陳臺溝礦山通信系統設計

田子寧

（鞍山五礦陳臺溝礦業有限公司，遼寧 鞍山 114000）

1 礦山通信系統的內容和要求

國家針對礦山企業這一高危行業發布了新的文件，要求礦山應安裝通信系統，一是可以對災難進行預防，二是在放生災難時可以迅速發現并安排井下人員轉移到安全的位置，通信系統的具體內容如下。①井下通信安全系統由監測監控系統、井下人員定位系統和通信聯絡系統組成。②監測監控系統。③井下人員定位系統。④井下通信聯絡系統。

2 wifi綜合通訊平臺總體設計

WLAN無線網絡通訊技術針對礦井這一特殊應用環境進行了功能加強和改善，主要是克服民用WLAN系統的語音通訊信號不穩定通話效果不佳的問題。通信系統符合設計需求，本平臺具有以下特點。

WLAN采用基于TCP/IP的架構系統，全部采用高速光纖作為信號傳輸基站之間的通訊介質，搭建平臺以及拓展結構適應性強，可以完全滿足井下巷道岔路多且長的要求。TCP/IP模塊化網絡架構系統可以根據需求變動，這樣便可解決由于系統的擴展從而導致系統通訊中斷的問題。

本系統具有的wifi的通用性能，其通訊信號可當做無線信號覆蓋源，利用普通民用通訊設備便可以實現無線數據傳輸和無線通話功能。本系統亦可接入公共無線通訊，現如今的智能手機可以使業務服務商不提供單獨的wifi電話通訊功能，即：可以在同一部智能手機上無需安裝多余軟件來實現語音通話功能。目前搭建基于礦山局域網內網的井下局域網，整體的改造不會與運營商發生太多的關系，這便于以后的維護維修以及網絡保密等工作的開展，并且不會額外產生各種費用。由于本系統具有TCP/IP網絡結構的特點，所以本系統可作為井下各種監測監控系統的傳輸層。

如跟蹤定位系統就可以直接采用內部指定協議的無線電子標簽，鑒別其信號從而達到身份識別的目的。

由于陳臺溝礦井下生產范圍大、井下作業點和機械設備多、爆破工作頻繁、生產區域不斷推進，通信信號平臺需要根據生產的需求不斷的清理和拓展，根據實際情況將井下劃分為若干個子區域，并且為每一個子區域搭建1臺冗余環網接入型兩層交換機。各區域的交換機之間通過單模光纖連接，各個子區域共同構成一個井下主干環網，主干環網則通過2臺接入型交換機接入礦山控制中心的核心交換機，從而實現礦山井下通訊網絡與井上礦山局域網內網甚至與廣域網的接通。

根據井下的實際需要，無線信號覆蓋和網絡通訊的范圍，通過實際測算，一定間距內、巷道岔路口或馬頭門信號房等重要監測地點選擇合適位置安裝無線基站，通過光纖接入子區域交換機或其他無線基站，從而構成子區域環網。

3 監測監控系統設計

（1）有毒有害氣體及通風系統監測監控功能設計。按照有關要求，在對陳臺溝礦山環境監測監控的需要進行全面了解后，設計了環境監測監控的功能。在主風井的主輔扇位置，需要監測風速、風壓、有毒有害氣體、風機開停、溫度等主要環境和風機指標。在采區進風口，主要監測采區進風巷道的風速、有毒有害氣體和溫度，控制進入采場的新鮮風流質量。在主提升機房，主要監測主電機及機房的溫度，監控提升電機的工作狀態和提升機房的環境溫度。

（2）通風采集分站技術參數。①測量范圍：0.4m/s～15m/s。②供電電源：本安直流10V～18V。③工作電源：45mA～60mA。④遙控范圍：距離不小于5m，角度不小于120°。⑤顯示方式：三位LED數碼管顯示風速。⑥輸出接口：RS485/TCP/IP。⑦通信協議:Modbus-RTU/TCP/IP。⑧基本誤差：0.3m/s。

4 視頻監控系統設計

陳臺溝礦井視頻監視系統中，視頻監視點覆蓋了建設規范規定的全部區域。視頻系統采用視頻服務器+光纖+攝像機+視頻線的架構方式，并通過RJ45接口以CAT5雙絞線就近接入無線基站見圖1。

圖1 視頻監控子系統網絡拓撲圖

5 地壓監測系統設計

（1）地壓監測方法及功能設計。地壓活動監測系統是安裝在井下綜合通訊平臺上的拓展業務應用系統。該系統由傳感器、智能數據采集站、通訊控制器等組成。因為監測設備的監測范圍覆蓋了監測點的區域，并且在監測點附近以安裝了無線基站，可直接接入網絡設備，只需增加一個通訊控制器，將數據采集站的串口的通訊方式轉換成普通網絡的通訊方式。

智能數據采集站會按照預先設定的參數自動完成所連傳感器感知信息的采集、存儲和上傳。

（2）地壓采集分站技術參數。①測量點數：CS-16（16點），CS-32（32點）。②兼容性：可兼容國內外其他產家生產的振弦傳感器、位移傳感器、編碼型溫度傳感器。③測頻范圍：450Hz～4500Hz。④測溫范圍：-55℃～125℃。⑤通訊方式：RS485/TCP/IP。⑥電源：DC12V。⑦靜態電流：小于等于15mA。⑧使用環境溫度-25℃～85℃。

6 人員定位系統設計

（1）人員跟蹤定位技術。本平臺建立的跟蹤定位系統可以記錄并顯示人員上下井的時間、在井下的大概位置、井下工作時長、是否進入了危險或者禁入的區域、在井下的停留的區域以及在該區域內停留的時長等等。建立本系統的目的，第一，是為了加強對井下人員的日常安全管理；第二，是為事故發生后的救援提供參考依據。

（2）人員跟蹤定位系統總體構架。通過本通信平臺上的設置，只需為下井人員配備無線身份識別卡，控制中心只需通過跟蹤定位的軟件便可實現對井下人員的跟蹤定位管理。建立建設跟蹤定位系統的目的是為了掌握井下人員在井下的移動和停留的情況，對目前的地下礦山而言，工作人員需在各個中段活動，為了加強對工作人員在各中段之間移動狀態的掌控，無線基站位置的選定需考慮中段間人行天井的位置，所以基站需布置在人行天井口的附近。

本跟蹤定位系統的軟件由服務器和客戶端組成，服務器軟件負責讀取井下基站采集的電子標簽信息，并存入數據庫中；管理井下的無線基站；管理定位分配信息等。

7 結束語

目前，我們陳臺溝礦井正在加快腳步的建設中，在建設過程中我們將面臨著不可逾越的“三高”問題。我相信在公司領導的正確指揮下，全體員工齊心協力的共同苦戰下。堅持項目最優、效益最好、投資最佳的原則，一定能將陳臺溝礦建成為國內第一的礦山。