煤矿井下安全监控无线通信技术研究

陶 岗

（云南省宣威市电子政务网络管理中心，云南 宣威 655400）

煤矿井下安全监控无线通信技术研究

陶 岗

（云南省宣威市电子政务网络管理中心，云南 宣威 655400）

在我国目前的能源结构中，煤炭仍然占据较大的比例。安全问题是煤炭产业中最重要的部分，但就目前而言，我国的煤炭生产环境不容乐观，在救援方面也相对落后。所以，应当把煤炭产业与现代的信息技术相结合，利用这些新技术，提高井下生产的安全性以及保证救援的及时性。文章就煤矿安全这一课题展开了针对性的研究，结合井下生产的实际情况，提出把无线通信技术运用到煤炭产业的各个环节，以加强对矿井下的安全监控。

安全监控；煤炭产业；无线通信技术；矿井

1 煤矿井下安全监控无线通信技术的重要性

在最近的几年里，我国的煤矿事故时有发生，这不仅意味着财产的损失，更重要的是威胁到了井下工作人员的生命安全。就目前而言，我国的煤炭产业的安全生产情况仍然和世界上的发达国家存在较大差距，2012年，我国每生产100万吨煤炭的人员死亡率为0.37，而同年美国的这一数据为0.03，澳大利亚为0.05；2016年，我国每生产100万吨煤炭的人员死亡率为0.156。从这些数据中可以看出我国在煤矿安全生产上仍然有许多不足的地方，与世界发达国家的差距也比较大；也可以看出，随着我国的发展，安全问题也在逐渐得到改善，但仍然与发达国家之间存在差距，这说明我们国家在煤炭行业中仍然可以改进。煤炭事故不仅对国家和人民的财产生命安全造成威胁，其同样也是一个社会问题，人民时刻关注这个问题。因此，我们国家也对煤矿的安全生产越来越重视。这使得我国煤矿安全事故得到一定程度的控制，但煤炭的安全生产仍然存在问题，人们对其中的一些具有代表性的煤矿事故展开分析，发现这些事故的原因大部分是因为地面的工作人员不能与井下的工作人员进行实时沟通，地面工作人员也不能实时监控井下工作人员所处位置和工作状况，这就造成一旦发生事故，不能及时发现井下工作人员所在位置导致救援效果不理想，这是其中的一个问题[1]。另一个问题是由于人为疏忽造成的安全问题，比如，负责瓦斯监测的工作人员由于不负责任或疏忽没有及时发现瓦斯超标所造成的安全事故。通过以上的分析，如果在煤矿的生产监管过程中可以实现及时有效的信息传输，那么煤矿的安全问题将会得到一定的改善。而无线通信技术可以对此提供帮助。

2 煤矿井下生产现状以及煤矿产业对无线通信的需求

我国是世界上最大的煤炭生产国，煤炭产量大约占据世界总产量的1/3。但我国的煤炭生产却存在很多的安全隐患，在我国，几乎每年都可以看到有关煤矿事故的新闻，这些事故无一不在说明我国的煤矿生产现状仍然不容乐观。在煤炭产业中，最重要的问题就是安全生产。在我国一些大中规模的煤矿中，在一口井下工作的各类工作人员能够达到千余人，大量的工作人员和工作设备分布于矿井中，在实际的生产过程中，井下的工作人员需要和地面人员进行沟通，实时地将井下监控数据传递到地面安全人员，以便地面工作人员对这些数据进行查看分析。如果发生事故，监控人员也需要将事故信息传递到相关人员手中，以便对采取及时有效的救援。目前，我国煤矿的地面通信网络建设已达到实际需求，但井下通信仍然需要继续加紧建设。

煤矿的通信方式主要分为两类，一类是有线通信，一类是无线通信。在过去，井下通信主要依赖有线通信，而且，由于技术受限，每个通信系统都需要专门铺设电缆来实现沟通，这就意味着各个通信系统并不能实现互联互通。这种情况使得信息不能进行及时传递，而且，维护这些通信系统也需要耗费大量的精力。在后来，光纤技术的出现虽然解决了一些问题，但总体提升空间不大[1]。而无线通信技术就可以完美地解决这些问题，如果将无线通信技术应用于煤矿的安全生产，那煤矿的安全问题就可以得到很大程度的改善。

