4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用探討

郭城 田騫

摘要：如今我國4G無線通信技術(shù)發(fā)展的十分迅速，在我國的很多行業(yè)都有應(yīng)用，對于煤礦井下作業(yè)來說，使用4G無線通信技術(shù)具有一定的優(yōu)越性，可進一步確保煤礦安全生產(chǎn)，本文對4G無線技術(shù)進行分析，研究了煤礦作業(yè)中4G無線通信系統(tǒng)的總體構(gòu)架，并分析了4G無線通信技術(shù)在煤礦井下作業(yè)的應(yīng)用，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞：4G無線通信技術(shù);煤礦;應(yīng)用

1.4G無線通信技術(shù)在煤礦井下的總體構(gòu)架及應(yīng)用

1.1煤礦4G無線通信系統(tǒng)總體構(gòu)架

對于煤礦的地面控制中心而言，主要組成部分是核心網(wǎng)以及相關(guān)服務(wù)器。核心網(wǎng)絡(luò)集中部署，主要完成無線用戶的交換調(diào)度等功能，為用戶提供連接、管理和作為主機網(wǎng)絡(luò)的外部網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)管服務(wù)器放置在信息中心機房內(nèi)，通過IP網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備連接。地面控制中心系統(tǒng)的控制面板可以對系統(tǒng)進行設(shè)置，地面終端主要包括地面基站和基站天線等，主要對地面基帶信號和地面射頻信號進行調(diào)制和解調(diào)，放大信號功率，完成信號駐波檢測等功能。通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)和光纖與地面信息傳輸接口連接，實現(xiàn)地面無線信號覆蓋。礦用防爆基站（KT319-F1）、礦用防爆數(shù)據(jù)傳輸分站（KT319-F2）、礦用手持集群終端構(gòu)成了地下控制終端。AL（KT319-S）和礦用防爆安全無線攝像頭。安裝在地下主干道、巷道、工作面等處，實現(xiàn)地下無線信號的全覆蓋，并通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)和光纖連接地面信息傳輸接口。

1.24G無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用

4G無線通信可以實現(xiàn)煤礦井下的實時監(jiān)測，更夠確保井下作業(yè)的工人的施工安全，通過無線通信，可以使得管理工作更加便捷。在通信過程中，保留大量的音頻和視頻圖像，為事故分析和責任認定提供有力的事實依據(jù)。

4G無線通信技術(shù)在煤礦井下管理中的應(yīng)用具有其他技術(shù)不可比擬的優(yōu)點，比如說，4G無線通信技術(shù)的應(yīng)用可以使得各個采礦場之間進行實時的信息交流，通過視頻通話或者語音短信等方式進行聯(lián)系，為滿足煤礦日常管理的許多實際要求，如：群呼、強插、強拆、會議、記錄、監(jiān)控、一鍵緊急呼叫等功能，對提高管理系統(tǒng)的運行效率具有顯著的效果。實時監(jiān)控功能，通過用戶終端與控制室之間的視頻連接，將巷道及采空區(qū)的圖像反饋給控制室，便于實時分析現(xiàn)狀并做出相關(guān)指示。

2.4G無線通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦價值體現(xiàn)

部門管理人員可以在覆蓋范圍內(nèi)進行實時視頻、語音指揮調(diào)度，現(xiàn)場情況可以從攝像機得到實時的觀測，為快速部署和反應(yīng)過程縮短了時間，提高了工作效率?？蓪F(xiàn)場實時情況反饋給主要責任領(lǐng)導和部門，并明確重點關(guān)注事項;一旦設(shè)備故障可立即傳至地面，或通過公網(wǎng)傳至設(shè)備廠家，以便迅速確定故障原因并解決，減少途中的時間，使設(shè)備的正常運行時間更長。支持的第三方數(shù)據(jù)傳輸可以減少光纖電纜的重復鋪設(shè)，減少維護工作量。無需進行頻繁的檢修，既減少了投資，又避免了補丁帶來的兼容性、穩(wěn)定性等隱患，也提升了功能的確定性。

