煤礦一體化調(diào)度通訊平臺架構(gòu)探析

宋凱敏

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046100）

由于郭莊煤礦井下的工作環(huán)境特殊，對井下通訊系統(tǒng)也有很高的要求，必須是一個通過國家防爆認(rèn)證和MA 認(rèn)證的絕對安全的系統(tǒng)，在工作過程中，首先要確保通訊設(shè)備的安全，在出現(xiàn)緊急情況時，才能確保通信的安全可靠，以確保礦井的安全生產(chǎn)。隨著煤礦信息化技術(shù)的不斷提高，礦井中已經(jīng)將先進(jìn)的通信手段，例如光傳輸、數(shù)字程控交換機(jī)、數(shù)字微波等技術(shù)[1]應(yīng)用于實(shí)際工作中，且不斷引入寬帶上網(wǎng)、無線通信、圖像傳輸?shù)燃夹g(shù)到安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)之中。

1 現(xiàn)有的調(diào)度系統(tǒng)

目前，礦井中普遍使用固定交換機(jī)作為通訊設(shè)備。這種設(shè)備比較簡單，通訊技術(shù)比較落后，而且井下的電話數(shù)量較少，終端之間的距離較長，布設(shè)電纜的成本較高。調(diào)度系統(tǒng)以及行政交換機(jī)等設(shè)備主要是采用民用類的產(chǎn)品，產(chǎn)品本身的可靠性差，系統(tǒng)的維護(hù)成本高，且調(diào)度系統(tǒng)、行政通訊系統(tǒng)以及辦公數(shù)據(jù)系統(tǒng)等各自成網(wǎng)，相互不連通，長期以來，造成重復(fù)性投資和內(nèi)部通訊不暢。

2 調(diào)度通訊系統(tǒng)總體方案

采用“多媒體調(diào)度+ 桌面觸摸屏多媒體調(diào)度臺”的礦井一體化調(diào)度通訊系統(tǒng)，將有線調(diào)度、無線調(diào)度、應(yīng)急廣播、視頻調(diào)度等系統(tǒng)集成在一起[2]，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急工作與日常檢查相互結(jié)合，提供高效便捷的日常安全檢查手段，減少日常檢查和安全防范工作，提高工作效率；實(shí)時采集全景信息，不斷完善專家信息庫，逐漸豐富應(yīng)急預(yù)案，降低安全生產(chǎn)隱患的概率；支持智能報(bào)警隱患，礦井綜合一體化調(diào)度通訊系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 一體化調(diào)度通訊系統(tǒng)架構(gòu)

在機(jī)房配備礦井綜合一體化調(diào)度通訊系統(tǒng)采集平臺，將有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、應(yīng)急廣播共用一個核心平臺，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度、 管理和維護(hù)。具體為在機(jī)房配備2 臺核心調(diào)度機(jī)，實(shí)現(xiàn)對雙機(jī)的熱備份；1 臺錄音服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對所有線路的實(shí)時錄音；1 臺24 口的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，為調(diào)度機(jī)房設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接口；1 臺網(wǎng)管工作站，監(jiān)控和維護(hù)調(diào)度通訊系統(tǒng)里的所有通信設(shè)備；1 臺網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，為所有設(shè)備提供安裝地點(diǎn)。

3 子系統(tǒng)調(diào)度方案設(shè)計(jì)

3.1 子系統(tǒng)有線調(diào)度方案

調(diào)度通訊系統(tǒng)利用電纜為傳輸介質(zhì)把井下電話通訊接到避難硐室、變電所、煤倉上下、采掘作業(yè)點(diǎn)等重要場所； 地面調(diào)度電話集中設(shè)置在辦公樓、調(diào)度室等處；選用KTJ115 型第四代網(wǎng)絡(luò)綜合調(diào)度機(jī)，采用SIP 協(xié)議，支持IP 調(diào)度，在同一個調(diào)度臺上對系統(tǒng)各個終端進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、 管理和維護(hù)。有線調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 子系統(tǒng)有線調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)

配備8 臺32 口FXS 設(shè)備，共計(jì)256 線生產(chǎn)調(diào)度電話，其中提供128 線部署井下，在機(jī)房配備1臺E1 路數(shù)字中繼網(wǎng)關(guān)和1 套16FXO 模擬中繼網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營商的PSTN 的對接融合，實(shí)現(xiàn)有線和無線的出局撥打需要。

