矿井通信系统范文

矿井通信系统范文（精选12篇）

矿井通信系统 第1篇

我国95%的煤矿开采是地下作业。煤矿事故占工矿企业一次死亡10人以上特大事故的72.8%至89.6% (2002-2005年) ;煤矿企业一次死亡10人以上事故中, 瓦斯事故占死亡人数的71%。煤矿所面临的重大灾害事故是相当严峻的, 造成的损失是极其惨重的。由于煤矿事故多, 死亡人数多, 造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下。特别是煤矿重大及特大瓦斯 (煤尘) 灾害事故的频发, 不但造成国家财产和公民生命的巨大损失, 而且严重影响了我国的国际声誉。我国煤炭安全生产形式却异常严峻。安全生产一直是各级部门关注的重点。然而煤矿事故造成人员伤亡的事故时有发生, 在许多情况下, 因为缺乏对矿井中人员信息以及事故情况的实时反映, 人员不能得到及时的营救, 由于某些事故导致井下环境不适合救援人员进入, 也会延缓对井下人员的营救[1], 就这种情况, 我们开发了这套“煤矿井下安全应急通讯探测系统”, 旨在对煤矿事故发生时能最快的获取井下信息, 以帮助地面人员制定救援方案。而且在煤矿建设完善煤矿的井下安全广播系统, 强化安全管理和调度指挥, 最主要是在矿井安全出现紧急情况下, 可以高效指导人员的安全撤离。

1 Wi-Fi技术简介

Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌, 由Wi-Fi联盟 (Wi-Fi Alliance) 所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网络产品之间的互通性。实质上是一种商业认证, 同时也是一种无线联网技术。IEEE 802.11第一个版本发表于1997年, 其中定义了介质访问接入控制层和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式, 总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接 (ad hoc) 的方式进行, 也可以在基站 (Base Station, BS) 或者访问点 (Access Point, AP) 的协调下进行。Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线, 可以不受布线条件的限制, 并且IEEE 802.11规定发射信号功率低于100mw, 低于手机发射功率, 所以Wi-Fi可设计成符合煤矿安全要求的本质安全型设备。本系统功率可根据环境自动调整。系统建成后带宽可满足无线视频等井下其它应用, 扩展能力强。

2 系统总体设计

矿井下安全应急通讯探测系统框图如图1所示, 系统由地面监控中心、交换机、光纤、井下无线节点、装有节点的可控移动平台组成。

2.1 地面监控中心

由监控端、移动平台控制端、语音对讲端组成。

2.2 通讯节点

采用一片MSP430作为中央处理器, 并将各种传感器采集的环境数据统一处理, 能在异常时发出警报, 并将信息通过无线通信模块传输至地面监控中心;

系统框图如下图2所示:

2.3 传感器模块

环境监测模块:能采集如瓦斯浓度、氧气浓度、温度、湿度等各种环境参数。

图像采集模块:可以将现场实时图像信息返回至地面。

语音播报模块:可以实现地面与节点的语音通信。

无线通信模块:采用Wi-Fi通信模块进行数据传输。

2.4 移动平台

移动平台系统, 载有图像采集模块, 环境信息采集模块, 语音播报模块, 无线通信模块, 供地面人员控制, 到达事故区域, 建立数据通信。可以不断施放中继器, 做到长距离输出。

系统框图如下图3所示:

3 系统的创新点

通讯探测系统, 具有以下优势: (1) 信号稳定, 适于地下工作环境能够可靠的报警; (2) 不需要改造矿井环境, 安装方便, 简单易用; (3) 成本低廉; (4) 功耗低; (5) 移动平台可迅速到达救援人员无法到达区域, 实时再现井下远端灾区的现场情况。

本系统还可以应用其他多种场合, 如隧道、列车、地下停车场等。

4 结束语

设计一种新型矿井通信应急通讯探测系统, 采用了Wi-Fi无线局域网技术, 系统结构简单有效。Wi-Fi具有以太网传输和宽带数据接入的强大功能, 本系统可作为矿井自动化、监控数据数字化以及各种数字通讯对接设备的应用, 是目前煤矿井下较好的数字化数据通讯的解决方案。

参考文献

[1]谭永宏, 张辉.煤矿井下无线通信技术[J].微计算机信息, 2008, 24 (3) :310-312

[2]孙弋.新型煤矿井下应急无线通信系统的建立[J].西安科技大学学报, 2008, 28 (1) :117-12l

[3]姜建, 何赕.无线局域网的组网及其联网方式[J].河南科技, 2005.3 (6) :129-131

矿井通风系统汇报材料 第2篇

今年以来，在两级公司正确领导下，我矿通风系统认真落实2011年两级公司及矿安全工作会议精神，以示范矿井达标建设为工作标准，保持工作“严、细、实”的态度，认真履行通防系统各级人员岗位职责，全面提升“一通三防”基础管理及现场管理水平，现将主要工作汇报如下：

一、矿井通风基本情况：

木瓜矿通风方式采用中央边界式。主斜井、副斜井、木瓜立井为进风井，张家珥回风立井为回风井。通风方法为机械抽出式。矿井配备两台同等能力、同等型号BDK65-8-NO26轴流式对旋主通风机，电机额定功率2×400KW，现主通风机风叶角度为-6о/-6о，排风量为6550m3/min，负压1650pa，矿井通风等积孔3.28m2。矿井总进风量6290m3/min：其中主斜井进风量2915m3/min，付斜井进风量2395m3/min，木瓜进风井980m3/min，矿井总回风量6560m3/min。矿井有效风量6013m3/min，有效风量率90.42%，矿井需要风量5467m3/min，最大通风流程6900m。

木瓜矿属低瓦斯矿井，2010年鉴定矿井瓦斯绝对涌出量为

1.30m3/min,瓦斯相对涌出量为0.38m3/t。2008年鉴定现开采的10#煤层属易自燃煤层，有煤尘爆炸性，煤尘爆炸指数24.6%。附：瓦斯、煤尘爆炸性、煤的自燃性检测报告

矿井共有二个采区：一采区生产布局为一个综采面(10-105工作面)、一个回撤面（10-108回撤面）、一个准备面（10-106准备面）

两个掘进工作面（10-1031、10-1032）、四个峒室（中央变电所、一采区变电所、井下火药库、一采区水仓），其它用风巷道五个（主斜井行人联巷、主斜井清理平巷、10-1052联巷、9-107运输联巷、原木瓜回风巷）。二采区生产布局为三个峒室（张家耳水泵房、张家耳变电所、二采区变电所），其它用风巷道三个（二采区轨道巷末端、二采区非常仓库、二采区皮带巷末端）。矿井通风分区共计20个。

