陈台沟矿山通信系统设计

田子宁

（鞍山五矿陈台沟矿业有限公司，辽宁 鞍山 114000）

1 矿山通信系统的内容和要求

国家针对矿山企业这一高危行业发布了新的文件，要求矿山应安装通信系统，一是可以对灾难进行预防，二是在放生灾难时可以迅速发现并安排井下人员转移到安全的位置，通信系统的具体内容如下。①井下通信安全系统由监测监控系统、井下人员定位系统和通信联络系统组成。②监测监控系统。③井下人员定位系统。④井下通信联络系统。

2 wifi综合通讯平台总体设计

WLAN无线网络通讯技术针对矿井这一特殊应用环境进行了功能加强和改善，主要是克服民用WLAN系统的语音通讯信号不稳定通话效果不佳的问题。通信系统符合设计需求，本平台具有以下特点。

WLAN采用基于TCP/IP的架构系统，全部采用高速光纤作为信号传输基站之间的通讯介质，搭建平台以及拓展结构适应性强，可以完全满足井下巷道岔路多且长的要求。TCP/IP模块化网络架构系统可以根据需求变动，这样便可解决由于系统的扩展从而导致系统通讯中断的问题。

本系统具有的wifi的通用性能，其通讯信号可当做无线信号覆盖源，利用普通民用通讯设备便可以实现无线数据传输和无线通话功能。本系统亦可接入公共无线通讯，现如今的智能手机可以使业务服务商不提供单独的wifi电话通讯功能，即：可以在同一部智能手机上无需安装多余软件来实现语音通话功能。目前搭建基于矿山局域网内网的井下局域网，整体的改造不会与运营商发生太多的关系，这便于以后的维护维修以及网络保密等工作的开展，并且不会额外产生各种费用。由于本系统具有TCP/IP网络结构的特点，所以本系统可作为井下各种监测监控系统的传输层。

如跟踪定位系统就可以直接采用内部指定协议的无线电子标签，鉴别其信号从而达到身份识别的目的。

由于陈台沟矿井下生产范围大、井下作业点和机械设备多、爆破工作频繁、生产区域不断推进，通信信号平台需要根据生产的需求不断的清理和拓展，根据实际情况将井下划分为若干个子区域，并且为每一个子区域搭建1台冗余环网接入型两层交换机。各区域的交换机之间通过单模光纤连接，各个子区域共同构成一个井下主干环网，主干环网则通过2台接入型交换机接入矿山控制中心的核心交换机，从而实现矿山井下通讯网络与井上矿山局域网内网甚至与广域网的接通。

根据井下的实际需要，无线信号覆盖和网络通讯的范围，通过实际测算，一定间距内、巷道岔路口或马头门信号房等重要监测地点选择合适位置安装无线基站，通过光纤接入子区域交换机或其他无线基站，从而构成子区域环网。

3 监测监控系统设计

（1）有毒有害气体及通风系统监测监控功能设计。按照有关要求，在对陈台沟矿山环境监测监控的需要进行全面了解后，设计了环境监测监控的功能。在主风井的主辅扇位置，需要监测风速、风压、有毒有害气体、风机开停、温度等主要环境和风机指标。在采区进风口，主要监测采区进风巷道的风速、有毒有害气体和温度，控制进入采场的新鲜风流质量。在主提升机房，主要监测主电机及机房的温度，监控提升电机的工作状态和提升机房的环境温度。

（2）通风采集分站技术参数。①测量范围：0.4m/s～15m/s。②供电电源：本安直流10V～18V。③工作电源：45mA～60mA。④遥控范围：距离不小于5m，角度不小于120°。⑤显示方式：三位LED数码管显示风速。⑥输出接口：RS485/TCP/IP。⑦通信协议:Modbus-RTU/TCP/IP。⑧基本误差：0.3m/s。

4 视频监控系统设计

陈台沟矿井视频监视系统中，视频监视点覆盖了建设规范规定的全部区域。视频系统采用视频服务器+光纤+摄像机+视频线的架构方式，并通过RJ45接口以CAT5双绞线就近接入无线基站见图1。

图1 视频监控子系统网络拓扑图

5 地压监测系统设计

（1）地压监测方法及功能设计。地压活动监测系统是安装在井下综合通讯平台上的拓展业务应用系统。该系统由传感器、智能数据采集站、通讯控制器等组成。因为监测设备的监测范围覆盖了监测点的区域，并且在监测点附近以安装了无线基站，可直接接入网络设备，只需增加一个通讯控制器，将数据采集站的串口的通讯方式转换成普通网络的通讯方式。

智能数据采集站会按照预先设定的参数自动完成所连传感器感知信息的采集、存储和上传。

（2）地压采集分站技术参数。①测量点数：CS-16（16点），CS-32（32点）。②兼容性：可兼容国内外其他产家生产的振弦传感器、位移传感器、编码型温度传感器。③测频范围：450Hz～4500Hz。④测温范围：-55℃～125℃。⑤通讯方式：RS485/TCP/IP。⑥电源：DC12V。⑦静态电流：小于等于15mA。⑧使用环境温度-25℃～85℃。

6 人员定位系统设计

（1）人员跟踪定位技术。本平台建立的跟踪定位系统可以记录并显示人员上下井的时间、在井下的大概位置、井下工作时长、是否进入了危险或者禁入的区域、在井下的停留的区域以及在该区域内停留的时长等等。建立本系统的目的，第一，是为了加强对井下人员的日常安全管理；第二，是为事故发生后的救援提供参考依据。

（2）人员跟踪定位系统总体构架。通过本通信平台上的设置，只需为下井人员配备无线身份识别卡，控制中心只需通过跟踪定位的软件便可实现对井下人员的跟踪定位管理。建立建设跟踪定位系统的目的是为了掌握井下人员在井下的移动和停留的情况，对目前的地下矿山而言，工作人员需在各个中段活动，为了加强对工作人员在各中段之间移动状态的掌控，无线基站位置的选定需考虑中段间人行天井的位置，所以基站需布置在人行天井口的附近。

本跟踪定位系统的软件由服务器和客户端组成，服务器软件负责读取井下基站采集的电子标签信息，并存入数据库中；管理井下的无线基站；管理定位分配信息等。

7 结束语

目前，我们陈台沟矿井正在加快脚步的建设中，在建设过程中我们将面临着不可逾越的“三高”问题。我相信在公司领导的正确指挥下，全体员工齐心协力的共同苦战下。坚持项目最优、效益最好、投资最佳的原则，一定能将陈台沟矿建成为国内第一的矿山。