基于复杂恶劣环境下无线传输技术在提升机控制信号中的研究与应用

李雅江

摘要：煤矿提升井筒环境复杂恶劣，多淋水并且时有落石或煤块等掉落，极易砸断通讯电缆而造成信号中断影响提升的事故，引进一套无线信号系统能从根本上避免这一问题的出现。

关键词：通讯中断;无线

1. 概述

提升信号是矿井安全提升的重要组成部分，使用频繁。井筒环境又相当恶劣复杂，经常有落石或煤块等掉落井筒造成通信电缆的砸断等故障，同时给有线信号传输带来了很大的困难。为解决这一难题，经公司多部门及生产厂家合作，研发了煤矿无线提升信号控制系统。

煤矿无线提升信号控制系统是一个新型产品，针对煤矿提升信号中出现的各种影响安全的因素，采用传感器感知并将信号通过智能控制器转化为逻辑控制信号，通过可编程的逻辑智能控制器控制传输来完成提升信号的控制传输。

2. 技术方案

2.1工作原理

系统集成无线、磁电等多种传感探测技术。无线传输针对井筒控制信号、语音对讲信号的传输;霍尔传感器检测提升机实时位置，涵盖了提升过程事故隐患的检测，控制信号可触发光电显示和语音提示，同时发送到控制单元，通讯接口可通过无线方式传输控制及语音信号。

2.2功能介绍

根据煤矿提升信号控制系统的要求，主要功能如下：①提升信号的数字显示功能：数字“2、3、4、5”分别表示“快上、快下、慢上、慢下”，数字“0”表示停车。②提升指令的汉字显示功能：全线显示屏均有“检修、急停”（加水平信号还有所选提升水平的显示功能）。③信号记忆功能：能存储前三次所发信号。④急停报警功能和急停扩展功能。⑤信号之间的闭锁功能：当其中一个信号发出后，其它信号不能发出。⑥加水平信号水平之间的闭锁功能，当多水平提升时，只有被选择的水平可发提升信号，其它水平不能发出提升信号，只能发出停车信号和急停信号。⑦信号与开车回路的闭锁功能：信号不发到车房，绞车不能启动。⑧提升次数的记忆功能。⑨具有与信号显示相同次数的打点音响报警功能。⑩具有车房、井口、井下各水平的双功语音通讯功能。11有与计算机联网的232接口。

2.3系统控制示意图

图1系统控制流程示意图

3.关键技术与创新点

3.1关键技术

（1）针对煤矿无线提升信号控制系统中的各种安全隐患采用的综合无线传输技术，有线无线相结合并能提供可编程的智能化控制信号的集成技术。

• 针对提升机控制精度要求提供实时控制的无线传输同步技术。

（3）网络语音对讲技术应用于提升控制系统中排除了井筒恶劣环境对声音的干扰。

（4）无线信号传输技术应用于煤矿干扰大的井筒中。

• 控制状态的声光提示警告智能化联动技术。

（6）可通过通讯接口扩展技术实现数据存储、状态显示、双向语音及调度室干预控制。

3.2创新点：

（1）在煤矿井筒恶劣的环境条件下，国内首次研制使用该多种方式传输组合的无线提升信号控制装置。

（2）研发专用无线发射电路，将控制信号及其语音对讲信号整理打包通过特定的稳定的频率传输出去。

经研发的无线发射电路可以实现在环境条件恶劣复杂的井筒中不少于800米稳定可靠的传输，无线发射电路包含了对原有设计理念的改变和电路的改变，成为本课题的一项重大突破。

（3）研发的多重传输结合的设计理念，于有线无线两种方式同时传输进一步保证了提升信号稳定可靠的传输，进而进步上杜绝了误操作的可能。

（4）2.4GHz无线传输频率首次在煤矿井筒环境条件下使用，2.4GHz传输频率相比于其他传输频率有着传输距离远、功耗低、抗干扰性能强、工作稳定性高等特点。

（5）该装置设计可通过通讯接口扩展技术实现以太网传输、进行本地/异地数据存储、本地/异地状态显示、双向语音调度及调度室干预控制。

4.应用价值和推广前景

煤矿无线提升信号控制系统主要针对于煤矿提升信号控制过程中发生通讯故障及时切换无线传输并故障报警，不影响安全生产，有效的提高了煤矿的生产效率，同时有效保证现场人和设备的安全，以我矿现运行的副井提升信号控制系统为基础，进行煤矿无线提升信号控制系统的改造和推广，致力于无线信号控制系统有线和无线（主、备）两种传输方式的快捷转换、传输频率于井筒内的抗干扰能力、无线信号控制系统于恶劣环境条件下适应能力等方面的研究。

信号故障严重的影响了人员的升入井及物料的周转，按全年累计发生信号中断事故3次，每次恢复事故需3小时（即每次影响生产3小时）算，（换算成提煤量计算，每小时提煤46勾，每勾8吨）

年影响提升煤吨数：8×46×9=3312吨

年费用：300×3312=99.36万元

此外，副井在人员提升过程中，信号中断直接导致提升机的紧急制动，从而造成罐笼里人员的恐慌甚至可能诱发心脏病等，危及员工生命。无线信号系统的研发，从根本上避免了上述情况的发生，具有巨大的社会效益。