信息化系统在神东矿区煤炭生产中的应用

文/张璐黄飞

信息化系统在神东矿区煤炭生产中的应用

文/张璐黄飞

现代煤炭开采，已逐步向安全、高效、绿色环保和全自动化矿井迈进。作为神华集团主力煤炭生产单位，神东煤炭集团公司充分利用井下人员和车辆定位系统、3G无线和固定通信系统、监测监控系统等各类生产指挥及安全监控系统，将其全面应用到矿井生产和管理当中，并以井下以太环网资源实现多网合一和稳定运行，在矿井里铺开了一张高性能的一体化通讯网络。该网络不仅给矿井安上了“眼睛”和“耳朵”，植入智慧的大脑，更为神东煤炭集团公司完成煤炭生产任务起到了关键性作用，为矿井安全高效绿色发展奠定了坚实基础。

一、井下人员和车辆定位系统特点与应用

为实时统计井下现有人员入井数量，定位跟踪每一位入井人员，动态反映井下人员数量、行动轨迹、车辆的分布情况和车辆的各类运行统计情况，进而为事故应急救援提供可靠的信息，神东煤炭集团公司将井下人员和车辆定位系统，即KJ133型矿用人员定位系统应用于井下各综连采工作面、辅运大巷沿线、变电所及水泵房等要害场所，覆盖井下90%的巷道。KJ133型矿用人员定位系统可实现人员紧急呼救、入井人员考勤与统计、历史信息查询、区间人员定位、移动目标跟踪等功能，为矿井入井人员和车辆管理提供了有力保障，特别是在事故应急救援方面可提供准确信息，为矿井领导的正确决策提供了可靠依据。

系统主要由采集服务器、数据通信接口、矿用本安型读卡分站、矿用本安型无线收发器、射频定位器、标识卡、矿用隔爆兼本安不间断电源、标识卡及各类天线等组成。应用射频卡识别技术联合计算机通信技术，实现井下人员和车辆定位管理。只需安装相关软件，使用用户名和密码，即可方便在各客户终端进行登录查询实时数据。系统组成原理如图1所示。

图1系统组成原理图

1．分站工作原理

分站内部的射频通讯模块，通过天线接收附近KGE39A标识卡发出的射频信号，接入通信接口RS485（或光纤）和电（或光）缆，将收到的标识卡信息转发给地面控制计算机，计算机对收到的人员信息处理和显示。当管理人员需要提示某一个标识卡时，计算机将提示信息发给分站，再由分站转化为射频信号发给标识卡。分站内部的数据转发模块，通过RS485接收KJF82A.1矿用本安型无线收发器上传的KGE39A标识卡信号，整合后发送给地面控制计算机，并将来自计算机的提示信息转发给KJF82A.1矿用本安型无线收发器。

2．定位器工作原理

KGE41A矿用射频定位器在中央处理模块的控制下，通过射频收发模块向其附近的KGE39A或KGE39B标识卡发送位置信息，使附近的标识卡能够知道其所处的区域位置。具有单向通信功能，向标识卡发送位置信息；具有发光二极管提示功能；具有自动检测电池电量功能，电池电压低时，定位器会通过标识卡向控制计算机发出报警，客户端能看到电池报警信息。

二、3G无线和固定通信系统特点与应用

为确保矿井安全高效生产，改变以往井下固定通信模式短距离的局限性，神东煤炭集团公司在保持原有固定通信系统模式的基础上，积极推进3G无线通信技术的发展。3G无线通信系统将井下实时影像传输至地面，实现设备故障远程协助解决以及现场安全生产远程监控，有利于最大程度优化生产组织，缩短故障处理时间，提高矿井生产效率。同时，还可实现无线通讯网络、网页浏览、可视电话、主扇监控页面和皮带监控页面等功能。

3G无线通讯系统由地面设备及井下设备组成。地面设备主要包括SP30-AVS智能调度交换机、基站控制器（TDR100）、地面基站（TDU200、TDU300）、接入网关AG16、网络管理台等设备，井下设备包括KT151-F本安基站、KT151-S本安手机。基站控制器与井下基站、地面基站之间全部采用光纤传输。依托当地运营商已有的TD网络，搭载KT151系统的基站控制器（TDR100）、井下基站（KT151-F），延伸TD网络到煤矿井下，快速实现了TD网络所有业务对矿区的井下覆盖。

目前，3G无线和固定通信系统覆盖神东煤炭集团公司矿井各主要场所和全部巷道，形成了远距离通信系统和近距离通信系统两者完美结合，并与公网互通，实现了井下与全国各地的实时信息传输。两个系统的合二为一，确保了井下通信系统在任何时候、任何情况下，均能处于正常运行，为神东煤炭集团公司高效生产和事故应急救援提供了有力支撑。

三、监测监控系统特点与应用

为实时对矿井井下各重要场所和巷道进行气体监测、风机启停监测、风门开闭监测、温度和风流速度监测、供水管路监测，以及实现风电瓦斯电闭锁，防止事故的发生或扩大，确保实现井下安全生产。神东煤炭集团公司多年来沿用KJ系列产品，并逐步完善升级，实现了全矿井CO、CH4、O2、CO2、温度、风速、烟雾、风机启停和风门开闭等多项功能的实时监控、自动报警、切断报警点电源及闭锁功能。通过井下专用以太环网上传至地面生产指挥中心服务器，再由矿级总工程师服务器上传至公司级安全管理部门服务器，实现了全公司实时数据全方位监控。并运用互联网技术，将所有矿井实时数据通过网页形式，展现在公司级安全管理部门电子显示屏上，任何一处报警均能实时进行监控。

此外，为实时监控井下各重要作业场所生产情况，神东煤炭集团公司在井下和井上各重要场所安装高清摄像机，通过井下专用以太环网上传至矿级和公司级生产指挥中心，实现了全公司矿井的集中管控。数字工业电视系统主要由前端摄像单元、传输线（同轴电缆及光缆）、视频光端机、视频矩阵、拼接处理器及大屏显示系统组成，对矿井总体指挥调度，提高生产效率均大有裨益。

综上所述，将信息化系统应用于煤炭生产和管理，能有效提高生产效率，充分发挥自动化采煤技术的优势，提升企业现代化竞争力。通过各类信息化系统多网合一，能充分利用井下以太环网资源，节约企业运行成本，实现安全生产。神东煤炭集团公司信息化系统在矿井的全方位建设，为在我国推广建设安全、高效、绿色环保和全自动化矿井提供了成功范例。

（作者单位：武汉大学信息管理学院，神华神东煤炭集团公司）

（责任编辑：周琼）