3.2 子系統(tǒng)無線調(diào)度方案

4G 無線調(diào)度系統(tǒng)主要包括地面各類服務(wù)器、4G 核心網(wǎng)系統(tǒng)、井上井下無線基站、無線手機(jī)、本安型隔爆電源以及阻燃光纜等[3]。每部無線手機(jī)上都裝有電話號碼，將無線基站作為無線接入點(diǎn)，便于布線，地面調(diào)度系統(tǒng)可以對所有手機(jī)接打電話進(jìn)行錄音，便于事后進(jìn)行檢查。核心調(diào)度服務(wù)器具有電話業(yè)務(wù)交換、電話調(diào)度以及短信服務(wù)功能；錄音服務(wù)器具有對無線手機(jī)錄音、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理等功能；核心網(wǎng)系統(tǒng)具有語音、短信、數(shù)據(jù)處理等功能；井下4G 無線基站為通信分站，支持4G、Wi-Fi 以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接。井下無線通信系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 子系統(tǒng)無線調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)

在調(diào)度室機(jī)房配備調(diào)度、 錄音以及網(wǎng)管服務(wù)器，與4G 核心網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，調(diào)度臺等形成一個核心的調(diào)度平臺。井上配置3 臺室外4G 無線基站，實(shí)現(xiàn)辦公樓，調(diào)度中心樓、生產(chǎn)區(qū)等區(qū)域的覆蓋。井下配置40 臺4G 井下無線基站，斷電后不小于2 小時的備用電源。無線系統(tǒng)通信電纜采用礦用通信光纜用于無線基站之間的級聯(lián)。礦用電源線纜為無線基站提供電源接入。根據(jù)礦上實(shí)際需求出發(fā)，配備無線本安手機(jī)350 部，智能手機(jī)50 部。共設(shè)5 個視頻點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)動功能。部署5 套本安型無線彩色高清攝像頭，8 套本安型光纖彩色高清攝像頭； 攝像儀采集到的視頻圖像信號以光信號和無線信號方式輸出。

3.3 子系統(tǒng)應(yīng)急廣播系統(tǒng)方案

應(yīng)急廣播系統(tǒng)井下主要包括礦用隔爆本安型直流穩(wěn)壓電源、廣播分站、擴(kuò)音電話、阻燃通信光纜、電纜等部分[4]。系統(tǒng)具備防水、防火、防砸、不怕停電等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)日常音樂播放、尋人、下達(dá)調(diào)度通知等，在井下發(fā)生危險(xiǎn)時，能及時多點(diǎn)報(bào)警，快速指揮井下人員安全撤離，保持地面與井下的通信在2 小時以上，將井下人員及時撤離。應(yīng)急廣播系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

圖4 子系統(tǒng)應(yīng)急廣播系統(tǒng)架構(gòu)

3.4 子系統(tǒng)視頻調(diào)度方案

在井上安裝可視對講攝像頭及擴(kuò)音電話，實(shí)現(xiàn)對音視頻的調(diào)度功能。視頻調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

在井下重點(diǎn)區(qū)域安裝視頻監(jiān)控?cái)z像儀、 配套的擴(kuò)音廣播和電源。攝像儀通過光纜連接到環(huán)網(wǎng)，通過環(huán)網(wǎng)將視頻及語音傳輸?shù)揭惑w化調(diào)度平臺，并同時可將視頻傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控平臺。

4 應(yīng)用效果

按照構(gòu)建一體化調(diào)度通訊平臺，通過現(xiàn)場調(diào)試、組態(tài)畫面制作、通信測試，系統(tǒng)滿足郭莊煤礦的調(diào)度通訊信息系統(tǒng)功能需求，達(dá)到了綜合自動化集成的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)。郭莊煤礦一體化調(diào)度通訊平臺系統(tǒng)自實(shí)施以來，運(yùn)行效果良好，建立了新型的工作模式，使各子系統(tǒng)在資源管理、綜合協(xié)調(diào)等方面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，有效地減少了資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了減人增效，提高了生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)是郭莊煤礦利用智能手段作為調(diào)度通訊平臺的第一個智能系統(tǒng)，對郭莊煤礦的自動化調(diào)度通訊信息系統(tǒng)建設(shè)起到了積極的向?qū)ё饔谩?/p>

5 結(jié)論

1）通過分析現(xiàn)有煤礦的調(diào)度系統(tǒng)，提出基于一體化調(diào)度通訊系統(tǒng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案，同時構(gòu)建子系統(tǒng)有線調(diào)度、無線調(diào)度、應(yīng)急廣播以及視頻調(diào)度系統(tǒng)。

圖5 子系統(tǒng)視頻調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)

2）將系統(tǒng)應(yīng)用在郭莊煤礦中，系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)煤礦指揮一體化、遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻聯(lián)動等功能，有效地減少了資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了減人增效，提高了生產(chǎn)效率。