矿井新型综合通信平台的研究

夏伟 郜新平

(永城煤电控股集团有限公司技术信息中心,河南永城 476600)

矿井新型综合通信平台的研究

夏伟 郜新平

(永城煤电控股集团有限公司技术信息中心,河南永城 476600)

煤炭企业矿用通信联络系统采用过多种平台架构方式,从有线到无线,从模拟到数字,从总线到以太网的架构方式。本文通过对多种煤矿通信联络系统优缺点的分析,从煤矿井下灾害环境的特殊性及救援工作的安全性出发,在与矿井人员定位系统有机结合的基础上,提出了一种关于集线路管理、调度、广播及应急通信等功能为一体的矿用通信联络平台的研究。

煤矿 通信系统 联络平台 人员定位

煤炭开采为地下作业,受自然条件的限制,环境黑暗、高温、潮湿,伴有强噪音、粉尘、有毒有害气体等诸多危害因素,安全一直是煤炭企业一切工作的重中之重,肩负日常通信、预警、应急救援工作的通信联络系统在煤矿安全工作中具有十分重要地位和作用,随着矿井开采深度的不断增加,掘进速度的加快,开采方式和工作面开采空间的变化,煤与瓦斯突出的危险性也在不断增加,为此,煤炭企业一直致力于探索和研究一种可以提供可靠的、有效的应急通信联络平台。由于受当时技术水平、资金投入等因素的限制,煤矿已建设的通信系统存在着各通信系统自成一派,无相互联络和互动,缺乏统一调度指挥等问题,难以真正解决移动语音问题及实现高效的救援功能。

鉴于上述现状,本文提出了一种安全可靠的煤矿通信联络平台的研究,该系统属于集传感网、有线、无线、RFID等技术于一体的基于物联网的煤矿通信联络平台,涵盖矿井有线、无线通信系统,并与井下人员定位系统相结合的应急调度通信联络系统,通过统一的软件平台,能够准确了解井下人员的数量、流动及分布情况,并实时通信,当井下发生突发事件时,通过该平台,使用一些简单的操作,即可以最快时间内通知到井下人员撤离危险区域,准确有序的引导人员到达安全区。

1 矿井通信联络平台的研究目的和意义

1.1 研究目的

(1)通过统一的软件平台,在平时生产中,具有扩音、对讲等功能,可作为皮带、水泵等自动化系统的组成部分,还具备广播、背景音乐播放功能,从而提高矿井的生产效率。

(2)当事故发生时,单键操作便可调度所有通信节点。在灾前,可在一分钟内通知到井下各作业区的所有矿工。在灾后,为抢险救援提供通信保障,可与井下救生舱实现对话,便于及时采取相应的救援措施,达到提高应急救援工作的效率的目的。

1.2 研究意义

(1)能有效防止安全事故的发生。当井下某处发现塌方、煤与瓦斯突出、透水等事故前兆时,通过先进的通信系统,可及时通知其它作业地点的工作人员迅速撤离危险区域,避免人身伤亡事故发生。

(2)能有效防止事故的扩大。特别是井下作业的矿山发生大面积的塌方、透水事故后,先进、健全的通信系统,可以有效地组织指挥所有井下人员按指定路线安全撤离,减少人员伤亡,降低事故损失。

图1

2 多种通信联络系统技术分析

2.1 调度电话系统

基于传统的调度电话交换机的通信系统,实现了矿井井上至井下的有线通信,但是该系统需要敷设大量的贯穿井上下的电缆,井下电话安装在关键节点上,不能做到覆盖全矿井。且需要有人接听方能通话、不能进行广播。

2.2 PHS(小灵通)通信系统

PHS技术属于第二代数字移动通信技术,由于PHS基站覆盖范围有限,通信基站与终端间距离较短。因此基于PHS技术的通信系统虽然可以实现井上下的无线语音通信,但只能进行语音通信、不能传输数据,缺少指挥调度功能,不能做到人手一机,退市后面临设备和终端后续供货及服务等问题。

2.3 SCDMA(大灵通)通信系统

基于地面成熟的SCDMA技术的产品,它属于大蜂窝通信体制,采用定向天线、全向天线及泄漏电缆 三种井下覆盖方式,但缺点是系统占用设备较多,安装、维护繁琐,造价较高,功能单一、抗灾变能力差。

2.4 WiFi无线通信系统

利用WiFi技术进行无线覆盖,IP方式接入组网,SIP协议进行交换处理的一种新型宽带无线通信系统。可保证实时的传递语音、数据、视频等多种数据流,缺点是缺少调度指挥功能,由于成本问题,亦不能做到人手一部手机,且存在盲区,另外,WIFI手机电池续航时间较短,难以完全满足井下通信需求。

以上几种通信系统在一个矿井中可能同时存在,但各系统又是相互独立的,关键时刻不能互通和联络,缺乏统一调度指挥,不满足矿井应急通信系统的要求。

3 通信联络平台关键技术及主要功能

3.1 通信联络平台关键技术

3.1.1 无缝整合各语音通信系统

通信联络平台具有统一界面,采用了扩播话机数字式全双工通信技术,与调度电话、应急广播、矿用WiFi、小灵通等通信设备互联的技术,与矿用各通信系统完全兼容,实现各系统的互联互通,满足管理、巡检、安全、救急人员等通信联络的需求。架构图如(图1）。

3.1.2 同人员定位系统有机结合

通信联络软件平台与人员定位系统互联,通过人员定位卡上的紧急按钮实现紧急呼叫,并能够通过自身的紧急呼叫/广播功能触发人员定位卡上的物理报警装置。

3.1.3 接入矿井工业以太环网

平台采用矿井工业以太网综合接入技术,与煤矿综合自动化网络互连,无需铺设大量线缆。借助综合自动化网络平台可以实现对井上、井下的煤矿全部重要区域的覆盖。该平台预留接口,可与各类型监测监控、自动化子系统等联动,进行语音报警,实现事故联动广播功能。

3.2 通信联络平台主要功能本联络平台整合矿井现有的语音通信系统,统一界面,统一管理,使之能够通过一个应急指挥中心进行管理,在统一调度各通信系统的基础上兼有各通信系统的功能,平台充分利用了现有的系统,节省了费用。可覆盖全矿井下大部分工作区域及通道,不留死角。

3.2.1 调度电话功能

调度台调度电话或行政办公电话可以直接对井下发出各项指令,通过扩音电话或广播自动播出。

3.2.2 紧急呼叫、一键通功能

系统在收到呼叫请求后选择线路,建立通话,在井下任意话机上按下紧急呼叫按钮,井上调度台接收到呼叫请求后建立连接,即可进行双方通话。系统提供一键通功能,在紧急情况下单键操作便可调度所有的通信节点,可在一分钟内通知到井下各作业区的所有矿工。在紧急情况下,为抢险救援提供通信保障。

3.2.3 具有普通广播、无线通信等功能

其他功能:调度室直接对扩播、调度电话、手机各点进行紧急呼叫或广播,可显示各分机点在线状态,分级管理,分级监控,具有丰富灵活的软件接口,支持软件二次开发。

4 结语

这种通信联络平台建成后,可实现目前各种矿用通信系统的互联互通,与人员定位系统有机结合,覆盖生产作业区、管理办公区、休息区等井上、下全部重要区域。且具有灵活的架构,预留各类接口,是一种强大的统一应急通信指挥软件,具有统一调配指挥的能力,能及时、有效地指挥组织应急救援工作,提高救援效率,为煤矿安全生产提供强有力的保障。