礦井新型綜合通信平臺的研究

夏偉 郜新平

(永城煤電控股集團有限公司技術信息中心,河南永城 476600)

礦井新型綜合通信平臺的研究

夏偉 郜新平

(永城煤電控股集團有限公司技術信息中心,河南永城 476600)

煤炭企業礦用通信聯絡系統采用過多種平臺架構方式,從有線到無線,從模擬到數字,從總線到以太網的架構方式。本文通過對多種煤礦通信聯絡系統優缺點的分析,從煤礦井下災害環境的特殊性及救援工作的安全性出發,在與礦井人員定位系統有機結合的基礎上,提出了一種關于集線路管理、調度、廣播及應急通信等功能為一體的礦用通信聯絡平臺的研究。

煤礦 通信系統 聯絡平臺 人員定位

煤炭開采為地下作業,受自然條件的限制,環境黑暗、高溫、潮濕,伴有強噪音、粉塵、有毒有害氣體等諸多危害因素,安全一直是煤炭企業一切工作的重中之重,肩負日常通信、預警、應急救援工作的通信聯絡系統在煤礦安全工作中具有十分重要地位和作用,隨著礦井開采深度的不斷增加,掘進速度的加快,開采方式和工作面開采空間的變化,煤與瓦斯突出的危險性也在不斷增加,為此,煤炭企業一直致力于探索和研究一種可以提供可靠的、有效的應急通信聯絡平臺。由于受當時技術水平、資金投入等因素的限制,煤礦已建設的通信系統存在著各通信系統自成一派,無相互聯絡和互動,缺乏統一調度指揮等問題,難以真正解決移動語音問題及實現高效的救援功能。

鑒于上述現狀,本文提出了一種安全可靠的煤礦通信聯絡平臺的研究,該系統屬于集傳感網、有線、無線、RFID等技術于一體的基于物聯網的煤礦通信聯絡平臺,涵蓋礦井有線、無線通信系統,并與井下人員定位系統相結合的應急調度通信聯絡系統,通過統一的軟件平臺,能夠準確了解井下人員的數量、流動及分布情況,并實時通信,當井下發生突發事件時,通過該平臺,使用一些簡單的操作,即可以最快時間內通知到井下人員撤離危險區域,準確有序的引導人員到達安全區。

1 礦井通信聯絡平臺的研究目的和意義

1.1 研究目的

(1)通過統一的軟件平臺,在平時生產中,具有擴音、對講等功能,可作為皮帶、水泵等自動化系統的組成部分,還具備廣播、背景音樂播放功能,從而提高礦井的生產效率。

(2)當事故發生時,單鍵操作便可調度所有通信節點。在災前,可在一分鐘內通知到井下各作業區的所有礦工。在災后,為搶險救援提供通信保障,可與井下救生艙實現對話,便于及時采取相應的救援措施,達到提高應急救援工作的效率的目的。

1.2 研究意義

(1)能有效防止安全事故的發生。當井下某處發現塌方、煤與瓦斯突出、透水等事故前兆時,通過先進的通信系統,可及時通知其它作業地點的工作人員迅速撤離危險區域,避免人身傷亡事故發生。

(2)能有效防止事故的擴大。特別是井下作業的礦山發生大面積的塌方、透水事故后,先進、健全的通信系統,可以有效地組織指揮所有井下人員按指定路線安全撤離,減少人員傷亡,降低事故損失。

圖1

2 多種通信聯絡系統技術分析

2.1 調度電話系統

基于傳統的調度電話交換機的通信系統,實現了礦井井上至井下的有線通信,但是該系統需要敷設大量的貫穿井上下的電纜,井下電話安裝在關鍵節點上,不能做到覆蓋全礦井。且需要有人接聽方能通話、不能進行廣播。

2.2 PHS(小靈通)通信系統

PHS技術屬于第二代數字移動通信技術,由于PHS基站覆蓋范圍有限,通信基站與終端間距離較短。因此基于PHS技術的通信系統雖然可以實現井上下的無線語音通信,但只能進行語音通信、不能傳輸數據,缺少指揮調度功能,不能做到人手一機,退市后面臨設備和終端后續供貨及服務等問題。

