煤与瓦斯突出矿井应急广播系统应用研究

付强 邹劲松 陈胜明 周忠国

摘 要：为保障矿井的正常安全生产，绿水洞煤矿根据矿井实际情况通过方案對比，优选出适合煤与瓦斯突出矿井的应急广播系统。系统建设充分利用现有井下、地面工业以太网网络平台，有效地减少了材料设备投入，缩短了设备安装时间，优化了原有通讯线路接法、设备的供电模式，使系统负载能力提升了一倍，终端到网关通讯距离得到提高，信号线缆节约50%左右。

关键词：突出；应急；广播

中图分类号：TD712 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）18-0161-03

Abstract： In order to ensure the normal and safe production of the mine， the emergency broadcasting system suitable for coal and gas outburst mine is selected according to the actual situation of the mine. The construction of the system makes full use of the existing underground and surface industrial Ethernet network platform， effectively reduces the input of materials and equipment， shortens the installation time of equipment， optimizes the original communication line connection method and the power supply mode of the equipment. The load capacity of the system is doubled， the communication distance from the terminal to the gateway is improved， and the signal cable saved is up to about 50%.

Keywords： prominence； emergency； broadcast

1 概况

绿水洞煤矿于2012年建成了一套KTJ4I矿用调度通讯系统。在井下的主要采掘工作面、变电所、避灾硐室、井底车场等重要地点均安装有电话机，并通过专用的通讯电缆与地面的通讯主机连接，地面调度中心能直接拨打系统内的任意分机号，各个分机也能相互拨打，为矿井安全生产提供了一定的安全保证。在井下通讯线路或地面主机出现故障时，某一区域或地点不能及时与地面进行通讯联系；区域内部之间也无法点对点的联系。若此时因生产需要，地面要及时与井下某个作业地点进行联系，井下的某两个区域内部进行工作联系，或井下某个区域出现灾变需要及时报告地面调度指挥中心，都不能实现。根据《煤矿安全规程》（2016版）第685条规定，“矿井应当设置井下应急广播系统，保证井下人员能够清晰听见应急指令。”矿井现有的通讯系统已经无法满足安全生产需要。通过在井下构建一套应急广播系统，地面指挥中心通过麦克风对井下区域直接进行点对点、全区广播。在调度通讯系统出现故障、井下通讯电缆遭遇损坏以及井下遇到紧急情况时，只需要按下呼叫按钮，即可与地面调度中心的人员进行语音对讲，从而更快捷的传递信息。建设一套与原调度通讯系统不同线路、不同主机的通讯系统，有助于矿井的安全生产。

2 技术方案

2.1 方案一：采用KXT23矿用IP网络广播系统

KXT23矿用IP网络广播系统由网络广播控制主机（音频服务器）、KXT23.1矿用IP网络广播终端、KXT23.2矿用IP网络广播接口、KXT22.2矿用通信信号装置分机、KXT22.3中继、地面光端机、井下光端机、电源、电缆、光缆等组成。

2.2 方案二：采用KT455语音广播系统

KT455语音广播系统由地面管理系统和井下广播对讲子站、电源等组成。系统建设主要分为地面和井下两部分。地面部分需要建设广播通信信息采集处理中心，也称广播中心站。主要由专用广播通信软件和广播主站等组成。井下部分以广播子站、后备电源系统、网关等作为井下的基本单元。将井下相关的数据通过总线方式传输给交换机，再通过光纤环网与地面主站设备交换数据。

2.3 方案对比

两个方案都能实现地面对井下进行文件通知和安全知识的日常广播功能，本地播放音乐或其它音频文件，系统具有广播录音存储功能，便于重复广播，地面站与任意对讲广播终端可以实时监听，地面站可以实时查询或打印广播终端的运行情况，均具备煤矿应急广播系统的要求。方案一中广播终端需要采用光缆或网线与井下光端机进行通信，若采用网线则传输距离短（不超过90m）、采用光缆又不方便安装维护；采用线缆连接时只有广播终端内的主机之间能相互通讯，主机不能与其他终端进行通讯。此方案的特点具有广播终端内安装维护方便，系统需安装的设备多；方案二中系统设备少，支持半双工双向对讲，可对一个、一组或所有广播分站进行广播，地面站与任意对讲广播终端可以实时强插监听；因此通过对两个方案进行比较后决定选优方案二，即川煤科技KT455应急广播系统。

2.4 关键技术研究

（1）完成矿用应急广播系统的建设，首先了解系统的主要构成、功能，在实施过程中可能存在的问题。应急广播系统不等同于现有的调度广播系统，不能像调度电话那样将电话接线盒内的线缆与电话机连接即可、也不同于地面广播系统。因此，煤矿井下应急扩播系统基于数字IP网络广播系统的设计原理进行构建与设计，数字IP网络广播系统，是基于TCP/IP协议的公共广播系统，采用IP局域网作为数据传输平台。该系统还具有：网络好，可实现Internet传输；音质好，系统支持音频码率8Kbps-320Kbps自适应，支持全部MP3格式文件的播放；系统支持TCP、IP、UDP网络协议，支持组播接收音频数据。是将经数字化的音频信号，在数字状态下进行压缩、编码、打包等处理。将模拟音频信号经过采集、量化、编码、压缩后形成的MP3格式的数字音频文件，以数据包形式按照自定义的MP3_Phone传输协议将音频文件通过工业以太网传送到井下语音广播终端，然后在广播终端进行D/A转换成音频信号，经放大后驱动喇叭工作。（2）在实施过程中在节省投入的同时，保证系统网络的畅通、稳定也是关键；如何进行按区域或逻辑分组广播、分区域广播、全矿广播。如何将网关信号与广播终端的稳定连接，网关及广播终端供电电源的可靠性，没有可靠的电源就不能保证广播的正常播放。因此在方案实施过程中信号传输及设备供电是关键。