3 煤矿安全监控以及无线通信技术

3.1 实现井下工作人员的位置监控

煤矿一旦发生事故，井下的工作人员位置信息将成为关键信息，如果能够实施监测到井下工作人员的位置，将会对救援工作起到巨大的作用。在地面上，要定位一个人大多采用全球定位系统（Global Positioning System，GPS），但在井下，GPS信号无法进行全覆盖，因此GPS的效果不是特别好[2]。在目前的煤矿井下，一般使用无线射频识别（Radio Frequency Identification Devices，RFID）等无线通信技术来实现井下工作人员的位置监控，但这些技术在进行精确定位时有些力不从心，因此，人们应该结合井下的实际工作环境，开发出一套适合井下的无线通信技术，实现对井下工作人员的精确定位，这样一旦发生事故，地面救援人员就可以精确定位到受困矿工并对其进行及时、有效的救援。

3.2 实现井下安全隐患预警

我国的煤炭储量丰富，但我国的大部分煤矿都属于高瓦斯煤矿，这种煤矿的开采难度比较大，危险系数也比较高，要想提高煤矿安全性，就需要对这些安全隐患进行监测预警。比如在瓦斯的监测方面，如果对这类监测开发一套实施监测预警系统，能够对瓦斯的含量做到实时监测并对其进行预警，那这类事故的发生将会得到大大缓解。目前在煤矿的安全系统中都有监测预警功能，但有些还做不到对数据进行实时传输和预警，难以满足实际的安全需求[3]。这也需要将更有效的无线通信技术融入煤矿安全监测系统中，争取实现煤矿的安全生产。

3.3 运用无线通信技术实现井下信息的实时监测和传递

（1）将多个功能集合在一起通过RFID或者Wi-Fi发到监控中心，比如说将定位功能和监测瓦斯的功能结合在一起，携带定位识别设备的工作人员每走到一个地方都可以实时了解这个地方的瓦斯浓度，以便判断能否进入该区域，同时，将预警功能也整合到这个设备当中，这个设备将该工作人员所在位置的信息实时传递到监控中心，监控中心实时对这些数据进行监测分析，一旦发现异常情况立即通知井下工作人员并给出解决方案；（2）在工作区域建立基站，将定位功能和地压监测功能整合到一起，使得这些数据可以实时传递到监测中心，并由这些数据分析得出是否会出现危险；（3）将煤矿的监控系统与政府监控网互连，这样不仅可以让政府及时了解到煤矿生产情况，也可以对煤矿生产情况进行实时监测，一旦发生危险，政府就可以调动最大力量去参与救援，以确保矿工的生命安全。这些功能的实现都要基于无线通信技术，有了无线通信技术的支持，信息才能及时、有效地进行传递[4]。

4 结语

煤矿的生产安全是一个永恒的主题，为了实现这一目标，要坚持发展煤矿安全技术，基于煤矿井下实际需求，结合现代先进技术，开发有效的安全措施。无线通信技术对煤矿的安全生产起到了决定性的作用。在无线通信的基础上可以实现很多功能，例如，井下工作人员的位置监控、井下安全隐患的实时预警等，这些功能都将对井下的安全生产起到巨大的作用[5]。同时，在实际应用上，有些技术达不到实际需求，这就需要人们继续努力钻研，开发出合适的方法来确保井下生产的安全性，进而达到保障井下工作人员的生命安全和国家财产安全的这一目标。随着技术的发展，无线通信在煤矿中将得到更大范围的运用，同时也将取得更大的效果，人们要用自己最大的努力不断完善和发展煤矿井下的安全技术，争取将煤矿事故发生率降到最低。

[1]季文涛.煤矿井下安全监控无线通信技术[C].北京：中国科协年会，2006.

[2]张柱.基于CDMA的煤矿井下无线通信系统[D].太原：太原理工大学，2014.

[3]孙永.煤矿物联网无线信道优选理论算法的研究[D].徐州：中国矿业大学，2016.

[4]靳松魁.矿山井下安全监控系统的研究与实现[D].长沙：湖南大学，2009.

[5]胡江浪.煤矿井下移动视频监控系统的设计与实现[D].南京：南京信息工程大学，2016.

Research on wireless monitoring technology of coal mine safety monitoring

Tao Gang
（Xuanwei E-Government Network Management Center in Yunnan Province, Xuanwei 655400, China）

In current energy structure of China, coal still occupies a large position. The safety problem is the most important part of coal industry, but for now, coal production environment is not optimistic in China, and the rescue is relatively backward. Therefore, the coal industry should be combined with modern information technology to improve the safety of underground production and to ensure the timeliness of the rescue. This paper is aimed at coal mine safety research and puts forward the application of wireless communication technology to the coal industry in order to strengthen the safety monitoring of the mine, combining with the actual situation of underground production.

safety monitoring; coal industry; wireless communication technology; mine

陶岗（1963— ），男，云南宣威人，工程师，学士；研究方向：计算机通信装备与系统。