2.3 SCDMA(大靈通)通信系統

基于地面成熟的SCDMA技術的產品,它屬于大蜂窩通信體制,采用定向天線、全向天線及泄漏電纜 三種井下覆蓋方式,但缺點是系統占用設備較多,安裝、維護繁瑣,造價較高,功能單一、抗災變能力差。

2.4 WiFi無線通信系統

利用WiFi技術進行無線覆蓋,IP方式接入組網,SIP協議進行交換處理的一種新型寬帶無線通信系統。可保證實時的傳遞語音、數據、視頻等多種數據流,缺點是缺少調度指揮功能,由于成本問題,亦不能做到人手一部手機,且存在盲區,另外,WIFI手機電池續航時間較短,難以完全滿足井下通信需求。

以上幾種通信系統在一個礦井中可能同時存在,但各系統又是相互獨立的,關鍵時刻不能互通和聯絡,缺乏統一調度指揮,不滿足礦井應急通信系統的要求。

3 通信聯絡平臺關鍵技術及主要功能

3.1 通信聯絡平臺關鍵技術

3.1.1 無縫整合各語音通信系統

通信聯絡平臺具有統一界面,采用了擴播話機數字式全雙工通信技術,與調度電話、應急廣播、礦用WiFi、小靈通等通信設備互聯的技術,與礦用各通信系統完全兼容,實現各系統的互聯互通,滿足管理、巡檢、安全、救急人員等通信聯絡的需求。架構圖如(圖1）。

3.1.2 同人員定位系統有機結合

通信聯絡軟件平臺與人員定位系統互聯,通過人員定位卡上的緊急按鈕實現緊急呼叫,并能夠通過自身的緊急呼叫/廣播功能觸發人員定位卡上的物理報警裝置。

3.1.3 接入礦井工業以太環網

平臺采用礦井工業以太網綜合接入技術,與煤礦綜合自動化網絡互連,無需鋪設大量線纜。借助綜合自動化網絡平臺可以實現對井上、井下的煤礦全部重要區域的覆蓋。該平臺預留接口,可與各類型監測監控、自動化子系統等聯動,進行語音報警,實現事故聯動廣播功能。

3.2 通信聯絡平臺主要功能本聯絡平臺整合礦井現有的語音通信系統,統一界面,統一管理,使之能夠通過一個應急指揮中心進行管理,在統一調度各通信系統的基礎上兼有各通信系統的功能,平臺充分利用了現有的系統,節省了費用。可覆蓋全礦井下大部分工作區域及通道,不留死角。

3.2.1 調度電話功能

調度臺調度電話或行政辦公電話可以直接對井下發出各項指令,通過擴音電話或廣播自動播出。

3.2.2 緊急呼叫、一鍵通功能

系統在收到呼叫請求后選擇線路,建立通話,在井下任意話機上按下緊急呼叫按鈕,井上調度臺接收到呼叫請求后建立連接,即可進行雙方通話。系統提供一鍵通功能,在緊急情況下單鍵操作便可調度所有的通信節點,可在一分鐘內通知到井下各作業區的所有礦工。在緊急情況下,為搶險救援提供通信保障。

3.2.3 具有普通廣播、無線通信等功能

其他功能:調度室直接對擴播、調度電話、手機各點進行緊急呼叫或廣播,可顯示各分機點在線狀態,分級管理,分級監控,具有豐富靈活的軟件接口,支持軟件二次開發。

4 結語

這種通信聯絡平臺建成后,可實現目前各種礦用通信系統的互聯互通,與人員定位系統有機結合,覆蓋生產作業區、管理辦公區、休息區等井上、下全部重要區域。且具有靈活的架構,預留各類接口,是一種強大的統一應急通信指揮軟件,具有統一調配指揮的能力,能及時、有效地指揮組織應急救援工作,提高救援效率,為煤礦安全生產提供強有力的保障。