數(shù)字通信在煤礦井下應(yīng)用的發(fā)展前景

王宏博 劉冰

摘要：隨著我國(guó)煤礦企業(yè)的發(fā)展，煤炭開(kāi)采強(qiáng)度也在不斷加大。因此，煤炭生產(chǎn)安全問(wèn)題日益凸顯，成為一個(gè)更加令人擔(dān)憂的問(wèn)題。當(dāng)下，許多煤礦在實(shí)際的日常經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中存在許多突出的問(wèn)題。如井下應(yīng)急信息救援通信手段不完善、落后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的落后和應(yīng)急設(shè)備資源配置的不完善等，直接導(dǎo)致了煤炭開(kāi)采重大事故的發(fā)生。本文主要針對(duì)數(shù)字通信在煤礦井下應(yīng)用的發(fā)展前景進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字通信;煤礦井下;應(yīng)用;發(fā)展前景

1井下通信技術(shù)

1.1井下通信技術(shù)現(xiàn)狀

煤礦井下通信，是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，不僅關(guān)乎著煤礦企業(yè)的發(fā)展，還會(huì)危及到礦工的人身以及財(cái)產(chǎn)安全。井下通信技術(shù)可以作為礦井應(yīng)急中心與井下的重要救援力量、應(yīng)急服務(wù)運(yùn)行中心之間的一條臨時(shí)應(yīng)急通信線路，在礦難突然發(fā)生時(shí)發(fā)揮作用，避免二次停電，防止造成更大的經(jīng)濟(jì)損失和人身?yè)p害。事故發(fā)生后井下供能系統(tǒng)將自動(dòng)為礦井停止供電，直接導(dǎo)致井下應(yīng)急通信控制系統(tǒng)不能全面實(shí)施井下救援作業(yè)。

1.2數(shù)字一體化系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)采用現(xiàn)代光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸將井下新井井層通信管理系統(tǒng)直接融入井下主井通信系統(tǒng)，合成網(wǎng)絡(luò)建立井下井層通信系統(tǒng)一體化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信管理、調(diào)度和統(tǒng)一維護(hù)。

（2）本監(jiān)控系統(tǒng)主要具有以下主要特點(diǎn)：①n+1備份;②有線網(wǎng)絡(luò)調(diào)度控制系統(tǒng);③無(wú)線調(diào)度控制系統(tǒng);④支持移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用;⑤應(yīng)急事件處理控制系統(tǒng)。

2煤礦井下數(shù)字通信難點(diǎn)

對(duì)于煤礦井下作業(yè)環(huán)境而言不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且工作繁瑣無(wú)疑是一份高危行業(yè)。雖說(shuō)當(dāng)緊社會(huì)信息數(shù)字化技術(shù)十分發(fā)達(dá)已然融入我們生活生產(chǎn)各方面，但是在許多煤礦井下的應(yīng)用率仍然較低。比如井下作業(yè)空間狹小而且部分環(huán)境對(duì)設(shè)備有腐蝕性會(huì)在一定程度上影響通信設(shè)施的大面積架設(shè)工作，而無(wú)線通信的應(yīng)用又面臨著井下許多屏障或多或少會(huì)阻礙到信息的傳遞，這些都大大制約了煤礦井下通信技術(shù)發(fā)展。再比如煤礦井下長(zhǎng)短不一、崎嶇不平且分支較多的各種采掘巷道，要想在如此復(fù)雜的巷道環(huán)境中設(shè)置交直流電并存的大功率設(shè)施，不可避免地需要架設(shè)各種高低壓線路轉(zhuǎn)換的變壓器，不同區(qū)域和不同平面對(duì)于井下數(shù)字通信的信號(hào)傳輸自然有很大的干擾和阻礙。另外還有數(shù)字信號(hào)強(qiáng)度隨著井下傳輸距離增加而遞減、脈沖噪聲的干擾等都是當(dāng)下煤礦井下數(shù)字通信可能會(huì)遇到的一些難點(diǎn)。如果安全事故發(fā)生后煤礦的通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)也遭受影響將會(huì)嚴(yán)重阻礙救援工作，給傷亡人員、煤礦發(fā)展和社會(huì)帶來(lái)潛移默化的傷害。