二、安全管理示范矿井达标情况

1、通风系统方面

矿井通风系统设计合理，风量充足，风流稳定，可靠，主风机安装使用符合要求，通风设施齐全完好，符合《规程》各项要求。今年8月份我矿请太原理工大学资深专家对矿井进行了通风阻力测定工作。局部通风管理到位，局扇安装、使用符合规定，实现风机双向切换功能，要求每天4点班各队组对局扇进行切换试验，并汇报通风调度及矿调度室，进行记录。存在问题：10-1031与10-1032两个掘进面共用一段回风巷，预计今年11月底两个巷道贯通，此问题解决。

2、瓦斯管理方面

1）我矿安装使用KJ-70N安全监测监控系统，瓦斯管理监控有效，我矿以木矿通字[2011]13号文件下发了《木瓜煤矿监控系统管理考核办法》及《通风安全监控系统联网运行管理制度》，监控设施安装使用，符合《“一通三防”十七项管理规定》，传感器调校严格按照要求执行。截至目前，我矿监控系统无瓦斯超限现象，上传中断共计4次，其中一季度3次，二季度1次，主要原因是系统主机软件运行问题以及大武网络公司问题均已按要求分析上报；异常报警9次，其中一季度9次，二季度0次，主要原因瓦斯异常报警4次，均为人为操

作因素造成；CO异常报警5次，主要原因为爆破、胶轮车尾气及变频器干扰造成。上传中断比去年同期30次有大幅下降，下一步我们的目标是彻底杜绝上传中断及异常报警事故，向瓦斯治理工作的四个零指标看齐。

2）井下瓦斯巡回检查线路分三条线路，符合《规程》要求，通风队瓦检员配备15人，符合要求，通风系统成立小分队，不定期对井下瓦检员上岗情况进行抽查，督促瓦检员严格落实岗位责任。

3、防尘、防灭火方面

1）地面设有一水源井，安装250QJ100-400型深井潜水泵一台，水泵额定流量100立方米/小时，扬程400米，管径φ159,在高山6KV开闭所门口施工有一个永久性水池，水池分为两部分，一为沉淀池，一为使用池，容量均为200 立方米。合计为400立方米。

2）根据《“一通三防”十七项管理规定》，本我矿对井下防尘洒水管路进行改造升级，主、副斜井、井底车场内管路均为6寸管路，采区巷道及各工作面洒水管路均为4寸管路，符合标准，管路出水阀门及闸阀安装均按照《“一通三防”十七项管理规定》标准安装。

3）我矿安装使用防灭火束管监控系统，配备值机人员3名，采用人机检测相结合的管理办法，坚持每5天一次对各采掘工作面回风流、上隅角、密闭等地点的预测预报工作，严密监视采空区各种参数的变化情况，定期对采空区及回采工作面上隅角的有害气体进行采样、分析，进行煤层自然发火预测预报，确保了监测数据的准确性，对co等有害气体的检测工作有序进行。井下消防设施均按照《规程》规定配备了沙箱（0.25m3）、灭火器2具、消防桶一个，消防斧一把，消防钩一个，消防铲一把，符合《规程》要求。

4、管理制度方面

今年以来，通风科不断制定完善了《“一通三防”制度汇编》、《井下爆破特殊管理规定及实施办法》、《木瓜煤矿民爆物品管理制度及岗位职责》、《木瓜煤矿防治井下火灾管理规定》、《防灭火监测管理制度》、《通风安全监测系统联网运行管理制度》、《木瓜煤矿矿井安全监控系统管理考核办法》、《局部通风管理制度》、《“一通三防”系统检查评分奖罚办法》、《井下胶轮车运行管理制度》等各项管理制度，并严格落实，严格把关。

5、“六大系统”方面

今年以来，通风科根据《霍州煤电集团关于煤矿井下安全避险六大系统验收工作的通知》及安监总煤装【2011】15号相关规定，对监测监控系统和供水施救系统不断进行检查完善，于7月底完成改造建设，现两个系统符合集团公司要求。

6、三年规划方面

根据霍煤电安字【2009】662号文，我矿通风系统严格按照要求深入开展安全质量标准化建设，着手源头、夯实基础，坚持事故“零”理念，抓好“一通三防”工作，根据生产实际，不断完善各项制度，深入现场，以“职能部门职能抓，关键人物关键抓”为管理理念，明确责任，落实人头，突出重点，狠抓关键环节，以标准为引线，以落实为基础，强化过程控制，促进安全质量标准化整体上台阶，上水平，向安全示范矿井达标建设看齐。

通风科

矿井通风系统选择探析 第3篇

关键词：矿井；通风系统；选择

中图分类号：TD725 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）8-0145-02

众所周知，在煤炭生产过程中，为了更好地进行生产，保证生产过程的顺利进行和煤矿生产人员的安全，必须进行矿井通风。在一定意义上可以说，矿井通风是是煤矿安全高效生产的关键因素之一。在对矿井设计之初，就必须对矿井的通风系统给予足够的重视和考虑，科学合理的矿井通风系统是矿井顺利进行生产的前提条件。

那么，矿井的通风系统应该如何选择，在对矿井通风系统进行选择的过程中，哪些因素是必须予以主要考虑的，这些问题值得我们去深入分析和研究，基于此，本文就从矿井通风系统选择主要考虑的因素出发，并对这些因素进行分析，在此基础上，深入探讨和分析矿井的各种通风系统的适用条件以及各自的优势和不足，以期在这一领域有所探索。

1 影响矿井通风系统选择的主要因素

影响矿井通风系统选择的具体因素很多，但如果我们对这些因素进行深入细致的分析，加以综合归纳提炼，其主要的因素不外乎有自然因素和经济因素两大方面，正是这两大方面影响了矿井通风系统的选择。

在这两大因素之中，自然因素占据了先导和前提性位置，其影响了矿井的建设和通风系统的选择，经济因素制约着矿井通风系统的选择，毕竟，煤矿企业作为营利性的实体，有着成本的考虑因素在内。

1.1 自然因素

自然因素是客观存在的，后期无法避免和选择的，只能面对已有的自然条件和相关情况，发挥后期的技术和管理优势，积极应对自然因素。就矿井通风系统的选择而言，在地下的煤层的存在状态是什么样的，煤层的埋藏深度，冲积层厚度，矿井瓦斯等级，煤层爆炸性，煤层自然发火性，矿井地形条件等都属于矿井的自然因素，这些因素是矿井通风系统选择所首要考虑的因素。不同的自然条件，必然决定不同的矿井通风系统选择。

