冶金行業(yè)礦井通訊系統(tǒng)的研究

1、（冶金行業(yè)）礦井通訊系統(tǒng)的研究20XX年XX月多年的企業(yè)咨詢(xún)豉問(wèn)經(jīng)驗(yàn).經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以落地機(jī)行的卓越管理方案，值得您下載擁有礦井通訊系統(tǒng)的研究煤炭行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱行業(yè)，煤礦安全亦是當(dāng)今工作中 的重點(diǎn)和難點(diǎn)。環(huán)境條件的制約導(dǎo)致通信不暢，是井下高危特點(diǎn)的主要 原因。本課題針對(duì)這壹情況，對(duì)井下通信技術(shù)進(jìn)行研究。本論文是在國(guó) 家以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，且結(jié)合井下特殊條件進(jìn)行分析和研究的。 首先, 將我國(guó)目前五種常用的現(xiàn)場(chǎng)通信技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析 ，由于井下對(duì)通信 距離、傳輸速度、通信可靠性以及實(shí)時(shí)性等特殊要求。結(jié)合我礦目前 在安全救援時(shí)對(duì)通信系統(tǒng)的需求，我們主要研究和透地通信系統(tǒng)相關(guān) 的通信技術(shù)。井下

2、通信系統(tǒng)應(yīng)具有防爆性、抗干擾性、電源本質(zhì)安全 性以及抗沖擊、抗交變濕熱等性能。本文針對(duì)這些要求，提出了能夠有 效加強(qiáng)通信質(zhì)量的措施。壹、礦井通信系統(tǒng)礦井通信系統(tǒng)又稱(chēng)礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，是煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度、安 全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援的重要工具。礦井通信系統(tǒng)包括礦用調(diào)度通信系統(tǒng)、礦井廣播通信系統(tǒng)、礦井 移動(dòng)通信系統(tǒng)、礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)。煤礦應(yīng)裝備礦用調(diào)度通信系統(tǒng)， 積極推廣應(yīng)用礦井廣播通信系統(tǒng)和礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)。救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)裝備 礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)。1 .礦用調(diào)度通信系統(tǒng)礦用調(diào)度通信系統(tǒng)壹般由礦用本質(zhì)安全型防爆調(diào)度電話、礦用程 控調(diào)度交換機(jī)（含安全柵）、調(diào)度臺(tái)、電源和電纜等組成。礦用程控 調(diào)度交換機(jī)（含安全柵）、

3、調(diào)度臺(tái)和電源設(shè)置在地面，礦用本質(zhì)安全 型防爆調(diào)度電話設(shè)置在煤礦井下。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)除用于日常生產(chǎn)調(diào)度通信聯(lián)絡(luò)外，煤礦井下作 業(yè)人員可通過(guò)通信系統(tǒng)匯報(bào)安全生產(chǎn)隱患、事故情況、人員情況等， 且請(qǐng)求救援等。調(diào)度室值班人員及領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)通信系統(tǒng)通知井下作業(yè)人 員撤人、逃生路線等。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)不需要煤礦井下供電，因此，系統(tǒng)抗災(zāi)變能力 強(qiáng)。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電時(shí)， 不會(huì)影響系統(tǒng)正常工作。 當(dāng)發(fā)生頂板冒落、水災(zāi)、瓦斯爆炸等事故時(shí)，只要電話和電纜不被破 壞，就可和地面通信聯(lián)絡(luò)。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)抗災(zāi)變能力優(yōu)于其它礦 井通信系統(tǒng)。特別需要指出的是，礦用IP電話通信系統(tǒng)和礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)等 均不得替代

