大紅山銅礦井下綜合通訊系統的構建與應用研究

尹久龍

(玉溪礦業公司大紅山銅礦,云南玉溪 651101)

大紅山銅礦井下綜合通訊系統的構建與應用研究

尹久龍

(玉溪礦業公司大紅山銅礦,云南玉溪 651101)

在現代地下礦山井下工程中,如何實現井下語音通信、視頻監測、人員與設備跟蹤定位等成為礦山企業管理者首先面對的問題。通過對井下網絡拓撲結構、無線接入點的布置和視頻點位置的設計,構建了大紅山銅礦井下綜合通訊系統。其構建的井下綜合通訊系統不僅能加強井下生產人員的安全和提高生產效率,而且對于實現礦山企業的信息化和網絡化具有重要的意義。

井下通信;地下礦山;構建;安全

對于地下礦山,在數字礦山的建設中,如何構建井下綜合通訊系統是核心的內容。井下綜合通訊系統建立,可以實現井上下語音通信、對井下重要區段進行視頻監控、人員與設備的跟蹤定位及安全生產管理[1～3]。本文結合大紅山銅礦的實際,介紹了該礦井下綜合通訊系統的建設情況,該系統的實施,實現了大紅山銅礦井下無線電話、跟蹤定位、視頻監視等功能,對促進礦山安全管理的科學化、現代化具有重大的現實意義。

1 大紅山銅礦井下通信系統構建

大紅山銅礦位于云南省玉溪市新平縣戛灑鎮境內,設計開采總規模為日采選礦石4 800 t,一期設計生產能力為2 400 t/d,二期設計生產能力為2 400 t/d。經過多年的發展和建設,工程量巨大,巷道連接復雜,中段多。因此,為了確保這些工藝和設備能夠充分發揮應有的效益和效率、降低生產過程中各類事故的發生率、提高生產環境和過程的安全性、增強管理與決策過程的主動性,決定在該礦建立綜合通訊平臺,并初步實現語音、跟蹤定位、視頻監視等功能,后期將通過在此平臺上的功能擴充,實現其設備遠程控制等。

1.1 井下綜合通訊系統網絡布置的范圍

從服務于井下生產過程管理和控制目標出發,確定綜合通訊網絡系統的建設范圍。根據大紅山銅礦實際,確定重點覆蓋485中段運輸水平以及該中段各分段B26以東的生產區域,同時還要覆蓋其他中段相關部位(如535水平水泵房、550水平一期炸藥庫、485中段以上各水平的礦廢石井及監督站),以及副斜井、東措施井、箕斗井等部分重要開拓系統。

1.2 井下網絡拓撲結構與分區

通過對大紅山銅礦開拓、采準系統的分析,對其分成四個區域:副斜井640井口、575水平人行管纜井口、485監督站、500破碎站入口。在這四個位置各安裝1臺兩層千兆網絡交換機,每臺交換機將對本區域形成輻射,并可實現把輻射區域的各種信息接入礦山井下局域主干網。這四個位置的交換機加上井口位置的交換機共同組成了一個環形網——井下局域主干網。

考慮到網絡的穩健性及后期應用的擴充,此5臺交換機之間由12芯單模光纖構成1個環形結構,選用智邦公司支持SPAN TREE(生成樹)協議的ES4524C交換機。

井下4臺交換機上連接的復合光纖表明該交換機所服務的區域,井下4個分區如圖1所示。

1.3 無線接入點布置

無線接入點(WAP)相當于井下無線通訊的基站,無線信號的覆蓋效果與接入點的安裝位置以及采用的天線息息相關。在接入點位置設計時,主要遵循兩條原則:

1.接入點之間的距離不大于500 m。一是因為在狹長空間內接入點的無線信號覆蓋能力有限,二是因為多模光纖的有效傳輸距離不超過500 m。

圖1 大紅山銅礦井下綜合通訊網絡分區示意圖

2.在井巷拐彎處安裝接入點。按照上述原則,對井下各井巷內的無線接入點數量及位置進行了設計。

1.4 視頻點位置布置

大紅山銅礦井下視頻監視子系統是構架在綜合通訊網絡平臺上的網絡視頻監控系統。該系統只需在監控現場安裝網絡攝像機,以及在監控中心配置視頻監控計算機,即可在終端電腦上直接通過IE實現對攝像機的參數設置、運行控制及視頻信號處理等。

