信息化系統在神東礦區煤炭生產中的應用

文/張璐黃飛

信息化系統在神東礦區煤炭生產中的應用

文/張璐黃飛

現代煤炭開采，已逐步向安全、高效、綠色環保和全自動化礦井邁進。作為神華集團主力煤炭生產單位，神東煤炭集團公司充分利用井下人員和車輛定位系統、3G無線和固定通信系統、監測監控系統等各類生產指揮及安全監控系統，將其全面應用到礦井生產和管理當中，并以井下以太環網資源實現多網合一和穩定運行，在礦井里鋪開了一張高性能的一體化通訊網絡。該網絡不僅給礦井安上了“眼睛”和“耳朵”，植入智慧的大腦，更為神東煤炭集團公司完成煤炭生產任務起到了關鍵性作用，為礦井安全高效綠色發展奠定了堅實基礎。

一、井下人員和車輛定位系統特點與應用

為實時統計井下現有人員入井數量，定位跟蹤每一位入井人員，動態反映井下人員數量、行動軌跡、車輛的分布情況和車輛的各類運行統計情況，進而為事故應急救援提供可靠的信息，神東煤炭集團公司將井下人員和車輛定位系統，即KJ133型礦用人員定位系統應用于井下各綜連采工作面、輔運大巷沿線、變電所及水泵房等要害場所，覆蓋井下90%的巷道。KJ133型礦用人員定位系統可實現人員緊急呼救、入井人員考勤與統計、歷史信息查詢、區間人員定位、移動目標跟蹤等功能，為礦井入井人員和車輛管理提供了有力保障，特別是在事故應急救援方面可提供準確信息，為礦井領導的正確決策提供了可靠依據。

系統主要由采集服務器、數據通信接口、礦用本安型讀卡分站、礦用本安型無線收發器、射頻定位器、標識卡、礦用隔爆兼本安不間斷電源、標識卡及各類天線等組成。應用射頻卡識別技術聯合計算機通信技術，實現井下人員和車輛定位管理。只需安裝相關軟件，使用用戶名和密碼，即可方便在各客戶終端進行登錄查詢實時數據。系統組成原理如圖1所示。

圖1系統組成原理圖

1．分站工作原理

分站內部的射頻通訊模塊，通過天線接收附近KGE39A標識卡發出的射頻信號，接入通信接口RS485（或光纖）和電（或光）纜，將收到的標識卡信息轉發給地面控制計算機，計算機對收到的人員信息處理和顯示。當管理人員需要提示某一個標識卡時，計算機將提示信息發給分站，再由分站轉化為射頻信號發給標識卡。分站內部的數據轉發模塊，通過RS485接收KJF82A.1礦用本安型無線收發器上傳的KGE39A標識卡信號，整合后發送給地面控制計算機，并將來自計算機的提示信息轉發給KJF82A.1礦用本安型無線收發器。

2．定位器工作原理

KGE41A礦用射頻定位器在中央處理模塊的控制下，通過射頻收發模塊向其附近的KGE39A或KGE39B標識卡發送位置信息，使附近的標識卡能夠知道其所處的區域位置。具有單向通信功能，向標識卡發送位置信息；具有發光二極管提示功能；具有自動檢測電池電量功能，電池電壓低時，定位器會通過標識卡向控制計算機發出報警，客戶端能看到電池報警信息。

二、3G無線和固定通信系統特點與應用

為確保礦井安全高效生產，改變以往井下固定通信模式短距離的局限性，神東煤炭集團公司在保持原有固定通信系統模式的基礎上，積極推進3G無線通信技術的發展。3G無線通信系統將井下實時影像傳輸至地面，實現設備故障遠程協助解決以及現場安全生產遠程監控，有利于最大程度優化生產組織，縮短故障處理時間，提高礦井生產效率。同時，還可實現無線通訊網絡、網頁瀏覽、可視電話、主扇監控頁面和皮帶監控頁面等功能。

3G無線通訊系統由地面設備及井下設備組成。地面設備主要包括SP30-AVS智能調度交換機、基站控制器（TDR100）、地面基站（TDU200、TDU300）、接入網關AG16、網絡管理臺等設備，井下設備包括KT151-F本安基站、KT151-S本安手機。基站控制器與井下基站、地面基站之間全部采用光纖傳輸。依托當地運營商已有的TD網絡，搭載KT151系統的基站控制器（TDR100）、井下基站（KT151-F），延伸TD網絡到煤礦井下，快速實現了TD網絡所有業務對礦區的井下覆蓋。

目前，3G無線和固定通信系統覆蓋神東煤炭集團公司礦井各主要場所和全部巷道，形成了遠距離通信系統和近距離通信系統兩者完美結合，并與公網互通，實現了井下與全國各地的實時信息傳輸。兩個系統的合二為一，確保了井下通信系統在任何時候、任何情況下，均能處于正常運行，為神東煤炭集團公司高效生產和事故應急救援提供了有力支撐。

三、監測監控系統特點與應用

為實時對礦井井下各重要場所和巷道進行氣體監測、風機啟停監測、風門開閉監測、溫度和風流速度監測、供水管路監測，以及實現風電瓦斯電閉鎖，防止事故的發生或擴大，確保實現井下安全生產。神東煤炭集團公司多年來沿用KJ系列產品，并逐步完善升級，實現了全礦井CO、CH4、O2、CO2、溫度、風速、煙霧、風機啟停和風門開閉等多項功能的實時監控、自動報警、切斷報警點電源及閉鎖功能。通過井下專用以太環網上傳至地面生產指揮中心服務器，再由礦級總工程師服務器上傳至公司級安全管理部門服務器，實現了全公司實時數據全方位監控。并運用互聯網技術，將所有礦井實時數據通過網頁形式，展現在公司級安全管理部門電子顯示屏上，任何一處報警均能實時進行監控。

此外，為實時監控井下各重要作業場所生產情況，神東煤炭集團公司在井下和井上各重要場所安裝高清攝像機，通過井下專用以太環網上傳至礦級和公司級生產指揮中心，實現了全公司礦井的集中管控。數字工業電視系統主要由前端攝像單元、傳輸線（同軸電纜及光纜）、視頻光端機、視頻矩陣、拼接處理器及大屏顯示系統組成，對礦井總體指揮調度，提高生產效率均大有裨益。

綜上所述，將信息化系統應用于煤炭生產和管理，能有效提高生產效率，充分發揮自動化采煤技術的優勢，提升企業現代化競爭力。通過各類信息化系統多網合一，能充分利用井下以太環網資源，節約企業運行成本，實現安全生產。神東煤炭集團公司信息化系統在礦井的全方位建設，為在我國推廣建設安全、高效、綠色環保和全自動化礦井提供了成功范例。

（作者單位：武漢大學信息管理學院，神華神東煤炭集團公司）

（責任編輯：周瓊）