然災(zāi)害的能力，即容災(zāi)能力。因為自然災(zāi)害是不可抗拒的，但我們可以預(yù)測，進而防范。當(dāng)自然災(zāi)害之后，綜合數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)不會毀壞，即具有容災(zāi)能力。只有當(dāng)具有抗災(zāi)、容災(zāi)能力，綜合數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)才能在自然災(zāi)害來臨之后談得上救災(zāi)，才能在搶險救災(zāi)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，這就是救災(zāi)功能。因此井下綜合數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)不僅承載井下語音通信，還傳輸著井下各種監(jiān)測監(jiān)控信息，為調(diào)度指揮中心提供科學(xué)決策依據(jù)。使安全生產(chǎn)和搶險救災(zāi)得以科學(xué)安排，加快了救援速度，把自然災(zāi)害造成的損失降到最低，使人的生命得到了最大程度的尊重，這也是以人為本在煤礦井下的最好的體現(xiàn)。

同時井下綜合數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)也為井下自動化大生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)平臺，降低工人的勞動強度，提高社會勞動生產(chǎn)率，減少人力資源在煤礦井下的應(yīng)用，這也是煤礦井下安全生產(chǎn)中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。

2 煤礦井下數(shù)字通信的難點分析

2.1技術(shù)方面

當(dāng)今是一個信息發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)時代，網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)融入我們生活、生產(chǎn)的每一個方面，給我們帶來革命性的變化。隨著科技的進步，通信技術(shù)也已經(jīng)逐漸成熟。但是這些先進的通信技術(shù)，在煤礦井下的應(yīng)用率卻極低，沒有能覆蓋井下的通信網(wǎng)。根據(jù)國內(nèi)近些年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，我國的煤礦產(chǎn)業(yè)急劇增加，雖然這一定程度上解決了一大部分人的就業(yè)問題，但是這些人員從事的卻是一份高危行業(yè)。我國政府陸續(xù)出臺了若干關(guān)于煤礦產(chǎn)業(yè)安全的政策，可在國家的如此重視下依然頻頻出現(xiàn)重大的安全事故，并且對井下的工作人員造成了不小的傷亡。這不僅對煤礦行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟損失，對傷亡人員的親屬造成了巨大的傷害，還對社會帶來了潛移默化的危害。察其根源，還是因為煤礦井上調(diào)度中心對井下施工情況的監(jiān)控不到位、預(yù)警不及時而導(dǎo)致的。事故發(fā)生后通信聯(lián)絡(luò)網(wǎng)也是不堪一擊，嚴(yán)重地阻礙了救援人員及時了解井下災(zāi)況，延誤了救援的最佳時機。

2.2環(huán)境因素

煤礦井下的環(huán)境極為惡劣，井下環(huán)境黑暗、潮濕并且對設(shè)備具有很強的腐蝕性，在不同區(qū)域有著不一樣的環(huán)境阻礙。另外，井下的空間狹小，不能大面積架設(shè)通信設(shè)施，如果選擇無線通信的話，井下又有著許多阻礙信息傳遞的屏障。在種種環(huán)境因素的影響下，煤礦井下通信技術(shù)的發(fā)展受到了阻礙。就以上的分析來看，對于煤礦井下數(shù)字通信技術(shù)的研究要注意幾點要求：

（1）要保證煤礦井上、下通信的流暢性。合理安排“三區(qū)”的帶寬分配，即采區(qū)，采場，作業(yè)區(qū)。分析礦場的地理環(huán)境因素，盡量排除環(huán)境的干擾，一方面可以保證通信質(zhì)量，一方面可以降低架設(shè)設(shè)施的成本。

（2）完善數(shù)字通信網(wǎng)。因地制宜建設(shè)環(huán)形，串型，星型或者總線型的數(shù)字通信結(jié)構(gòu)網(wǎng)，做到語音通信有保障，視頻監(jiān)控實時可靠。預(yù)測系統(tǒng)準(zhǔn)確及時，并且各設(shè)備間信息交換自由通暢，及時得到煤礦生產(chǎn)的實時情況。

