綜合數字通信在煤礦井下安全生產中的應用

吳文彤

摘 要：隨著我國工業化進程的不斷推進，數字通信技術在煤礦井下作業中被全面使用，使得煤井下的生產檢測安全指揮性能上取得了長足的進步。但是由于井下作業環境條件差、潮濕、粉塵嚴重、空間狹小、用電設備配置量大、傳輸失真等問題的存在。基于此，本文詳細探討了綜合數字通信在煤礦井下安全生產中的應用，旨在保障煤礦行業的安全、高效生產。

關鍵詞：綜合數字通信;煤礦;井下安全生產;應用

“安全生產”一直是生產工程中的核心話題之一。可是，近期煤礦產業頻繁出現礦業事故或災害，人員、經濟損失慘重。根據案例分析，大多事故是由于預警不及時，礦井上下信息通信不流通，加之事故災害發生后，聯絡系統極易被破壞，加劇了井上調度中心救援的難度。因此，建立健全良好的數字通信網是煤礦安全生產的迫切需求。

1 數字通信在煤礦井下安全生產中的重要作用

井下綜合數字通信應適應井下通信特點，不僅具有通信和監測監控等作用，還應具有抗災、容災和救災三大功能，方能顯示出現代通信在井下的重要作用。綜合數字通信傳輸系統首先應具備抗擊自然災害的能力，即抗災功能。當自然災害來臨時它要能承受住自然災害的打擊，當自然災害過后能迅速恢復其原有的通信傳輸能力。其次還應具備包容自然災害的能力，即容災能力。因為自然災害是不可抗拒的，但我們可以預測，進而防范。當自然災害之后，綜合數字通信傳輸系統不會毀壞，即具有容災能力。只有當具有抗災、容災能力，綜合數字通信傳輸系統才能在自然災害來臨之后談得上救災，才能在搶險救災中發揮出應有的作用，這就是救災功能。因此井下綜合數字通信傳輸系統不僅承載井下語音通信，還傳輸著井下各種監測監控信息，為調度指揮中心提供科學決策依據。使安全生產和搶險救災得以科學安排，加快了救援速度，把自然災害造成的損失降到最低，使人的生命得到了最大程度的尊重，這也是以人為本在煤礦井下的最好的體現。

同時井下綜合數字通信傳輸系統也為井下自動化大生產提供了基礎平臺，降低工人的勞動強度，提高社會勞動生產率，減少人力資源在煤礦井下的應用，這也是煤礦井下安全生產中必不可少的一個重要環節。

2 煤礦井下數字通信的難點分析

2.1技術方面

當今是一個信息發達的網絡時代，網絡通信已經融入我們生活、生產的每一個方面，給我們帶來革命性的變化。隨著科技的進步，通信技術也已經逐漸成熟。但是這些先進的通信技術，在煤礦井下的應用率卻極低，沒有能覆蓋井下的通信網。根據國內近些年的統計數據看，我國的煤礦產業急劇增加，雖然這一定程度上解決了一大部分人的就業問題，但是這些人員從事的卻是一份高危行業。我國政府陸續出臺了若干關于煤礦產業安全的政策，可在國家的如此重視下依然頻頻出現重大的安全事故，并且對井下的工作人員造成了不小的傷亡。這不僅對煤礦行業帶來了巨大的經濟損失，對傷亡人員的親屬造成了巨大的傷害，還對社會帶來了潛移默化的危害。察其根源，還是因為煤礦井上調度中心對井下施工情況的監控不到位、預警不及時而導致的。事故發生后通信聯絡網也是不堪一擊，嚴重地阻礙了救援人員及時了解井下災況，延誤了救援的最佳時機。

2.2環境因素

煤礦井下的環境極為惡劣，井下環境黑暗、潮濕并且對設備具有很強的腐蝕性，在不同區域有著不一樣的環境阻礙。另外，井下的空間狹小，不能大面積架設通信設施，如果選擇無線通信的話，井下又有著許多阻礙信息傳遞的屏障。在種種環境因素的影響下，煤礦井下通信技術的發展受到了阻礙。就以上的分析來看，對于煤礦井下數字通信技術的研究要注意幾點要求：

（1）要保證煤礦井上、下通信的流暢性。合理安排“三區”的帶寬分配，即采區，采場，作業區。分析礦場的地理環境因素，盡量排除環境的干擾，一方面可以保證通信質量，一方面可以降低架設設施的成本。

