矿用IP网络广播系统在煤矿的应用与探讨

赵来锁

（山西阳泉盂县跃进煤业有限公司，山西 阳泉 045000）

山西阳泉地区15#煤层由于受地质条件影响，煤层中瓦斯含量较高，容易发生瓦斯事故。在事故发生时，如何在最短的时间内，立即通知井下受事故影响的危险区域全部作业人员撤离至安全地点，是煤矿安全生产管理部门考虑的首要问题。跃进煤矿属于高瓦斯矿井，按照国家应急管理部（原国家安全生产监督管理总局）所有煤矿建设完善安全生产六大系统的要求，已经建设完善了各子系统。目前，跃进煤矿已经建有调度通信系统，在实际运行过程中存在如下问题：（1）调度通信系统采用总线式结构，当主干线故障时，井下各电话无法互相通信；（2）煤矿井下环境背景噪音大，通话不清晰；（3）采用按键式设计，需提前知道对方号码；（4）系统传输方式单一，只能采用通信线缆进行信号传输；（5）系统无法与煤矿其他系统进行有效的融合。因此设计安装矿用IP网络广播系统，作为对调度通信系统的有效补充。在日常使用中能定时或循环播放存储在网络广播控制主机的音频文件，在应急情况下，可与井下作业人员管理系统联动，实现对井下全部有人作业区域的应急广播功能。

1 矿用IP网络广播系统的设计

1.1 矿用IP网络广播系统介绍

矿用IP网络广播系统采用数字网络传输信号，由矿用IP网络广播控制主机、矿用IP网络广播终端、矿用本安型光网络终端、地面数据传输接口及电源、线缆、光缆等组成。

1.2 矿用IP网络广播系统优点

矿用IP网络广播系统具有如下优点：（1）系统主干线故障时，井下矿用IP网络广播终端能互相对讲通话；（2）矿用IP网络广播终端采用数字降噪技术对背景噪音进行处理，确保通话质量，并采用数字信号输出，保证传输稳定；（3）矿用IP网络广播终端采用嵌入式设计，能够存储特定的用户信息和数字音频文件，方便作业人员使用；（4）系统既可以采用光缆进行长距离信号传输，也可以使用双绞线进行短距离信号传输，可根据煤矿井下实际情况进行选用；（5）采用TCP/IP协议通信，在传输过程中采用高质量的数字压缩格式，并且占用很小的网络带宽，可与井下工业环网等其他系统有效融合，互联互通。

1.3 矿用IP网络广播系统其他功能

矿用IP网络广播系统其他功能：（1）矿用IP网络广播控制主机向所有矿用IP网络广播终端进行紧急广播；（2）矿用IP网络广播控制主机对特定区域进行广播；（3）矿用IP网络广播控制主机监听矿用IP广播终端现场环境；（4）矿用IP网络广播终端能够与地面矿用IP网络广播控制主机双向对讲；（5）矿用IP网络广播控制主机可将值班员对终端用户的通话形成录音文件进行存储；（6）矿用IP网络广播终端可播放本地存储的数字音频文件；（7）矿用IP网络广播终端能够向特定用户组对讲；（8）矿用IP网络广播终端能显示电池供电状态及与主机的联网状态。

2 矿用IP网络广播系统的安装

2.1 井下设备安装情况

系统主干线采用光缆作为传输介质，采用矿用本安型光网络终端作为数据汇聚中心进行上传。矿用本安型光网络终端与矿用IP网络广播终端之间根据煤矿实际情况分别采用光缆进行长距离传输或通信线缆进行短距离传输。

在中央变电所安装矿用本安型光网络终端1台，汇聚中央变电所、主排水泵房、主井底车场、副井底车场、总回风联络巷、主运输大巷皮带机头、主轨道大巷、永久避难硐室等矿用IP网络广播终端的数据上传。采区变电所安装矿用本安型光网络终端1台，汇聚采区变电所、采区排水泵房、采区水平最高点、采区运输巷皮带机头、采区轨道巷等矿用IP网络广播终端的数据上传。掘进工作面安装矿用本安型光网络终端1台，汇聚掘进工作面、掘进运输顺槽皮带机头、掘进临时避难设施等矿用IP网络广播终端的数据上传。回采工作面安装矿用本安型光网络终端1台，汇聚回采工作面、回采运输顺槽皮带机头、回采临时避难设施等矿用IP网络广播终端的数据上传。