3數(shù)字通信在煤礦井下應(yīng)用發(fā)展前景

3.1數(shù)據(jù)技術(shù)井下應(yīng)用深度融合，開(kāi)創(chuàng)智能采煤新時(shí)代

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的快速發(fā)展5G應(yīng)用與很多領(lǐng)域有了深度融合，煤礦行業(yè)也不例外，將數(shù)據(jù)技術(shù)與井下作業(yè)深度融合將會(huì)開(kāi)采智能采煤新時(shí)代大大保證煤礦行業(yè)的安全生產(chǎn)。5G技術(shù)不僅低時(shí)延高速率而且還具備大連接的特征，可謂是煤礦行業(yè)轉(zhuǎn)型的必備基礎(chǔ)設(shè)施和重要戰(zhàn)略資源。比如河南省首個(gè)運(yùn)用5G通信技術(shù)進(jìn)行采煤的企業(yè)開(kāi)創(chuàng)了第一個(gè)6.5m大采高和高突礦井智能化工作面，就是充分借助數(shù)據(jù)通信技術(shù)設(shè)立云數(shù)據(jù)處理中心、互聯(lián)網(wǎng)+雙重預(yù)防機(jī)制以及多個(gè)智能化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，不僅能夠?qū)⒉擅簷C(jī)與視頻采集有機(jī)結(jié)合而且可以打破時(shí)間空間限制通過(guò)手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)井下生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面的隨時(shí)查看，如此通過(guò)無(wú)線數(shù)字通信對(duì)井下綜采設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制一旦發(fā)現(xiàn)故障能夠及時(shí)采取措施進(jìn)行處理大大保障了井下作業(yè)安全生產(chǎn)。另外還有膠帶運(yùn)輸、主副井筒、電機(jī)車無(wú)人駕駛、巡檢機(jī)器人等都是5G數(shù)據(jù)與井下應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)在井上下構(gòu)建和覆蓋5G通信系統(tǒng)為開(kāi)創(chuàng)智能采煤新時(shí)代提供重要理論依據(jù)和基本保障。

3.2機(jī)器代替工人實(shí)現(xiàn)三無(wú)一減，降低風(fēng)險(xiǎn)提升效率

智能化礦山的建設(shè)離不開(kāi)數(shù)字通信的基本保障，隨著信息技術(shù)快速發(fā)展一些煤礦已然通過(guò)數(shù)字通信和智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人代替工人作業(yè)，這是數(shù)據(jù)通信推動(dòng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要體現(xiàn)。例如薄煤層+沿空留巷技術(shù)、掘錨一體機(jī)、采煤裝備自動(dòng)化升級(jí)、放頂煤智能采煤技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少井下作業(yè)人員配置進(jìn)而保障人員安全，還有選煤過(guò)程冗余控制系統(tǒng)、智能矸選系統(tǒng)（TDS）以及礦井萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)建設(shè)等數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用都在很大程度上推進(jìn)煤礦企業(yè)無(wú)人化智能化工作，不僅僅能夠保障煤礦井下作業(yè)生產(chǎn)的安全性能，而且大大提升了煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)煤礦井下實(shí)際作業(yè)過(guò)程中面臨著設(shè)備多、干擾大、隧洞長(zhǎng)和高煤塵等復(fù)雜情況如何實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋是當(dāng)下最為重要的問(wèn)題，隨著數(shù)據(jù)通信的升級(jí)改造煤礦企業(yè)逐步以機(jī)器代替人工進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三無(wú)一減，正所謂少人則安，利用數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班和巡檢，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了煤礦井下高危作業(yè)的配置減員，進(jìn)一步保證煤礦行業(yè)無(wú)安全事故發(fā)生。通過(guò)提升煤礦井下作業(yè)的自動(dòng)化、機(jī)械化和信息化水平來(lái)有效降低事故風(fēng)險(xiǎn)提升煤礦生產(chǎn)效率。

