综合数字通信在煤矿井下安全生产中的应用

　　摘 要：随着我国工业化进程的不断推进，数字通信技术在煤矿井下作业中被全面使用，使得煤井下的生产检测安全指挥性能上取得了长足的进步。但是由于井下作业环境条件差、潮湿、粉尘严重、空间狭小、用电设备配置量大、传输失真等问题的存在。基于此，本文详细探讨了综合数字通信在煤矿井下安全生产中的应用，旨在保障煤矿行业的安全、高效生产。

　　关键词：综合数字通信;煤矿;井下安全生产;应用

　　“安全生产”一直是生产工程中的核心话题之一。可是，近期煤矿产业频繁出现矿业事故或灾害，人员、经济损失惨重。根据案例分析，大多事故是由于预警不及时，矿井上下信息通信不流通，加之事故灾害发生后，联络系统极易被破坏，加剧了井上调度中心救援的难度。因此，建立健全良好的数字通信网是煤矿安全生产的迫切需求。

　　1 数字通信在煤矿井下安全生产中的重要作用

　　井下综合数字通信应适应井下通信特点，不仅具有通信和监测监控等作用，还应具有抗灾、容灾和救灾三大功能，方能显示出现代通信在井下的重要作用。综合数字通信传输系统首先应具备抗击自然灾害的能力，即抗灾功能。当自然灾害来临时它要能承受住自然灾害的打击，当自然灾害过后能迅速恢复其原有的通信传输能力。其次还应具备包容自然灾害的能力，即容灾能力。因为自然灾害是不可抗拒的，但我们可以预测，进而防范。当自然灾害之后，综合数字通信传输系统不会毁坏，即具有容灾能力。只有当具有抗灾、容灾能力，综合数字通信传输系统才能在自然灾害来临之后谈得上救灾，才能在抢险救灾中发挥出应有的作用，这就是救灾功能。因此井下综合数字通信传输系统不仅承载井下语音通信，还传输着井下各种监测监控信息，为调度指挥中心提供科学决策依据。使安全生产和抢险救灾得以科学安排，加快了救援速度，把自然灾害造成的损失降到最低，使人的生命得到了最大程度的尊重，这也是以人为本在煤矿井下的最好的体现。

　　同时井下综合数字通信传输系统也为井下自动化大生产提供了基础平台，降低工人的劳动强度，提高社会劳动生产率，减少人力资源在煤矿井下的应用，这也是煤矿井下安全生产中必不可少的一个重要环节。

　　2 煤矿井下数字通信的难点分析

　　2.1技术方面

　　当今是一个信息发达的网络时代，网络通信已经融入我们生活、生产的每一个方面，给我们带来革命性的变化。随着科技的进步，通信技术也已经逐渐成熟。但是这些先进的通信技术，在煤矿井下的应用率却极低，没有能覆盖井下的通信网。根据国内近些年的统计数据看，我国的煤矿产业急剧增加，虽然这一定程度上解决了一大部分人的就业问题，但是这些人员从事的却是一份高危行业。我国政府陆续出台了若干关于煤矿产业安全的政策，可在国家的如此重视下依然频频出现重大的安全事故，并且对井下的工作人员造成了不小的伤亡。这不仅对煤矿行业带来了巨大的经济损失，对伤亡人员的亲属造成了巨大的伤害，还对社会带来了潜移默化的危害。察其根源，还是因为煤矿井上调度中心对井下施工情况的监控不到位、预警不及时而导致的。事故发生后通信联络网也是不堪一击，严重地阻碍了救援人员及时了解井下灾况，延误了救援的最佳时机。

　　2.2环境因素

　　煤矿井下的环境极为恶劣，井下环境黑暗、潮湿并且对设备具有很强的腐蚀性，在不同区域有着不一样的环境阻碍。另外，井下的空间狭小，不能大面积架设通信设施，如果选择无线通信的话，井下又有着许多阻碍信息传递的屏障。在种种环境因素的影响下，煤矿井下通信技术的发展受到了阻碍。就以上的分析来看，对于煤矿井下数字通信技术的研究要注意几点要求：

　　(1)要保证煤矿井上、下通信的流畅性。合理安排“三区”的带宽分配，即采区，采场，作业区。分析矿场的地理环境因素，尽量排除环境的干扰，一方面可以保证通信质量，一方面可以降低架设设施的成本。