1.2 经济因素

上文已经论述，煤矿作为生产单位，必然有着成本的考虑，在矿井通风系统选择方面，也是如此。如果一个矿井的井巷工程量大，通风运营费比较高，设备运转、维修和管理条件要求高，那么通风系统的选择就可能成本较大，给煤矿带来成本上的压力。另外，还要根据开采技术条件，要考虑灌浆、注水以及瓦斯抽放等要求，这些不同的因素，就会直接影响成本的高低。作为煤矿的决策者，可能就要考虑相应的经济成本和因素。

2 矿井通风系统的选择和优缺点

世界上没有完美无缺的事物，每一个事物在具有其独特的优点同时，必然存在着不足。矿井通风系统亦是如此，现实之中，矿井通风系统主要有中央并列式、中央分列式、对角式、混合式、分区式，每一种通风方式对自然因素和经济因素都有相应的要求，具体到某一矿井，要考虑到其具体的因素。每一种通风系统，也都有其优势和不足。

2.1 中央并列式通风系统

所谓中央并列式，顾名思义，就是指出风井与进风井大致并列于井田中央的通风系统。中央并列式的通风系统主要适用于煤层倾角较大，走向不长（一般小于4 km左右），且自然发火不严重的矿井，这种矿井在投产初期暂未设置边界安全出口。中央并列式的矿井通风系统优势和不足主要有。

①该种通风系统由于矿井的走向都不长，所以初期投资少，而且矿井的采区生产集中，在管理上比较方便。②中央并列式通风系统节省风井工业场地，所以占地比较少，这种通风系统要比在井田内打边界风井压煤少的多，节省了相应的成本。③中央并列式通风系统由于进出风井之间的漏风较大，风路较长，在实际应用过程中可能产生较大的阻力。④这种通风系统由于距离工业场地比较近，所以会产生较大的噪音，对周围的声音环境有一定的影响。

2.2 中央分列式通风系统

这种矿井通风方式与中央并列式的通风系统有所不同，这种通风系统的进风井与出风井是分列的，其大致位于煤矿井田走向的中央位置，而且沿井田倾斜方向有一定的距离，两个风井场地分列的通风系统。这种通风系统主要适用于煤层的倾角比较小，且矿井走不是很长的矿井。其优点和不足主要有以下几个方面。

①由于中央分列式的通风系统的进风井与出风井分别建立，且沿井田倾斜方向有一定的距离，这种设计和安排在安全性上要比中央并列式的好，增加了安全的系数。②中央分列式通风系统的矿井里通风阻力较小，而且内部漏风少，这在很大程度上有利于对瓦斯，一旦发生了自然发火的情况，也比较有利于及时有效的管理。③由于中央分列式通风系统两个通风井是分别建立的，所以其产生了噪音也就相对较少，工业场地噪音影响也就比较低。④中央分列式通风系统的不足之处就是在矿井建设过程中要多一个风井场地，这就可能造成压煤较多的现象。

2.3 分区式通风系统

分区式通风系统主要指进风井大致位于井田走向的中央，在采区开掘回风井，并分别安设通风机分区抽出，各分区有独立的进回风系统。

这种通风系统主要适用于煤层距离地表不深，或因地表高低起伏间距离较大，开凿浅部的总回风道难度较高的矿井情况。一般情况下，在开采第一水平的煤层时，可以采用这种分区回风方式的通风系统。

在矿井走向比较长，多煤层开采，高温矿井的情况之下，亦有采用此方式的必要。此外，对有瓦斯喷出或有煤与瓦斯突出的矿井应采用分区通风系统，除适用于上述条件外，还适用于高瓦斯矿井和具备一定条件的大型矿井。

2.4 混合式通风系统

所谓混合式通风系统，是指进风井与出风井由三个以上井筒按中央式与对角式的方式组成一个整体的系统混合组成，既有中央式的特点，也有对角式的特征的通风系统。

混合式的通风系统之中，又可以分为中央分列与对角混合式，中央并列与对角混合以及中央并列与中央分列混合等具体的通风系统。从本质上而言，混合式通风系统是前几种通风系统的糅合和发展，混合式通风系统主要适用于矿井走向距离很长以及老矿井的改扩建和深部开采，多煤层多井筒的矿井以及大型矿井井田面积大，产量大或采用分区开拓的矿井。

总而言之，通过上文论述，我们可以知道，一个矿井的通风系统选择要结合矿井实际情况，根据该矿井的地质报告，并参照相邻矿井实际资料和通风系统选择的经验教训，考虑本矿井的瓦斯状况，煤尘无爆炸危险及煤层自燃发火倾向。同时结合矿井开拓布置和首采区位置等，对通风系统进行科学合理的选择。

参考文献：

[1] 王海宁，吴超.矿井通风网络优化软件及其应用[J].金属矿山，2004，（7）.

[2] 刘永辉.矿井通风系统的可靠性[J].煤炭技术，2009，（4）.

[3] 林晓飞.矿井通风系统优化调节研究[J].安全与环境学报，2006，（S1）.

矿井通信系统 第4篇

关键词：融合通信,调度通信,多业务网关,SIP协议

0 引言

矿井有线、无线通信装备与系统已在煤矿及非煤矿井得到规模应用,有效提高了井下作业人员的工作安全系数与效率[1]。目前存在以下实际情况:

(1)矿井通信联络系统面临由过去单一固定通信方式向IP网络化、宽带化、智能化方式演变,要求其拓扑结构也向网络融合化与业务扁平化方向发展[2]。

(2)随着井下综合通信基站等装备的研制和应用[3],将包括RFID,WLAN,LTE等无线通信制式和RS485,CAN,DSL等有线通信制式的井下异构网络统一汇聚到井下高速以太环网,可在一定程度上实现井下通信网络在传输层面多网合一,但仍不能打破不同制式的通信系统在业务层面相互独立局面。

(3)具备语音、数据、视频多媒体通信接入与交换业务能力的矿井融合调度通信系统能使矿井管理人员和作业人员在井上、井下进行跨系统通信联络与指挥调度,但目前部分矿井通信联络系统并不能接入矿井融合调度通信系统业务平台。

鉴此,本文针对IP广播、文本消息、工业视频三类网关业务,提出了一种矿井融合调度通信多业务网关系统的设计方案,可实现矿井融合调度通信系统业务平台与井下通信联络系统无缝对接与高效运行。