4、礦用調(diào)度通信系統(tǒng)。2 .礦井廣播通信系統(tǒng)礦井廣播通信系統(tǒng)壹般由地面廣播錄音及控制設(shè)備、井下防爆廣 播設(shè)備、防爆顯示屏、電纜等組成。廣播錄音及控制設(shè)備設(shè)置在地面， 防爆廣播設(shè)備和防爆顯示屏設(shè)置在井下。防爆廣播設(shè)備和防爆顯示屏 功率較大，需井下供電。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停電時(shí)，會(huì) 影響系統(tǒng)正常工作，因此，防爆廣播設(shè)備和防爆顯示屏應(yīng)配有不小于 2h的備用電源。行人巷道、采掘工作面等作業(yè)場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置廣播擴(kuò)音設(shè)備。當(dāng)煤礦 井下發(fā)生瓦斯超限、瓦斯爆炸、瓦斯突出、透水、火災(zāi)、頂板冒落等 事故時(shí)，調(diào)度室可通過(guò)礦井廣播通信系統(tǒng)，將事故類(lèi)別、事故地點(diǎn)、 逃生和撤離路線等通知井下作業(yè)人員。3 .礦井移動(dòng)通信系

5、統(tǒng)礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)壹般由礦用本質(zhì)安全型防爆手機(jī)、礦用防爆基 站、防爆電源（可和基站壹體化，壹般有維持基站正常工作 2h的備用 電源）、系統(tǒng)控制器、調(diào)度臺(tái)、電纜（或光纜）等組成。系統(tǒng)控制器和調(diào)度臺(tái)等設(shè)置在地面。礦用防爆基站和防爆電源設(shè)置在井下，礦用 本質(zhì)安全型防爆手機(jī)主要用于井下。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障 停電時(shí)，會(huì)影響系統(tǒng)正常工作。因此，嚴(yán)禁礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)替代礦 用調(diào)度通信系統(tǒng)。但礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)具有通信及時(shí)和便捷的優(yōu)點(diǎn)， 特別適合煤礦井下移動(dòng)的作業(yè)環(huán)境。因此，有條件的礦井，在裝備礦 用調(diào)度通信系統(tǒng)的條件下，應(yīng)裝備礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)。4,礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)壹般由礦用本質(zhì)安全型

6、防爆移動(dòng)臺(tái)、礦用防爆 基站（含話機(jī)）、礦用防爆基站電源（可和基站壹體化）、地面基站通 信終端、電纜（或光纜）等組成。礦井救災(zāi)通信系統(tǒng)主要用于煤礦井下災(zāi)后救援。救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)裝備礦 井救災(zāi)通信系統(tǒng)。5.礦用IP電話通信系統(tǒng)礦用IP電話通信系統(tǒng)壹般由礦用本質(zhì)安全型防爆 IP電話、礦用 防爆交換機(jī)、礦用防爆電源（壹般有維持系統(tǒng)工作 2h的備用電源， 可和礦用防爆交換機(jī)壹體化）、調(diào)度臺(tái)、地面普通交換機(jī)、光纜等組 成。調(diào)度臺(tái)和地面普通交換機(jī)設(shè)置在地面。礦用本質(zhì)安全型防爆IP電話和礦用防爆交換機(jī)設(shè)置在井下。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障 停電時(shí)，會(huì)影響系統(tǒng)正常工作。因此，嚴(yán)禁用礦用IP電話通信系統(tǒng)替 代礦用調(diào)度通

7、信系統(tǒng)。二、礦井移動(dòng)通訊系統(tǒng)目前，我礦主要采取的是礦用調(diào)度通信系統(tǒng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié) 合的通訊方法。礦用調(diào)度通信系統(tǒng)是必須使用的，它不需要煤礦井下 供電，系統(tǒng)抗災(zāi)變能力也比較強(qiáng)，當(dāng)井下發(fā)生瓦斯超限停電或故障停 電時(shí)，不會(huì)影響系統(tǒng)正常工作。當(dāng)發(fā)生頂板冒落、水災(zāi)、瓦斯爆炸等 事故時(shí)，只要電話和電纜不被破壞，就可和地面通信聯(lián)絡(luò)?？墒菚?huì)受 到安裝地點(diǎn)的限制，無(wú)法隨時(shí)隨地和地面保持聯(lián)系。如果井下發(fā)生突 發(fā)事故時(shí)，事故場(chǎng)所周?chē)鷽](méi)有礦用電話，則無(wú)法保證和地面的正常通 訊，將會(huì)嚴(yán)重影響到后續(xù)的救援工作，也且不是百分百的可靠。礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是為解決在礦井中人員移動(dòng)信息的傳輸和獲取問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)流動(dòng)人員在任何