目前,大紅山銅礦在無軌斜坡道各中段岔口、副斜井各中段甩車道、水倉、炸藥庫、井下提升機房、放礦點等共安裝攝像頭55部,在礦部生產調度控制指揮中心,建成大屏幕1套。

2 井下綜合通訊技術在大紅山銅礦的應用

大紅山銅礦井下綜合通訊系統自2008年2月完成安裝后,先后對井下485中段、無軌斜坡道、副斜井、500水平等處無線接入點(WAP)的無線信號覆蓋程度進行了測試。測試時,當信號強度在-70Db以上時可以保證通常的語音通訊。且每個WAP將在以其為中心、較大范圍內具有良好的語音信號。而在巷道轉彎的地方,由于在此處信號受到了巷道的遮擋作用,其信號較平直的巷道弱。但通過區域內安裝多個WAP后,信號覆蓋范圍及程度可大大增強,如在500水平西部、東部、副斜井內由于相鄰WAP的共同作用,基本上在沿線區域均有較強的無線信號,極大程度地縮小了信號盲區所占的比例。

2.1 基于綜合通訊平臺的業務應用系統的建設

2008年5月份,因大紅山銅礦礦山局域網IP地址調整,對綜合通訊平臺所有設備的IP地址進行了修改,2009年5月因生產區域發生了變化,將640 m、620 m中段的通訊設備移至435 m中段。2009年年底開始,基于此平臺,實現了大紅山銅礦485水倉設備的遠程監控系統[4]建設,目前正在進行風機遠程集控系統的構建,預計2010年年底將初步建成。

2.2 系統運行效果與經驗教訓

該系統自建成之后,經多次調整,總體上達到了預期的功能目標,但是幾年來的運行過程及效果也表明:該系統的管理維護必須作為一個日常工作及時開展,因為井下生產工程進度快,大量無軌設備的忙碌運行以及頻繁的工程爆破工作,都可能造成系統的破壞,必須制定嚴格的管理制度,建立切實有效的維護管理組織機構。

3 結論與展望

大紅山銅礦井下綜合通訊系統的成功應用,對礦山企業產生了很多積極的影響,主要體現在以下幾個方面:

1.提高企業科學管理水平。井下生產人員及設備等有經常流動性的特點,井下綜合通訊系統可以使其科學地定位、方便查找、靈活調度,提高了設備的利用率,促進了人員的合理流動,加速了礦山企業的信息化進程,提高了企業的科學管理水平。

2.促進井下安全生產作業。在礦山井下中,由于井下人員及設備等繁雜性,如何避免意外的安全事故已成為每個企業的管理人員要面對的問題。井下綜合通訊系統可以有效地解決這個問題,該系統主要依賴先進的視頻系統及語音系統對突發事件進行處理。

3.具有良好的示范作用。我國礦山企業生產水平總體落后于一些礦業發達國家,安裝井下綜合通訊系統的企業并不多。該系統的應用及其性能的可靠性將會對國內其他礦山企業起到很好的帶頭作用。

[1] 董維武.國外礦山通訊系統(TTE)研究現狀[J].中國煤炭, 2007,33(2):74-76.

[2] 李懷武.煤礦地下無線通訊的研究[J].煤礦自動化,1994, (3):44-46.

[3] 張申,丁恩杰,武增.煤礦井下綜合業務數字網網絡結構的研究[J].煤炭學報,2002,27(2):206-207.

[4] 劉關峰.大紅山銅礦485水倉排水系統自動控制技術研究[J].湖南有色金屬,2010,(4):57-59.

Abstract:In modern underground mine engineering,the primary concerns of the enterprise managers are how to construct underground audio communication system,video monitoring system,personnel&equipment tracking system and so on.Through building network topology,wireless access points and video design points,it constructs an integrated communication system for Dahongshan copper mine.The construction of underground integrated communications system not only strengthenes the safety of underground production for humans and improves production efficiency,but also lays significance in building the information and network systems of the mining enterprise.

Key words:underground communication;underground mine;construction;safety

Study and Construction of Dahongshan Copper Mine Underground Integrated Communications System

YIN Jiu-long
(Dahongshan Copper of Yuxi Mining Company,Yuxi651101,China)

TD65+5

A

1003-5540(2011)02-0007-03

2010-11-02

尹久龍(1982-),男,工程師,主要從事礦山信息化管理工作。