1 矿井融合调度通信系统应用现状

现阶段井下应用的电话通信系统、无线通信系统、广播通信系统、工业视频系统、应急通信系统及通信信号装置自成体系,矿井融合调度通信系统可为上述系统及装备提供高效的统一通信业务平台,实现融合通信与一体化调度业务,其拓扑结构如图1所示。

矿井融合调度通信系统为全矿井范围的无缝沟通与多媒体信息调度提供技术支撑,其核心信令协议是SIP协议[4]。矿井电话通信系统、无线通信系统及应急通信系统已实现SIP协议,可与矿井融合调度通信系统业务平台对接互通[5,6],但矿井广播通信系统、通信信号装置及工业视频系统目前不能在业务层面与矿井融合调度通信系统业务平台进行对接互通。其中,矿井广播通信系统虽然基本上向IP数字化方向演进,但主要还是采用私有协议与媒体完成点对点、点对多点的定向寻呼与对讲,在地面调度室单独设置广播主机与井下广播分机进行通信[7]。井下通信信号装置在矿井避灾引导指挥方面发挥重要作用,这些装置由地面控制主机通过内部私有协议独立控制[8]。井下工业视频系统主要实现视频IP化并通过井下以太环网将视频汇聚到调度室大屏幕,采用视频集中模式协议体系[9],与通信领域双向通信、多向交换模式的协议体系不兼容。因此,有必要设计矿井融合调度通信多业务网关系统,以实现对矿井广播通信系统、通信信号装置及工业视频系统的无缝接入与便捷通信。

2 矿井融合调度通信多业务网关系统总体设计

依据国际标准化组织制定的开放式系统互联七层模型,矿井融合调度通信多业务网关系统工作在矿井IP专网的传输层、会话层、表示层和应用层,从通信业务层面将矿井通信联络系统的语音、数据和视频通信业务统一接入到矿井融合调度通信系统业务平台。矿井融合调度通信多业务网关系统架构如图2所示。

网关系统总体设计包括以下方面:

(1)传输层。目前TCP和UDP协议是矿井通信联络系统主要传输层协议,网关系统需同时支持TCP和UDP。设计TCP/IP socket等操作系统调用适配模块,以便网关系统在主流操作系统中均可高效运行。

(2)会话层。依据基于号码呼叫的通信状态机及多媒体会话涉及的媒体类型,网关系统对多媒体通信会话进行抽象和封装[10],通信会话抽象接口定义如图3所示。

通信会话抽象接口定义包括状态处理接口和输入输出接口,状态处理接口服务于信令控制,输入输出接口主要涉及媒体交互。通信会话类型模块完成上述抽象接口的特定实现,网关系统可在运行时动态加载与卸载特定通信会话类型模块,对于每一个主叫或被叫通话方,网关系统依据其会话类型生成相应会话实例对象。网关系统内核基于抽象接口进行呼叫状态控制和多媒体会话处理,与特定会话类型解耦。静态内核与动态模块相结合的设计模式是实现网关系统灵活性和扩展性的关键。

(3)表示层。网关系统表示层主要涉及字符、语音和视频的编码与解码。网关系统内核实现常用字符、语音和视频编解码功能,供具体通信会话类型模块高效调用,满足矿井常用音视频通信业务的媒体格式需要。特定通信会话类型采用的私有表示格式则在该通信会话类型对应的具体模块内部予以设计并实现。

(4)应用层。网关系统应用层设计包括与具体网关业务相关的号码路由及桥接、混音、媒体分发等相关通信控制逻辑。为提高各网关业务号码路由效率,网关系统为每种网关业务设立单独的SIP配置和号码路由上下文。通信控制逻辑因具体网关业务不同而不同,下文将详细介绍现阶段涉及的IP广播、文本消息、工业视频三类网关业务的通信流程与控制处理设计。

3 通信流程与控制处理设计

3.1 IP广播网关业务

矿井融合调度通信多业务网关系统将矿井IP广播通信的私有通信协议和语音格式透明转换为标准SIP信令和G.711语音编码,并为每路广播节点以独立SIP账号向矿井融合调度通信系统业务平台中心节点注册并通信。中心节点可直接拨号呼叫到任一广播节点,避免不必要的二次拨号流程与通信时延。广播节点、网关系统及中心节点间的语音呼叫通信流程如图4所示。

IP广播节点在通信业务上能够支持基于IP地址的状态巡检和点对点定向寻呼与对讲。网关系统G首先向广播节点A发送STATUS_REQUEST状态巡检请求,广播节点A返回STATUS_RESPONSE状态巡检响应则表明广播节点A工作正常,然后网关系统G以广播节点A对应的预设账号Alice向中心节点S发起REGISTER注册,该巡检及注册过程周期性进行。对于中心节点S向广播节点A发起的语音通信,一方面中心节点S经由网关系统G转换向广播节点A广播讲话,另一方面广播节点A经由网关系统G转换向中心节点S回话,该双向语音通信由调度员挂机触发中心节点S向网关系统G发送BYE信令结束。网关系统支持全双工通信,对于半双工广播节点,双向语音通信过程中网关系统在接收不到广播节点语音媒体情况下,将向中心节点发送静音包。

由于矿井融合调度通信系统业务平台支持多级调度与协同调度,可能有多个调度员同时呼叫某一广播节点,为便于紧急情况的及时广播发布,网关系统有必要支持多路呼叫某路广播节点的通信业务。广播呼叫控制处理流程如图5所示。

网关系统G代理了广播节点A与中心节点S所有信令与媒体的通信,当网关系统G收到中心节点S呼叫广播节点A的请求时,先判断广播节点A是否已在SIP通话过程中,如果没有则按图4流程进行单呼控制处理,否则网关系统G直接成功应答中心节点S并将该路主叫加入广播节点A对应的主叫队列。双向语音通信过程中,网关系统G将广播节点A的多路主叫语音混音成一路语音发送给广播节点A,并将广播节点A的回话分发给各路主叫。网关系统收到所有主叫的BYE通话结束信令时,才实际结束双向语音通信。

