煤礦一體化調度通訊系統(tǒng)研究

李宗磊

（山東能源龍口礦業(yè)集團有限公司）

21世紀以來，隨著我國國民經濟發(fā)展對于煤炭量需求的不斷加大，各大中小礦山企業(yè)不斷增大生產規(guī)模，供給市場。然而，在各礦山企業(yè)擴大生產規(guī)模的同時，礦山企業(yè)面臨的安全生產問題不斷出現(xiàn)。為有效預防及解決礦山企業(yè)面臨的安全生產問題，煤炭行業(yè)已經形成了一種基于IP傳輸技術的數(shù)字化平臺，可實現(xiàn)瓦斯監(jiān)控、皮帶監(jiān)控、泵房監(jiān)控、電網安全監(jiān)控、工業(yè)視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控、現(xiàn)場PLC控制等，并能對生成的圖像和數(shù)據(jù)進行管理與調控的智慧礦山行業(yè)應用方案。然而，語音通訊、無線指揮調度、應急救助等安全管控措施作為礦山企業(yè)安全管理的一個重要階段，由于受到技術制約，上述服務仍未能并入“智慧礦山”行業(yè)得以應用，進而實現(xiàn)IP化。因此如何實現(xiàn)語音通訊、指揮調度、應急救助等安全管控措施的智慧礦山IP化，成為了礦山安全生產管理中一個亟待解決的問題。

本項目在分析現(xiàn)有煤礦通信系統(tǒng)的基礎上，采用共平臺集成技術，將語音通訊、無線指揮調度、應急救助等安全管控措施與現(xiàn)有煤礦通信系統(tǒng)相結合，并對通信系統(tǒng)組成進行了設計與分析，提出了一種基于SIP通信技術為基礎的煤礦一體化通訊系統(tǒng)。

1 一體化調度通訊系統(tǒng)調度模型

一體化調度通訊系統(tǒng)采用了開放的SIP協(xié)議［1］，結合以人為本的設計理念，為客戶提供一網承載、多站協(xié)作、同臺調度、按需調用、分級組網、智能聯(lián)動的管控一體化操作平臺，配合其豐富多樣的終端產品，既方便客戶日常使用，緊急情況下還可提高救援效率，為一體化智慧礦山建設打下堅實的基礎。

一體化調度通訊系統(tǒng)共用一網、共用平臺。所謂一網，即所有系統(tǒng)組成設備均采用統(tǒng)一的IP技術進行傳輸，具有組網簡單、無地域限制、延時低等特點，在基礎網絡設計方面提出“骨干萬兆、分支千兆、終端百兆”的組網理念，從而為終端設備在IP網絡上的傳輸提供帶寬及速率保障［2-3］。所謂共用平臺，即通訊分站、無線分站、廣播分站、視頻分站、定位分站等各類業(yè)務分站集合于一個公共平臺，從而實現(xiàn)本系統(tǒng)特有的多站協(xié)作工作模式。

一體化調度通訊系統(tǒng)設計的核心理念是“以人為調度對象”，以調度終端作為尋找到人的技術保障手段，從而最終達到控制調度對象的目的，一體化調度通訊系統(tǒng)調度模型如圖1所示。基于調度終端的一體化調度通訊系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的以調度終端為調度對象（電話機、手機、廣播設備等）的調度通信系統(tǒng)，具有較強的可用性和易用性。系統(tǒng)結構從“人到終端”的金字塔形結構，直接轉變?yōu)椤叭说饺恕钡臈椇诵谓Y構。

一體化調度通訊系統(tǒng)提出了“人員信息”及“區(qū)域信息”2個全新的調度概念。人員信息：調度界面以人為單位，歸納了所有有關于人的相關信息，甚至還包含了各類動態(tài)信息。區(qū)域信息：作為尋找到人的調度終端能夠通過定位系統(tǒng)，可將人員和設備等區(qū)域相關信息以IP信息形式通過一體化通訊系統(tǒng)上傳智慧礦山行業(yè)監(jiān)控平臺，調度員可一鍵調用區(qū)域設備。

2 一體化調度通訊系統(tǒng)組成

一體化調度通訊系統(tǒng)采用模塊化、集成化設計，子系統(tǒng)可獨立部署及維修等，可有效避免子系統(tǒng)間干擾，甚至調度通信系統(tǒng)的癱瘓。一體化調度通訊系統(tǒng)主要包括如下子系統(tǒng)：工業(yè)以太環(huán)網系統(tǒng)、有線調度通信系統(tǒng)、無線調度通信系統(tǒng)、應急廣播通信系統(tǒng)、視頻調度系統(tǒng)、音視頻聯(lián)動系統(tǒng)、應急預案系統(tǒng)、安全移動監(jiān)控系統(tǒng)、信息礦燈以及應急呼叫系統(tǒng)。