（3）實時應(yīng)用。在煤礦開采中，當(dāng)開采新區(qū)域時，數(shù)字通信網(wǎng)可及時有效地延伸覆蓋。

（4）在規(guī)范化煤礦數(shù)字通信的同時，也要簡化數(shù)字通信流程，以適應(yīng)生產(chǎn)或者應(yīng)急的快節(jié)奏。

（5）增強通信設(shè)施的抗腐蝕性，降低設(shè)施對環(huán)境的敏感度。

2.3 線路分支多，并且復(fù)雜地?fù)接懈叩蛪旱木€路

煤礦井下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作繁瑣。礦下采區(qū)，采場，作業(yè)區(qū)基本不在一個水平面上，就算在一個水平面，它們的各個支、干道又長短不一。長的可達到幾千米，并且巷道崎嶇不平，分支較多。礦井下的設(shè)施品種繁多，因生產(chǎn)作業(yè)的要求，設(shè)施也多屬于大功率的，交直流電并存。除此之外，在不同水平面，不同區(qū)域間，還要架設(shè)變壓器，以便于高低壓線路的轉(zhuǎn)換。架設(shè)這么多的變壓器，對數(shù)字通信的信號有非常大的干擾。嚴(yán)重阻礙了井下數(shù)字通信信號的傳輸。

2.4 數(shù)字信號強度隨傳輸距離增加遞減

數(shù)字信號耦合于信道中后，在信道中傳輸與井上的指揮中心相交換數(shù)據(jù)。返回的數(shù)據(jù)往往信號較弱，反饋信息不完整（漏缺）。為緩解此現(xiàn)象，也會為各節(jié)點安裝中繼器，補償信號衰減。但是這些也無濟于事，在井下只有少部分區(qū)域可以架設(shè)線路，井下作業(yè)是不定向地開拓新區(qū)域的，多數(shù)區(qū)域還是要基于無線通信。井下的信號傳輸問題還有待繼續(xù)研究。

2.5脈沖噪聲的干擾

一種脈沖噪聲的頻率為100赫茲，這種噪聲的振幅偏高，持續(xù)度偏低。另一種脈沖噪音是隨機噪聲，它與前者相反，它的振幅偏低，持續(xù)度偏高。兩種脈沖又加劇了信號的惡化程度，因此選擇煤礦井下數(shù)字通信的頻率是一項非常關(guān)鍵的任務(wù)。

3 關(guān)于煤礦井下數(shù)字通信應(yīng)用難題的解決方案

3.1 建立完整的傳輸系統(tǒng)

煤礦井下環(huán)境復(fù)雜多變，一個完整的傳輸系統(tǒng)能使得生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)的更流暢。在各個支、干道的運輸系統(tǒng)中架設(shè)數(shù)字通信的視頻、語音通信等監(jiān)控設(shè)備，此外，還要與排水、供電、通風(fēng)等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)系在一起。這樣一整套完整的系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣，相輔相成，不僅在日常生產(chǎn)中保障安全、高效生產(chǎn)，而且還可以為數(shù)字通信的抗、容、救災(zāi)三大功能奠下基礎(chǔ)。例如：建立吉比特級SDH環(huán)形數(shù)字信息通信平臺，以光纜為傳輸媒介架設(shè)在主井和其他重要井的出入口，也可以根據(jù)支、干道的實際情況變通架設(shè)。把媒介架設(shè)在各關(guān)鍵道和各生產(chǎn)區(qū)的節(jié)點處，形成若干閉合環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)線路。當(dāng)事故（災(zāi)害）發(fā)生時，不會導(dǎo)致井下全部通信方式破壞，并且加上SDH環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的良好自我恢復(fù)能力。為救援工作帶來了非常大的幫助，更加有效地保障了井下工作人員的生命安全。

3.2 建立良好的預(yù)警系統(tǒng)

數(shù)字通信系統(tǒng)能夠及時反饋地形地貌地質(zhì)的異常情況。將異常的次聲波監(jiān)測信息反饋到井上的調(diào)度中心，以便指揮中心當(dāng)即通知工人停止生產(chǎn)，關(guān)閉大型設(shè)備，疏散人員。

3.3 提高信號傳輸質(zhì)量

在傳輸節(jié)點增設(shè)中繼器，另外在低壓線路上可選擇擴頻與正交頻分復(fù)用等方法來提高井下數(shù)字通信的抗干擾性。例如：使用OFDM調(diào)制通信的方法。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，煤礦井下通信也發(fā)生了很大變化，數(shù)字程控調(diào)度交換機已大量應(yīng)用于煤礦井下通信，極大地改善了煤礦井下安全生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，為煤礦井下安全生產(chǎn)和搶險救災(zāi)提供強有力的保障。

參考文獻：

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