　　(2)完善数字通信网。因地制宜建设环形，串型，星型或者总线型的数字通信结构网，做到语音通信有保障，视频监控实时可靠。预测系统准确及时，并且各设备间信息交换自由通畅，及时得到煤矿生产的实时情况。

　　(3)实时应用。在煤矿开采中，当开采新区域时，数字通信网可及时有效地延伸覆盖。

　　(4)在规范化煤矿数字通信的同时，也要简化数字通信流程，以适应生产或者应急的快节奏。

　　(5)增强通信设施的抗腐蚀性，降低设施对环境的敏感度。

　　2.3 线路分支多，并且复杂地掺有高低压的线路

　　煤矿井下结构复杂，工作繁琐。矿下采区，采场，作业区基本不在一个水平面上，就算在一个水平面，它们的各个支、干道又长短不一。长的可达到几千米，并且巷道崎岖不平，分支较多。矿井下的设施品种繁多，因生产作业的要求，设施也多属于大功率的，交直流电并存。除此之外，在不同水平面，不同区域间，还要架设变压器，以便于高低压线路的转换。架设这么多的变压器，对数字通信的信号有非常大的干扰。严重阻碍了井下数字通信信号的传输。

　　2.4 数字信号强度随传输距离增加递减

　　数字信号耦合于信道中后，在信道中传输与井上的指挥中心相交换数据。返回的数据往往信号较弱，反馈信息不完整(漏缺)。为缓解此现象，也会为各节点安装中继器，补偿信号衰减。但是这些也无济于事，在井下只有少部分区域可以架设线路，井下作业是不定向地开拓新区域的，多数区域还是要基于无线通信。井下的信号传输问题还有待继续研究。

　　2.5脉冲噪声的干扰

　　一种脉冲噪声的频率为100赫兹，这种噪声的振幅偏高，持续度偏低。另一种脉冲噪音是随机噪声，它与前者相反，它的振幅偏低，持续度偏高。两种脉冲又加剧了信号的恶化程度，因此选择煤矿井下数字通信的频率是一项非常关键的任务。

　　3 关于煤矿井下数字通信应用难题的解决方案

　　3.1 建立完整的传输系统

　　煤矿井下环境复杂多变，一个完整的传输系统能使得生产线运转的更流畅。在各个支、干道的运输系统中架设数字通信的视频、语音通信等监控设备，此外，还要与排水、供电、通风等辅助生产系统联系在一起。这样一整套完整的系统环环相扣，相辅相成，不仅在日常生产中保障安全、高效生产，而且还可以为数字通信的抗、容、救灾三大功能奠下基础。例如：建立吉比特级SDH环形数字信息通信平台，以光纜为传输媒介架设在主井和其他重要井的出入口，也可以根据支、干道的实际情况变通架设。把媒介架设在各关键道和各生产区的节点处，形成若干闭合环形的网络线路。当事故(灾害)发生时，不会导致井下全部通信方式破坏，并且加上SDH环型网络的良好自我恢复能力。为救援工作带来了非常大的帮助，更加有效地保障了井下工作人员的生命安全。

　　3.2 建立良好的预警系统

　　数字通信系统能够及时反馈地形地貌地质的异常情况。将异常的次声波监测信息反馈到井上的调度中心，以便指挥中心当即通知工人停止生产，关闭大型设备，疏散人员。

　　3.3 提高信号传输质量

　　在传输节点增设中继器，另外在低压线路上可选择扩频与正交频分复用等方法来提高井下数字通信的抗干扰性。例如：使用OFDM调制通信的方法。

　　4 结束语

　　综上所述，随着现代通信技术的发展，煤矿井下通信也发生了很大变化，数字程控调度交换机已大量应用于煤矿井下通信，极大地改善了煤矿井下安全生产指挥系统，为煤矿井下安全生产和抢险救灾提供强有力的保障。

　　参考文献：

　　[1]姚军.数字通信在煤矿井下应用的发展前景[J].价值工程，2012(34).

　　[2]魏绍亮等.煤矿井下高速数字通信技术难题及实现方法研究[J].矿山机械，2009(6).

　　推荐阅读：《煤质技术》由国家煤炭安全监察局主管，煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院主办，为中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)入编期刊。

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