2.2 地面设备安装情况

地面安装数据传输接口1台、矿用IP网络广播控制主机1台。矿用本安型光网络终端至数据传输接口传输介质为光缆，数据传输接口至矿用IP网络广播控制主机传输介质为通信线缆。

系统程序区域分组设置：采掘工作面安装的矿用IP网络广播终端设置为重点区域分组；其他地点安装的矿用IP网络广播终端设置为其他区域分组。

3 矿用IP网络广播系统的运行流程

3.1 日常使用

在日常使用过程中，井下作业人员一键选择调度即可直接与地面控制主机进行通信，选择其他用户即可与其他用户进行通信。地面值班人员可通过系统程序播放存储的安全生产知识题库及煤矿常见三违现象等数字音频文件，加强对员工的安全素质培训，不断提高员工的自我安全防范意识。

3.2 应急使用

在应急情况下，地面值班人员在系统程序选中需要通知的矿用IP网络广播终端，点击广播即可对所选区域的矿用IP网络广播终端进行应急广播。

4 矿用IP网络广播系统的应用效果

4.1 日常应用效果

在日常使用过程中，井下皮带输送机司机在声光信号装置通信以外，又增加了一种通信方式。矿用IP网络广播终端特有的嵌入式系统数字降噪技术保证通话音质的清晰有效，有效解决了井下背景噪音大、普通通信方式音质不清晰的问题。

矿用IP网络广播终端内嵌用户管理程序，作业人员直接选择用户即可通话，不需要牢记每个用户的电话号码，方便了作业人员的使用。

4.2 应急应用效果

跃进煤矿安装矿用IP网络广播系统之后，在每年一次的煤矿灾害应急预案演练过程中，调度值班人员通过矿用IP网络广播系统控制主机发送应急广播，迅速有效地通知井下全部有人作业地点的工作人员撤离至安全地点。结合井下作业人员管理系统，充分发挥了矿用IP网络广播系统在应急情况下的作用。

地面数据传输接口采用双光缆线路设计，当一路发生故障时，可迅速自动切换至另一路运行。

由于采用嵌入式系统设计，矿用IP网络广播终端可脱离矿用IP网络广播控制主机独立运行，当系统两条主光缆全部故障时，井下各矿用IP网络广播终端可互相正常通信。

4.3 系统应用过程中的故障处理

系统中央变电所与主排水泵房采用串联方式连接，当主排水泵房停电时，中央变电所广播终端无法与其他广播终端通信，经过分析，广播终端的光传输模块采用有源光网络设计，只有本设备通电，被串设备才可正常使用。

5 讨论

由于矿用IP网络广播终端的光传输模块采用有源光网络传输结构，因此在主矿用IP网络广播终端断电时，被串的矿用IP网络广播终端全部无法与其他设备通讯。建议光传输模块改为无源光网络传输结构。

矿用IP网络广播终端只能显示本机与主机的联网状态，当采用串联方式时，无法显示与被串设备的连接状态。建议设计中增加采用串联方式时的连接状态，方便作业人员使用。

矿用IP网络广播系统作为应急系统，建议本安电源中的电池设计为易于拆装结构，并有简单充放电测试功能。

6 结语

矿用IP网络广播系统充分融合了TCP/IP技术与数字音频处理技术，实现了在日常使用中的广播功能，在瓦斯超限报警、断电等其他应急情况下与井下作业人员管理系统、煤矿安全监控系统、调度通信系统、无线通信系统互相配合的应急联动功能。

随着国家科学技术的进步，煤矿的信息化水平不断提升，逐步实现井下有线、无线传输网络的有机融合，监测监控与GIS的有机融合。按照国家煤矿安监局印发《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的要求，煤矿各子系统的融合可以采用地面方式，也可以采用井下方式。环境监测、人员定位、应急广播等系统必须在地面统一平台上进行融合。随着煤矿信息化建设工作的逐步推进，我国煤矿安全生产的信息化水平将不断提高。