3.2 文本消息网关业务

目前井下通信信号装置包括IP通信分站设备和显示牌、信号灯等信号显示设备两级设备。地面控制主机通过具体分站号和设备号寻址到特定信号显示设备,通过内部私有IP通信协议远程控制信号显示。内部私有协议内容为命令类消息,不涉及音视频流媒体。为提高业务应用便捷性,网关系统将具体分站号和设备号两级号码对应到单独一个SIP账号向矿井融合调度通信系统业务平台中心节点注册并通信,中心节点直接向该SIP账号发送MESSAGE消息信令,网关系统作为中间代理将该MESSAGE消息信令透明转换为内部协议命令,并模拟地面控制主机向对应通信分站及信号显示设备发送。MESSAGE消息信令格式:

其中Content-Type头域表示消息内容的文本媒体类型,并指示具体字符编码类型,如果消息内容不为空,则Content-Type头域必须存在。通信信号装置内部通信协议一般采用二进制报文格式,为满足用户在操作控制界面对信号显示文本消息的自定义输入及维护管理,网关系统进一步对消息内容进行明文格式向二进制格式的透明转换,明文格式依据具体二进制格式命令内容及用户编辑习惯来协定。

3.3 工业视频网关业务

工业视频领域采用的ONVIF(Open Network Video Interface Forum,开放型网络视频接口论坛)标准是包含网络视频设备之间搜寻、视频访问、元数据和控制信息交互等在内的一套网络视频框架协议,ONVIF规范中网络视频流媒体的通信访问采用RTSP(Real Time Streaming Protocol,实时流传输协议)。网关系统实现矿井工业视频RTSP协议到SIP协议的透明转换,视频节点、网关系统及中心节点间的视频呼叫通信流程如图6所示。

网关系统G首先向视频节点B发送RTSP的DESCRIBE视频通道描述请求,视频节点B返回200OK响应则表明视频节点B工作正常,然后网关系统G以视频节点B对应的预设账号Bob向中心节点S发起REGISTER注册,该请求及注册过程周期性进行。中心节点S向视频节点B发起视频查看呼叫时,由于视频节点B只发送视频而不接收视频,网关系统G在通话建立成功后向中心节点S发送200OK SDP信令,该信令中设置会话为SEND ONLY属性,中心节点S收到200OK SDP信令后开始单项视频流通信过程。

由于矿井融合调度通信系统业务平台支持多级调度与协同调度,可能有多个调度员同时查看某一视频节点,网关系统有必要支持多路呼叫某路视频节点的通信业务。视频呼叫控制处理流程如图7所示。

当网关系统G收到中心节点S呼叫视频节点B的请求时,先判断视频节点B是否已在SIP视频通话过程中,如果没有则按图6流程进行单呼控制处理,否则网关系统G直接成功应答中心节点S,并将该路主叫加入视频节点B对应的主叫队列。视频通话时,网关系统G将视频节点B的视频流分发给每路主叫。网关系统收到所有主叫的BYE通话结束信令时,才实际结束视频通话。

4 测试验证

为验证矿井融合调度通信多业务网关系统的可行性,搭建了测试环境,其网络拓扑结构如图8所示。

矿用工业以太环网与矿用无线通信基站组成了矿井有线、无线IP分组传输交换网络,支持IP单播、组播与广播报文的高速传输与管理。融合调度通信服务器作为SIP中心节点,通过网关系统与矿用IP广播终端、通信信号装置、视频摄像仪进行语音、数据、视频业务的对接与通信。调度控制台为融合调度通信服务器的一体化调度操作台,可视电话和智能手机分别为融合调度通信服务器典型的有线多媒体终端和无线多媒体终端。测试结果如下:

(1)调度控制台通过网关系统可图标化表示每一路IP广播终端、通信信号装置、视频摄像仪并显示其在线、断线状态;调度员可点击呼叫1路或会议呼叫多路上述通信装备,由于网关系统在中间做信令与媒体转换工作,呼叫建立与通信延时会增加1s左右。

(2)可视电话和智能手机可分别拨号呼叫到空闲的IP广播终端;当电话和手机同时拨号呼叫同一路空闲IP广播终端时,广播终端可同时播放电话和手机来话,电话和手机分别收到广播终端回话;当广播主机先与某路IP广播终端通话时,电话或手机拨号呼叫该路IP广播终端时收到忙音。

(3)调度控制台及开启权限后的可视电话和智能手机可分别向通信信号装置发送文本消息,文本消息按照协定格式正确编辑并发送时,通信信号装置可按消息指定方式正确发布文本内容、信号指示。

(4)可视电话和智能手机可分别拨号呼叫到视频摄像仪,可视电话和智能手机屏幕流畅显示摄像仪视频;当可视电话和智能手机同时呼叫同一路视频摄像仪时,可视电话和智能手机屏幕可同时流畅显示摄像仪视频。

5 结语

通过信令协议与媒体类型的透明转换及具体业务控制处理,矿井融合调度通信多业务网关系统能够将矿井语音、数据、视频通信业务透明转换为SIP信令与标准媒体接口,实现矿井IP广播系统、通信信号装置及工业视频系统与矿井融合调度通信系统业务平台的无缝对接与便捷通信,具有较好的工程实用价值。

参考文献

[1]胡穗延.煤矿自动化和通信技术现状与发展趋势[J].煤炭科学技术,2007,35(8):1-4.

[2]孙继平.现代化矿井通信技术与系统[J].工矿自动化,2013,39(3):1-5.

[3]霍振龙,顾义东,李鹏.LTE通信技术在煤矿的应用研究[J].工矿自动化,2016,42(1):10-12.

[4]顾俊,霍振龙,徐茜亮.基于软交换平台的矿用调度通信业务系统的研究和实现[J].工矿自动化,2011,37(1):5-8.

[5]徐炜,顾义东,李静.矿用TD-SCDMA无线通信系统在绿水洞煤矿的应用[J].工矿自动化,2014,40(9):115-118.

[6]霍振龙,顾俊.基于Mesh技术的矿井应急救灾通信系统设计研究[J].工矿自动化,2012,38(11):1-4.

[7]王树强,江云,徐炜,等.矿用IP广播对讲系统设计[J].工矿自动化,2011,37(11):4-6.

[8]姜文峰,霍振龙.煤矿避灾引导指挥系统的设计[J].工矿自动化,2011,37(2):9-11.

[9]王瑛.高清网络视频监控系统在煤矿安全生产中的应用[J].江西煤炭科技,2014(2):56-58.