（2）完善數字通信網。因地制宜建設環形，串型，星型或者總線型的數字通信結構網，做到語音通信有保障，視頻監控實時可靠。預測系統準確及時，并且各設備間信息交換自由通暢，及時得到煤礦生產的實時情況。

（3）實時應用。在煤礦開采中，當開采新區域時，數字通信網可及時有效地延伸覆蓋。

（4）在規范化煤礦數字通信的同時，也要簡化數字通信流程，以適應生產或者應急的快節奏。

（5）增強通信設施的抗腐蝕性，降低設施對環境的敏感度。

2.3 線路分支多，并且復雜地摻有高低壓的線路

煤礦井下結構復雜，工作繁瑣。礦下采區，采場，作業區基本不在一個水平面上，就算在一個水平面，它們的各個支、干道又長短不一。長的可達到幾千米，并且巷道崎嶇不平，分支較多。礦井下的設施品種繁多，因生產作業的要求，設施也多屬于大功率的，交直流電并存。除此之外，在不同水平面，不同區域間，還要架設變壓器，以便于高低壓線路的轉換。架設這么多的變壓器，對數字通信的信號有非常大的干擾。嚴重阻礙了井下數字通信信號的傳輸。

2.4 數字信號強度隨傳輸距離增加遞減

數字信號耦合于信道中后，在信道中傳輸與井上的指揮中心相交換數據。返回的數據往往信號較弱，反饋信息不完整（漏缺）。為緩解此現象，也會為各節點安裝中繼器，補償信號衰減。但是這些也無濟于事，在井下只有少部分區域可以架設線路，井下作業是不定向地開拓新區域的，多數區域還是要基于無線通信。井下的信號傳輸問題還有待繼續研究。

2.5脈沖噪聲的干擾

一種脈沖噪聲的頻率為100赫茲，這種噪聲的振幅偏高，持續度偏低。另一種脈沖噪音是隨機噪聲，它與前者相反，它的振幅偏低，持續度偏高。兩種脈沖又加劇了信號的惡化程度，因此選擇煤礦井下數字通信的頻率是一項非常關鍵的任務。

3 關于煤礦井下數字通信應用難題的解決方案

3.1 建立完整的傳輸系統

煤礦井下環境復雜多變，一個完整的傳輸系統能使得生產線運轉的更流暢。在各個支、干道的運輸系統中架設數字通信的視頻、語音通信等監控設備，此外，還要與排水、供電、通風等輔助生產系統聯系在一起。這樣一整套完整的系統環環相扣，相輔相成，不僅在日常生產中保障安全、高效生產，而且還可以為數字通信的抗、容、救災三大功能奠下基礎。例如：建立吉比特級SDH環形數字信息通信平臺，以光纜為傳輸媒介架設在主井和其他重要井的出入口，也可以根據支、干道的實際情況變通架設。把媒介架設在各關鍵道和各生產區的節點處，形成若干閉合環形的網絡線路。當事故（災害）發生時，不會導致井下全部通信方式破壞，并且加上SDH環型網絡的良好自我恢復能力。為救援工作帶來了非常大的幫助，更加有效地保障了井下工作人員的生命安全。

3.2 建立良好的預警系統

數字通信系統能夠及時反饋地形地貌地質的異常情況。將異常的次聲波監測信息反饋到井上的調度中心，以便指揮中心當即通知工人停止生產，關閉大型設備，疏散人員。

3.3 提高信號傳輸質量

在傳輸節點增設中繼器，另外在低壓線路上可選擇擴頻與正交頻分復用等方法來提高井下數字通信的抗干擾性。例如：使用OFDM調制通信的方法。

4 結束語

綜上所述，隨著現代通信技術的發展，煤礦井下通信也發生了很大變化，數字程控調度交換機已大量應用于煤礦井下通信，極大地改善了煤礦井下安全生產指揮系統，為煤礦井下安全生產和搶險救災提供強有力的保障。

參考文獻：

[1]姚軍.數字通信在煤礦井下應用的發展前景[J].價值工程，2012（34）.

[2]魏紹亮等.煤礦井下高速數字通信技術難題及實現方法研究[J].礦山機械，2009（6）.