3.煤礦井下無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景分析

3.1煤礦井下安全生產(chǎn)監(jiān)管體系

我國的煤礦監(jiān)督體系隨著社會的不斷發(fā)展日益完善，但是由于我國礦業(yè)發(fā)展較國外來說，起步較晚，安全管理體系和監(jiān)管措施的力度需要進一步完善和加強，安全管理與安全監(jiān)控體系的進步和完善密切相關(guān)。煤礦井下4G無線通信系統(tǒng)的使用是當前井下生產(chǎn)的必然要求。通過4G無線技術(shù)可以實現(xiàn)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測，通常包括瓦斯?jié)舛葯z測傳感器、空氣流量傳感器、一氧化碳濃度傳感器和壓力傳感器等監(jiān)測，4G無線通信系統(tǒng)將采集到的傳感器信號傳輸?shù)降孛婵刂浦行摹５孛婵刂浦行膶ΡO(jiān)測參數(shù)進行分析。一旦數(shù)據(jù)超過閾值，濃度監(jiān)測系統(tǒng)將通過無線通信系統(tǒng)發(fā)出警告，通知相關(guān)人員進行進一步處理，以確保煤礦生產(chǎn)過程中氣體濃度的安全水平。

礦山壓力監(jiān)測通常是通過對礦山關(guān)鍵部位液壓支架壓力的監(jiān)測來實現(xiàn)的。在煤礦開采中，通常在關(guān)鍵位置安裝許多壓力傳感器。當壓力信號的實時數(shù)據(jù)超過設(shè)定的臨界值時，控制系統(tǒng)會對井下實時作業(yè)人員的信號進行報警，避免不必要的損失。安裝在各個區(qū)域的地下視頻監(jiān)控的實時信號將被發(fā)送到地面。通過地面監(jiān)控中心發(fā)送信息的風險預警，確保礦山安全生產(chǎn)。

3.2智慧煤礦的數(shù)據(jù)傳播載體

隨著我國社會不斷現(xiàn)代化，4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)中，按照目前的發(fā)展趨勢來看，智能煤礦必然是今后的一個發(fā)展方向，煤礦作業(yè)的智能化能夠促進煤礦的高效發(fā)展和和諧發(fā)展。智能煤礦的核心是以互聯(lián)網(wǎng)為載體，建立廣泛的智能應(yīng)用，用于優(yōu)化煤炭生產(chǎn)企業(yè)的物流、信息流、控制流和價值流，從而覆蓋整個煤炭生產(chǎn)企業(yè)。智慧煤礦還能夠?qū)嵤┍O(jiān)測井下信息、機切減速器等溫度傳感裝置、機油溫度傳感器、螺栓定位傳感器、主皮帶故障傳感器等，以獲得靜態(tài)和動態(tài)特性的感知對象。煤礦井下無線通信系統(tǒng)將這些復雜多變的數(shù)據(jù)傳輸?shù)矫旱V智能應(yīng)用系統(tǒng)中。礦井智能應(yīng)用系統(tǒng)通過建立智能控制和智能管理的應(yīng)用，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的“監(jiān)控、管理和控制”的智能運行。借助虛擬現(xiàn)實、云計算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，現(xiàn)代化煤礦能夠真正實現(xiàn)無人值守的運行機制，最大限度地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，幫助煤炭生產(chǎn)企業(yè)的進一步發(fā)展。

4.結(jié)束語

綜上所述，4G無線通信技術(shù)在煤礦井下得到了廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的效果，在煤礦井下作業(yè)的安全管理、人員配置、設(shè)備監(jiān)測、邊坡防護等方面都取得了突出的成績。隨著4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷優(yōu)化，在煤礦井下作業(yè)應(yīng)當積極推廣應(yīng)用。

5.參考文獻

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