矿井系统安全评价汇报材料 第5篇

矿井系统安全评价汇报材料

（2016年10月19日）

5.“一通三防”专业情况。一是通风系统方面。矿井有独立完善的通风系统，通风方式为中央并列式，副井进风、主井辅助进风、回风井回风。地面主通风机房安装两台GAF23.7-11.8-1轴流式主通风机，一台工作，一台备用。矿井通风设施齐全完善，用风地点风量、风速符合规定，无不符合规程的串联、老塘、扩散通风。矿井主要通风机的反风设施完备，定期进行检查。掘进工作面全部使用对旋式局部通风机，风筒全部采用了抗静电阻燃风筒，并安装了风筒压力传感器和闭锁装置。所有掘进工作面实现了“双风机、双电源、自动换机、自动分风”，风电闭锁灵敏可靠，并且炮掘工作面迎头均使用了抗炮崩风筒，确保了迎头有效风量。矿井通风系统图、通风立体示意图和矿井通风网络图等各种图纸报表齐全，能够按规定及时上报。通风仪器仪表配备齐全，并定期进行维修、校正、鉴定。二是防治瓦斯方面。根据2014年瓦斯鉴定结果显示，矿井为低瓦斯矿井：瓦斯绝对涌出量2.39m/min，相对涌出量5.37m/t；二氧化碳绝对涌出量3.59m/min，相对涌出量8.06m/t。建立健全了瓦斯检查制度，严格执行瓦斯检查、矿长和总工程师瓦斯日报审查签字、瓦斯超限停产撤人制度。配备齐全了甲烷便携仪、甲烷氧气两用仪、一氧化碳检测仪、硫化氢检测仪、光学瓦斯鉴定器等各种仪器，由具有资质的检测机构定期鉴定。矿井配备瓦斯检查人员12人，负责矿井各地点的瓦斯检查，各地点有害气体浓度符合要求。启封密闭，排放瓦斯能够按照要求编制专门措施，由矿山救护队参加排放。三是综合防尘方面。矿井主要运输巷、上山与下山、采区运输巷与回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、掘进巷道、煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、卸载点等地点都按规定敷设了防尘管路并安设支管和阀门，有完善的喷雾装置及净化水幕。严格按照规定要求，3

3设齐了隔爆设施，安设地点、数量、水量符合要求。配齐了测尘、防尘人员，严格按照粉尘冲刷制度，定期冲刷巷道。采煤工作面按规定进行了煤层注水，工作面进、回风顺槽均安设了风流净化水幕，采煤机正常使用水电闭锁装置，生产过程中正常使用内外喷雾，架间喷雾、转载点喷雾等防尘设施。四是防灭火方面。矿井按规定对3煤层进行了煤层自燃倾向性鉴定，建立了自然发火预测预报制度，定期进行分析预报。井上下均有消防材料库，并按有关规定配齐了应急救援物资。五是爆破物品管理方面。成立了爆破物品管理领导小组，由矿长任组长，相关领导和有关人员为成员。我矿所有电雷管选用8号镀铜壳煤矿需用毫秒电雷管，炸药选用煤矿许用乳化炸药，符合有关规定。矿井井下设有爆破物品库，容量为炸药1600公斤，电雷管13200发，配备了满足目前需要的爆破物品管理员、押运员及爆破员。编制了爆破物品管理、井下爆破等各类管理制度齐全并严格进行实施。

10.安全避险“六大系统”情况

目前矿井监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统健全完善，运行正常，符合要求。

（1）监测监控系统。矿井装备了KJ76N监测监控系统，按照标准设置了各种传感器，并实现了24小时在线监测，监控室主机实现了双电源控制。目前共配置KJ76N-F型矿用传输分站29台；GJW4/100-40型矿用甲烷传感器25台；GT1000-2000（B）型矿用一氧化碳传感器共14台； GWD100型温度传感器共12台； GP100压差传感器4台；GF15型矿用风速传感器共2台；GKT18型设备开停传感器共14台； GKT127-V型馈电传感器共8台；GFK15型风门传感器共8台；GFK15型风筒压力传感器7台；GRG5H型二氧化碳传感器3台；GYH25型氧气传感器4台。KJ76N监测监控系统各种功能及技术参数符合《煤矿安全规程》及AQ1029-2007标准要求。安装了 瓦斯智能巡检系统，配备12名专职瓦斯检查员，每班进行巡回检查，矿井无瓦斯积聚、超限现象发生。

（3）供水施救系统。供水施救系统有一路水源，来自于地面消防水池，水池容量650m，采取防冻和防护措施，该路水源通过副井井筒内供水管路与井下主要供水管路联网形成系统。满足“供水水源应引自地面消防水池或专用水池；永久性防尘水池容量不得小于200m，且贮水量不得小于井下连续2h的用水量，并设有备用水池，其容量不得小于永久性防尘水池的一半；地面水池需采取防冻和防护措施”的要求。通过井筒内DN150无缝钢管供给井下大巷主要供水管路。井下主要大巷供水管道内供水压力在2.6MPa以上；在副井口将地面饮水管路与井下供水管路相连接，并在副井口供水管路处留有4寸专用接口。满足“矿井供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水，并为在紧急情况下输送液态营养物质创造条件。接入的矿井供水管路应有专用接口和供水阀门”的要求；采掘工作面均安设了供水自救终端装置，按规定绘制了供水施救系统图，明确了供水施救系统管理机构，配备了专业管理、技术、维修人员，建立健全了供水施救系统管理制度。

（6）紧急避险系统。我矿紧急避险系统设计方案由淄矿集团设计院设计。根据矿井采掘工作面布局，现建设有1个100人永久避难硐室（-980水平永久避难硐室），避难硐室按照设计要求进行安装，并经过了功能性测试。矿成立有井下紧急避险系统管理领导小组，建立健全了各项管理制度，配备有专职管理维护人员，定期对避难硐室各系统进行检查、巡视，确保紧急避险系统的正常使用。根据《山东省煤矿井下安全避险“六大系统”验收标准中紧急避险部分》标准，按时对永久避难硐室永久避难硐室内各个系统进行全方位的检查、试验，对检查出的问题进行重点整改，责任到人，缺失物品及时申报计划进行补充，现避难硐室综合防护性能达到国家标准要求。

三、安全系统评价自检情况

33（一）现场存在的动态问题： 1、35301工作面回采完成后，采空区内遗煤较多，且受地质影响，墙体及巷道围岩压裂漏风，氧气持续供给易发生煤炭自燃，对此我矿坚持每周对采空区内气体进行人工取样分析，根据气体分析结果采取注水、注氮等综合防火措施，抑制煤炭自燃。