3.3大數(shù)據(jù)賦能綠色礦山建設(shè)，推動(dòng)煤礦安全高效開(kāi)采

近年來(lái)隨著5G技術(shù)拓展應(yīng)用上的不斷發(fā)力為推動(dòng)各煤礦企業(yè)建設(shè)和發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)，本著“安全、清潔、高效”的基本原則借助大數(shù)據(jù)通信方可實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的加速轉(zhuǎn)型。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)有諸多上市公司著手搭建煤礦智能化融合管控平臺(tái)，通過(guò)構(gòu)建云、邊、端的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)企業(yè)云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)處理中心。比如山東能源棗礦集團(tuán)的付煤公司作為我國(guó)首批智能化建設(shè)的示范礦井為眾多煤礦企業(yè)數(shù)據(jù)建設(shè)提供了有力的參考，其透明礦山、智能化洗煤廠以及雙重預(yù)警信息平臺(tái)等建設(shè)成果都離不開(kāi)大數(shù)據(jù)賦能的總抓手。例如借助5G數(shù)據(jù)通信的智能化減少井下采煤掘進(jìn)系統(tǒng)的作業(yè)人員從根本上保證人員安全，針對(duì)煤礦井下機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)可通過(guò)遠(yuǎn)程化實(shí)現(xiàn)地面化從而減少井下人員巡檢帶來(lái)的工作強(qiáng)度和危險(xiǎn)，而重大災(zāi)害治理方面也能夠有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化和動(dòng)態(tài)化的良好監(jiān)管效果進(jìn)而達(dá)到有效防控的目的。就我國(guó)未來(lái)的煤礦開(kāi)采體系而言已然離不開(kāi)5G應(yīng)用的技術(shù)支撐，比如通過(guò)5G井下應(yīng)用能夠有效將采掘控制面后退一二百米，如此作業(yè)人員方可遠(yuǎn)離井下惡劣復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，不僅大大降低作業(yè)強(qiáng)度改變了工人井下的生產(chǎn)方式而且有效解決了傳統(tǒng)作業(yè)工程中危險(xiǎn)系數(shù)大的問(wèn)題，進(jìn)一步推動(dòng)煤礦實(shí)現(xiàn)安全高效開(kāi)采。

3.4高密集結(jié)構(gòu)的數(shù)字技術(shù)加強(qiáng)煤礦井下通信的穩(wěn)定性

通過(guò)近些年的發(fā)展，數(shù)字通信技術(shù)逐漸的向著寬帶傳輸和綜合化發(fā)展以及智能化的方向穩(wěn)步前進(jìn)，在智能化的應(yīng)用不斷加強(qiáng)之后，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)信息和數(shù)據(jù)的具體容量已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的潛力，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)非常明顯。目前的數(shù)字通信技術(shù)能夠在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)及時(shí)的度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步做到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的凈化，通過(guò)對(duì)目前數(shù)字技術(shù)通信整體框架和結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，重新部署適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新戰(zhàn)略，保證數(shù)字通信發(fā)展的穩(wěn)定化。在煤礦井下作業(yè)時(shí)，只有及時(shí)的保持與地面的聯(lián)系，才能夠有效的指導(dǎo)井下的工作，防止因?yàn)樾畔⒉粫扯?dǎo)致作業(yè)人員操作失誤，從而造成井下安全事故。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上可見(jiàn)，數(shù)字通信是未來(lái)煤礦智能化發(fā)展的重要技術(shù)支撐，為煤礦行業(yè)安全、綠色、高效發(fā)展提供了有力保障，新時(shí)期煤礦企業(yè)如何做到百尺竿頭更進(jìn)一步，必須將新一代信息技術(shù)和煤礦井下作業(yè)的有機(jī)融合，在確保人員安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，不僅是“以人為本”理念的重要表現(xiàn)，也是走好煤礦行業(yè)“十四五”規(guī)劃之路的重要手段。

參考文獻(xiàn)

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