2.1 有線調度通信系統(tǒng)

有線調度通信系統(tǒng)采用最先進的、集語音調度（有線、無線調度）、短信調度（指令調度）、廣播調度、視頻調度等于一體的第四代調度機；相比第三代調度機，在終端類型、部署方式、備份方式、業(yè)務類型、長距通訊、調度臺等方面，其具有明顯的優(yōu)點。此外，第四代調度機還是一種多業(yè)務（多媒體）的調度系統(tǒng)［4］，是一體化調度通訊系統(tǒng)的核心組成部分。第四代調度機工作特點如表1所示。

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2.2 工業(yè)以太環(huán)網系統(tǒng)

以太環(huán)網交換機作為網絡傳輸?shù)幕驹O備［2-3］，為煤礦各類IP設備的接入提供通道保障，本著一網承載多種業(yè)務的理念，本一體化調度通訊系統(tǒng)設計采用從萬兆到千兆到百兆的綜合解決方案，即井下采用隔爆型網絡交換機組建萬/千兆骨干環(huán)網，本安型網絡交換機用于組建千/百兆分支環(huán)網，設備需要提供百兆光、電接口、RS485。

2.3 無線調度通信系統(tǒng)

無線調度通信系統(tǒng)是以無線的方式實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像的傳輸。無線技術包括Wi-Fi、3G（包含TD-SCDMA和WCDMA）、4G等，并與SIP技術相結合的方式，可實現(xiàn)井上、井下3G及Wi-Fi終端的互聯(lián)互通，最終實現(xiàn)語音、視頻通話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，進而對各生產子系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控、查詢和調度的目的。

2.4 應急廣播通信系統(tǒng)

應急廣播通信系統(tǒng)采用SIP技術以無線或有線的傳輸方式實現(xiàn)公共廣播、日常播放背景音樂、找人、下達調度通知等。當井下發(fā)生爆炸、突水等礦難時，井下能夠多點報警，基于一體化調度通訊系統(tǒng)可查詢井下上傳的區(qū)域信息，調度員可基于此信息快速指導井下人員隔離。

2.5 視頻調度系統(tǒng)

視頻指揮調度模塊可以實現(xiàn)多種視頻通信系統(tǒng)的集中接入、集中管理、集中調度，并可實現(xiàn)不同視頻通信系統(tǒng)之間的相互轉發(fā)、分發(fā)，采用SIP技術實現(xiàn)可視對講。當井下人員使用設定了聯(lián)動功能的話機與調度臺進行呼叫時，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可通過視頻瀏覽終端自動切換井下人員對應的監(jiān)控攝像機。

2.6 安全移動監(jiān)控系統(tǒng)

安全移動監(jiān)控系統(tǒng)為一體化集成軟件平臺，可將礦山井下六大系統(tǒng)接入該集成軟件平臺，進而對礦山井下各系統(tǒng)實行監(jiān)控、監(jiān)測、生產數(shù)據(jù)分析等。該安全移動監(jiān)控系統(tǒng)具有系統(tǒng)集成性高、多級聯(lián)網、監(jiān)管面齊全的特點。

2.7 應急救助系統(tǒng)

信息礦燈及應急呼叫系統(tǒng)［5］是應急救助系統(tǒng)重要救助設施，作為一個綜合業(yè)務終端，配合一體化平臺可以實現(xiàn)人員定位、語音調度、短信調度、礦燈語音報警和拍照等功能。一旦井下發(fā)生突發(fā)應急事故，基于信息礦燈及應急呼叫設備的應急救助系統(tǒng)可快速將作業(yè)人員及所處工作環(huán)境周圍信息，通過一體化通訊系統(tǒng)上傳至監(jiān)控平臺，調度員基于信息分析，下達指令至井下作業(yè)人員，可最大限度地減少突發(fā)事件造成的人員傷亡。

3 結 論

基于現(xiàn)有的煤礦通信系統(tǒng)，提出了一種基于SIP通信技術為基礎的煤礦一體化調度通訊系統(tǒng)，并對通信系統(tǒng)組成進行了設計與分析，將語音通訊、指揮調度、應急救助等安全管控措施并入了煤礦一體化調度通訊系統(tǒng)，為礦山安全監(jiān)控提供了一套較為全面的安全監(jiān)管系統(tǒng)，形成了一套較為完整的一體化調度通訊系統(tǒng)。研究成果可為同行業(yè)礦山調度通訊系統(tǒng)開發(fā)提供一種新思路。