3 应急广播系统安装

3.1 施工方法及工艺要求

（1）电缆、网线、电源、信号电缆敷设：电缆钩、电缆管道应先进行路线勘察，确保顺利敷设电缆。敷设前，应检查电缆有无机械损伤，电缆芯线间及芯线与屏蔽层绝缘是否合格，电缆盘是否完好。电缆的弯曲半径应符合施工规范的要求。电缆应使用整条电缆。电缆在电缆钩内应排放整齐并固定。（2）电缆接头制作及核对：电缆接头的制作应统一施工工艺，做到整齐美观。电缆在巷道内排列整齐，层次清楚；电缆牌标识清楚，有电缆规格、起点、终点及电缆标号。电源电缆在设备通电前应使用万用表测量每芯对地电压。电缆在敷设完毕后应使用无码测试仪对通道环回测试确认无误。网线在敷设完毕后应使用网络测试仪测试接头是否接触良好。（3）在广播系统安装广播系统终端和相关设备，在配线架或机房安装协议转换器。严格按图接线，电缆芯号牌采用塑料标号。

3.2 前端设备安装

（1）设备安装通用要求：安装前应对设备进行检测和调整，使设备处于正常工作状态；设备应牢固地安装在平台上或固定位置上，所留尾线长度以不影响设备为宜，尾线须加保护措施；安装过程中尽可能避免逆光安装；室外安装时设备若明显高于周围建筑时，应有避雷措施；在搬动、安装广播终端过程中，不得打开设备内部防护外壳；设备设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无淋水的巷道中；设备架子高度不小于300mm；缆线与设备相连接时，选取合适密封圈，将喇叭嘴、金属 圈、密封圈依次穿入缆线，把缆线头伸入接线腔，缆线护套伸入器壁5～15mm。（2）广播终端的安装要求：单台终端与供电电源距离不超过2km；2台终端与供电电源距离不超过1km，终端电源输入：DC（9～25）V。（3）网关的安装要求：网关安装以就近原则安装到交换机附近，距离井下交换机不大于50m，由网线连接，如无交换机的需要光钎铺设到位；网关与广播终端的走线方式为：单向串联式；网关电源输入：DC（9～25）V；出线方式：CAN1/CAN2/電源线，3组线用6芯线缆连出，在网关外接三通实现分线。（4）电源的安装要求：电源输入采用AC127V/AC660V；安装位置应为方便取电就近原则，如变电所、避难硐室、绞车、皮带机头等。（5）吊挂线缆：监测缆线与动力缆线分挂在巷道两侧，受条件限制的可敷设在同一侧，敷设在同一侧时监测缆线与动力缆线保持0.3m的距离，且位于动力缆线上方；固定缆线使用缆线钩悬挂，临时移设缆线用绑扎带或其他柔性材料悬挂，悬挂点的间距不大于3m，且缆线有适当的驰度；其他符合机电完好标准及矿井安装安全要求。

3.3 中心控制设备的安装

（1）广播终端的安装：广播终端应端正、平稳安装在广播终端机柜（架）上。应具有良好的通风散热环境。控制台应端正、平稳安装，机柜内设备应安装牢固，安装所用的螺钉、垫片、弹簧、垫圈等均应按标装好，不得遗漏。

（2）控制台或机架柜内插件设备均应接触可靠，安装牢固，无扭曲，脱落现象。

（3）监控室内的所有引线均应根据广播终端、控制设备的位置设置电缆线槽和进线孔。

（4）所有引线设备连接时，均要留有余量，并做永久性标志，以便维修和管理。

绿水洞煤矿应急广播安装地点详见表1。

4 结束语

（1）该系统建成后通过广播终端播放轻松的音乐，缓解职工在井下长期高强度的紧张状态，使职工能够轻松愉快地工作，提高工作效率，减少因职工的心情烦躁产生的不安全因素。为矿井安全生产提供有力的安全保证，减少因矿井调度通讯系统出现故障等带来的安全隐患，能在井下出现灾变时提供有力的通讯保障，减少事故带来的经济损失和人身安全。

（2）矿井的应急广播系统在建设中充分利用了现有的井下环网，并在接线过程中优化了原有的网关和终端的接线方式。使建成后的系统更稳定可靠，减少了材料的投入。其思路可以为相似矿井的应急广播系统建设提供借鉴和参考。该模式还可在集团建设广播服务器。采用分布式架构，网络广播系统主、分服务器设置在各大煤矿的主、分控中心机房，所有的广播设备可以由控制中心通过管理中心软件来进行控制和管理。

（3）在应急广播系统的安装初期，广播终端与网关之间的通讯只能采取串联方式，非常费时、浪费线缆，增加了安装过程中的安全风险，通过在网关内并联100Ω的电阻，网关到广播终端通过并联信号电缆解决其通讯问题，节省了一半的电缆，使网关带负载能力增加了一倍。

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