3.煤巷掘进工作面锚杆眼内瓦斯浓度在10%以上，受地质构造及采动影响，煤层内赋存的大量瓦斯易涌出，引起瓦斯超限报警，对此我矿一是强化局部通风管理，保证迎头风量；二是严格执行瓦斯检查、班中汇报等管理制度；三是强化安全监控设备的管理，保证数据传输正常，断电功能齐全有效、灵敏可靠；四是坚持超前探测，每班对锚索或锚杆眼内的瓦斯浓度进行检测，确保安全生产。

（二）系统存在问题 1．

2．矿井防火系统还需要进一步完善，路线长，注浆管路安装工作量大，管路承压大，系统可靠性差，需安装开放式减压装置，以确保注浆系统的可靠，实现采空区的安全注浆。

（三）今后研究课题 1．

矿井通风系统安全评价研究及应用 第6篇

关键词：矿井通风系统；安全评价；应用

0.引言

随着我国的经济得到了迅速的发展，在对资源开发方面也得到了加大，在近些年的发展当中，一些矿井事故的发生率愈来愈频繁。在工业技术的迅速发展和在工矿企业中的实际应用，在很大程度上促进了社会经济的繁荣，但是与此同时也带来了一些负面的效应，也就是大型的工业系统的复杂化的程度已经愈来愈高，这就使得一些灾难性的事故频繁发生，这些不仅给我国的国民经济带来了巨大损失，同时也给社会造成了很大的心理压力。

1.当前矿井通风系统现状分析

我国的矿井通风理论以及技术在上世纪五十年代就已经有了一定的进展，能够对井巷通风阻力进行广泛的研究和测定，并且也建立了各种作业面的紊流传质方程以及污染物的浓度分析计算的方法，从而对风量的计算提供了理论上的依据。在随着社会的不断发展过程中，极端及技术以及网络技术的应用对矿井的通风系统的分析提高了效率，在新进技术的支持下矿井的生产能力有了大幅度的提升，在开采的深度以及强度方面不断的得到了加强。

在上世纪十年代初期，在我国的矿井通风理论和技术的研究上有了迅速的发展，并取得了令人瞩目的成果，与此同时，对矿井通风系统的评价研究的工作也在不断发展着，一些评价方法也被应用在这一系统当中[1]。

2.矿井通风系统安全评价原则分析

在我国的矿井通风系统方面是比较复杂的且是动态的系统，所以就会受到诸多外在因素的影响，要想实现安全评价的相关目标，就要在指标体系上能够完善以及科学，这也是进行系统评价的一个重要基础，对评价的结果有着直接性的影响。在这一过程中要能够建立与之相关的原则，只有遵循這些原则才能够有效的将矿井通风系统的安全评价得以有效的应用。

2.1系统性原则

首先在矿井通风系统的系统性原则方面有着整体性以及相关性和目的性、有序性以及适应性的特点，其中的整体性特点主要就是在矿井通风系统的各评价指标是有机整体，它们在内容上虽然有着不同但是在综合以及统一形成的整体作用下就有着一些新的功能，在这些功能的实现下安全评价的结果才能够准确的对整体性加以反映。而相关性就是安全评价和评价指标间有着一定的联系和以来，以此来达到合理的评价目的。系统是为能够达到一定的目的而存在的，而建立系统的目的就是对矿井通风系统的安全状态进行有效的评价[2]。

2.2科学性原则

在矿井通风系统的安全评价的科学性原则方面，由于其系统事故的发生有着一些自然的规律，故此其评价指标在选择的过程中就需要有着客观性以及科学性，在理论知识的掌握上要能够进行实际的分析，在经验的基础上对安全评价的指标概念进行明确，与此同时要能够和客观的规律相符合，主观的安全指标是不可取的，在真实客观的基础上才能够保持其科学性[3]。

2.3可测性原则

还有就是在对矿井通风系统的安全评价系统进行建立的过程中要能够和实际得到契合，要将需要的数据进行现场的搜集还要能够在测试的可操作性上比较强，从而避免一些比较复杂的的程序。

2.4其他原则

除了以上的原则之外还有着普遍性原则以及特殊性原则和定性、定量指标相结合的原则，在对其指标的建立过程中，要能够将特殊性和普遍性得到兼顾，在对矿井通风系统当中所存在的普遍共性指标建立评价层，而对一些比较特殊的情况就要将关系选取以及结构的层次得以应用。同时在事物的发展变化过程中还要能够将定量以及定性进行结合，把定性指标转化为定量化的指标，从而实现指标值的量化原则。

3.安全评价指标相关影响因素分析

3.1矿井危险因素

在矿井通风系统方面主要是相关装置以及通风动力和井巷、通风设施所构成，主要的目的就是在通风动力的作用下，以最为经济的方式来向井下各用风的地点进行提供优质的质量空气，进而对作业人员的安全实行保护。并且能够在发生危险的时候可以有效的对风向和风量加以控制，这样就能够将灾害危险的程度控制到最低。在这一过程中就需要对相关的影响通风系统的因素进行了解，从而有效的从根本上加以控制[4]。在矿井的危险因素方面，主要就是在工矿中比较典型的灾害对通风系统产生的影响，这其中就包含了瓦斯爆炸以及火灾等。

3.2安全管理因素

而在安全管理的因素方面主要就是人为因素，最为常见的就是管理人员的年限以及技术人员所占的比例以及受训的时间等。在矿井通风系统当中的安全管理人员在受教育的年限愈长学历愈高，在对一些理论的知识掌握上愈是牢靠那么这一指标值也就愈高。这对实际的安全有着重要的影响。

3.3通风环境因素

还有就是在通风环境这一影响因素方面，它主要是在井下的通风系统作业的环境，其中的温度以及风速和空气的质量都对安全评价指标有着影响。其中在粉尘的浓度上应当是越低越好，在矿井的空气温度也是构成矿内气候条件的一个重要因素，温度的过高或者是过低都会对人体有一定的影响，在温度上最为适宜的是在十五到二十摄氏度，对矿内的温度产生影响的因素主要是地面空气的温度以及空气受压缩以及膨胀和岩石的温度等。