8、地點(diǎn)和任何時(shí)刻都能和他們通信對(duì)象保持及時(shí)有效的聯(lián)系。作為礦區(qū)通信技術(shù)的重要組成部分，和礦區(qū)的煤 炭專(zhuān)用通信網(wǎng)和礦區(qū)地面通信網(wǎng)壹起構(gòu)成了煤礦專(zhuān)用通信系統(tǒng)。目前，我國(guó)礦井通信系統(tǒng)技術(shù)水平低、通信效果差、可靠性低、相互信息孤立 且且防災(zāi)、抗災(zāi)能力差，通信技術(shù)水平嚴(yán)重滯后于煤礦安全生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí) 需要。因此，研究且設(shè)計(jì)全礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)于促進(jìn)數(shù)字化礦山建設(shè) ， 滿足煤礦安全生產(chǎn)也具有十分重要的意義。我礦目前主要采用的是PHS（小靈通）礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)，該通信系 統(tǒng)主要采用“基站+交換機(jī)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和PHS技術(shù)。該通信系統(tǒng)主要 有調(diào)度臺(tái)、調(diào)度交換主機(jī)、復(fù)用光端機(jī)、基站控制器、基站、基站天線、 無(wú)線手機(jī)組成P

9、HS礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)具有基站和手機(jī)發(fā)射功率低等優(yōu)點(diǎn)。它支 持多種新業(yè)務(wù)功能，具有完善的網(wǎng)管調(diào)度臺(tái)功能，維護(hù)管理方便，方便 實(shí)現(xiàn)和公網(wǎng)對(duì)接。在使用方面對(duì)于專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用影響不大， 但存在基站控制器和基站非本質(zhì)安全性防爆、抗災(zāi)變能力差、傳輸距離短（井下分站至 地面最大通信距離不滿足井下通信 10KM的要求）等問(wèn)題。如果發(fā)生 事故，通訊將會(huì)馬上中斷。且由于缺少規(guī)?；瘧?yīng)用，需要考慮維修備件 的供應(yīng)。三、無(wú)線通訊的研究當(dāng)下，國(guó)內(nèi)外礦井無(wú)線通信方式主要有透地、感應(yīng)、漏泄、 PHS （小靈通）、CDMA通信等。本論文根據(jù)我礦的實(shí)際操作情況，主要討 論壹下感應(yīng)通訊系統(tǒng)的應(yīng)用。3.1 透地通信系統(tǒng)礦山用無(wú)線電透地通信

10、系統(tǒng)主要第大地為電磁波傳播媒質(zhì)，包 括：發(fā)射組件，用于根據(jù)數(shù)字編碼生成低頻摸擬信號(hào)，且對(duì)所述低頻 摸擬信號(hào)進(jìn)行輸入、發(fā)射；接收組件，用于接收由所述發(fā)射組件所發(fā) 出的低頻摸擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，在對(duì)所述數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行處理后加以顯示；救援接收組件，用于接收所述接收組件所發(fā)出 的SOS信號(hào)其中，所述低頻摸擬信號(hào)為超長(zhǎng)波信號(hào)。本發(fā)明所述礦山 用無(wú)線電透地通信系統(tǒng)可瞬間實(shí)現(xiàn)無(wú)線電信號(hào)穿透巖層、煤層，將和 礦井安全的有關(guān)信息傳送到井下深達(dá) 1000米的任何區(qū)位工作面。在 井下無(wú)電纜、無(wú)基站，不受礦井下供電系統(tǒng)的限制，即使在井下斷電 的情況下，系統(tǒng)仍正常工作，是壹個(gè)集預(yù)警、指揮、呼叫、救援功能

11、為壹體的礦山安全無(wú)線透地通信系統(tǒng)?？墒峭傅赝ㄐ畔到y(tǒng)存在信道容量小、單向通信、電磁干擾大、施 工難度大等缺點(diǎn)。以我國(guó)目前各個(gè)礦井的條件來(lái)說(shuō)仍無(wú)法進(jìn)行全面科 學(xué)的實(shí)施。3.2 感應(yīng)通信的原理及特點(diǎn)在延伸較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的民用和軍事地下建筑中，在各種隧道及 礦井地下道中，以及類(lèi)似的場(chǎng)合，實(shí)驗(yàn)和理論都證明無(wú)線電從幾十千 赫到幾百兆赫很難傳播超過(guò)數(shù)百米的距離。而在拐彎的道中傳播距離 更短，即不存在和地面相類(lèi)似的上述地下場(chǎng)合中的移動(dòng)通信?？墒钱?dāng) 道中存在著金屬導(dǎo)體（導(dǎo)線）時(shí)，情況會(huì)發(fā)生很大的變化，某些波段 的無(wú)線電信號(hào)能夠傳播較遠(yuǎn)的距離（達(dá)數(shù)公里之上），這種無(wú)線電信 號(hào)借助于沿線導(dǎo)體的誘導(dǎo)傳播完成的通信稱(chēng)為

12、感應(yīng)通信。感應(yīng)通信可應(yīng)用于礦業(yè)地下道及工作面等環(huán)境中的移動(dòng)通信。這 種移動(dòng)通信不是完全的無(wú)線電通信，而是半有線半無(wú)線方式的移動(dòng)通 信。其在礦山地下道中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2所示，圖中假設(shè)地下中央廣 場(chǎng)有四個(gè)方向的道延伸，每個(gè)方向有壹專(zhuān)用的感應(yīng)通信基站和感應(yīng)線 直接聯(lián)接，感應(yīng)線向道中延伸。沿途有若干移動(dòng)手機(jī)，基站和交換機(jī) 相聯(lián)接，完成各手機(jī)用戶間的轉(zhuǎn)接；交換機(jī)具有和地下通信網(wǎng)的匯接 功能。由于感應(yīng)通信系統(tǒng)能夠借助礦原有電話線、信號(hào)線等，所以若利 用我礦當(dāng)下已有的皮帶巷道或已有的導(dǎo)線作為傳輸導(dǎo)體，能夠省去架 設(shè)專(zhuān)用的感應(yīng)線。同時(shí)利用無(wú)線電波感應(yīng)場(chǎng)引導(dǎo)電磁波傳輸，往往頻率選擇在中低頻（300-3000K

13、HZ ）,中頻信號(hào)在壹定程度上能夠穿 透煤層和巖層傳播。主要可用于井下救援局部范圍通信。感應(yīng)通信沿道（或壹定的區(qū)域）設(shè)絕緣導(dǎo)線；當(dāng)?shù)乐袑?dǎo)線（稱(chēng)為 感應(yīng)線）附近的發(fā)射機(jī)發(fā)射天線電信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)天線的信號(hào)能夠感 應(yīng)到感應(yīng)線上，產(chǎn)生感應(yīng)電流。該電流在感應(yīng)周?chē)a(chǎn)生信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，沿 途的天線接收機(jī)天線可因感應(yīng)而接收信號(hào)，經(jīng)放大和處理，獲得發(fā)射 機(jī)發(fā)出的信息，完成通信過(guò)程，這就是感應(yīng)通信的原理。在感應(yīng)通信 中，工作頻率越低，傳輸損耗越小，耦合損耗越大；工作頻率越高， 傳輸損耗越大、耦合損耗越小。實(shí)際證明有利于感應(yīng)通信的工作頻率 為50khz500khz 。感應(yīng)線壹般是直徑1mm2mm 的絕緣導(dǎo)線，距 壁15cm25cm ,平行于道設(shè)；感應(yīng)線能夠是單線（壹根導(dǎo)線）方式 和大地構(gòu)成回路；也能夠采用雙導(dǎo)線自成回路方式。感應(yīng)通信具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、投資少、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)，特