3.4通风设备因素

在通风的设备这一影响因素上主要就是在通风系统中，各种设备的安全性对通风系统的安全性有着直接的影响，其中最为主要的就是通风机的运转性能以及瓦斯的抽放率和隔爆设施的完好情况。在通风设备方面主要是承担着全矿的通风任务，故此是昼夜运转的，这和矿井内的工作人员的安全有着密切的关系，其稳定的运转能够保证通风系统的稳定。

nlc202309051145

4.具体安全评价应用分析

在对具体的安全评价进行应用过程中，本文主要以A矿井为例进行阐述，该矿井建于上世纪六十年代在2012年批准核定生产能力达到一百八十万吨，实际生产一百六十万吨。在当前该矿井的生产状况为通过走向长壁后退方式进行的开采，矿井的通风方式是中央边界式，在通风的方法上为抽出式，其中在进风井有四个，回风井一个。在二零一一年的瓦斯坚定的结果是相对涌出量是2.01m3/t，CO2相对涌出量是3.15m3/t，是属于瓦斯矿井。在通风系统的基本参数方面主要是通过阻力测定数据进行的计算，在通风阻力所测定的各项实测数据基础上，根据矿井当前的实际情况来建立网络解算模型进行网络计算。

根据该矿井的通风系统的实际情况，为能够客观真实的反映实际情况，最大化的减少评价的误差，在相关的规程以及细则的严格执行的基础上，然后再结合矿井的通风安全专家以及现场的通风安全的技术人员等进行赋值并计算。在这一矿井的多年运行开采以及自我改造情况下，使得风流不稳定的风度所占据的比例比较大，所以要对通风网络进行优化，把现行的单通道通风系统改成两个子系统，然后再采取分区式的通风方式来降低不稳定的风路分支数。还有就是在这一矿井中的角联风路数的量过多，由此就给风路风阻在调节的过程中增添了很多的难度，为了能够有效的保障通风网络的稳定性，所以要能够对工作面上的角聯风路的关联分支加以风阻调节，并要能够对其风机的工况点进行优化调整。

例如对矿井通风系统环境进行模糊综合评价：令[0，0.6]不合格，[0.6， 0.7]及格，[0.7，0.8]中等，[0.7，0.8]良好，[0.8，1]为优秀。几位位专家评价的结果分数为：0.87，0.73，0.68，0.73，0.67，0.58，0.91，0.81，0.78，0.85则评价的结果为如下表所示。

表1 评价表

级别不合格合格中等良好优秀

数量12331

频率1/102/103/103/101/10

通过这一模糊统计评价的方法来确定隶属函数并将其分为几个级别，这样能够将验证模糊综合评价的结果的合理性以及可信性得以保持。

5.结语

综上所述，在当前我国对矿井通风系统的安全评价的研究已经有了很大的进展，这一系统有着多环节以及非线性和动态性的特点，而安全评价是一项改善工业安全生产以及管理现状等比较有效的长效机制，所以在这一方面的研究要能够得到有效的加强。在矿井通风系统的研究已有了七十多年的历史，在当前技术比较发达的阶段，对其安全评价的准确性以及科学性将得到更加有效的加强。

【参考文献】

[1]李基隆，刘炳锋，林吉飞，董娟，夏建波.两阶段法在矿井通风系统评价中的应用研究[J].工矿自动化，2014，（07）.

[2]王时彬，陈日辉，孟祥允，刘世涛.计分法在矿井通风系统方案优选中的应用[J].中国钨业，2014，（03）.

[3]王彦波，张黔生，陈建，谢贤平. 基于灰色层次分析的矿井通风综合评价模型研究[J].矿冶，2014，（03）.

[4]赵红红，蒋曙光，王云航，陈国明，陶卫勇.改进AHP在大柳塔矿通风系统评价中的应用[J].矿业研究与开发，2014，（02）.

作者简介：吴瑞明（1985-），男，汉族，山西大同人，太原理工大学矿业工程学院在职研究生，研究方向：矿山通风及安全评价，工作单位：大同煤矿集团有限责任公司燕子山矿机电管理部，助理工程师

矿井通信系统 第7篇

矿山井下通信担负着矿山生产、安全、调度的重要任务,在矿井安全、高效生产、抢险救灾中发挥着十分重要的作用。改善井下无线通信系统,可以帮助矿山提高生产率和安全性,以减少瓦斯爆炸、透水、矿岩爆等恶性事故给矿山带来的巨大损失。矿井通信的理想模式是井下无线移动通信系统,但由于井下环境的特殊性,无线电波在巷道中传播遇到很大的困难。为了减少地质条件对无线通信信号的衰减,通常采用低频通信直至超低频通信,但这样需要的天线将会很大,这对于井下移动通信来说很不方便。从而井下移动通信只有借助于有线才能实现,其中有线是绝对的,无线则是相对的。采用漏泄电缆作为天线的井下无线漏泄通讯系统,可以解决矿井安全调度中的语音通讯问题。自20世纪90年代以来,矿井漏泄通信由于其抗干扰能力强,受气候环境影响小,话音质量好,组网灵活和组建成本低等优点在我国煤矿领域得到广泛应用。

1存在问题

新矿集团协庄煤矿已有一套KTL103漏泄通讯系统,但是随着掘进煤层的拓展,现有3个煤层在同时开采,不同水平需要多套调度系统,为了各个水平运输安全生产的调度,需要4套漏泄通讯系统,如果每套通讯系统敷设一条漏泄电缆,则需要在主井敷设很长的4条漏泄电缆,其长度是井下总漏泄电缆的数倍,需要很大的资金投入。如果能够以一条漏泄电缆敷设主井,然后在井下有一条电缆分出分支到不同的巷道,实现全矿井的通信,为4套漏泄通讯系统的公用天线则将节约很大资金。在一条电缆上运行多套漏泄通信系统,并且互不干扰,则具有重要的价值。

2方案实施

根据协庄煤矿具体的要求研究开发一套由单根下井泄漏电缆作为共用天线、3套漏泄通讯系统组网的矿井综合漏泄通讯系统,每套漏泄通讯系统基地台能够在井上调度室独立工作,各自的手持机用户分布在井下各个煤层任意位置,3套漏泄通讯系统独立工作,互不影响,同时系统能够将多套漏泄通讯系统任意扩展,根据矿井延伸条件方便组网,使语音通讯到达矿井的任意角落。

3主要研究、试验内容及技术创新点

3.1研究的主要内容

3.1.1研究用漏泄电缆作为天线的上行频率59.35MHz赫兹下行80.5MHz漏泄通信基地台,基地台的信道可以编程设置,有16种信道可以选择。

3.1.2研究漏泄通信系统与地面电信网络接口的的无线程控交换机,实现井下语音与地面电信话机的通信。

3.1.3研究基于一根漏泄电缆上加载多信道无线语音信号和从电缆提取各信道语音信号的天线共用合/分路器系统。

3.1.4研究上行频率80.5MHz,下行频率59.35MHz,具有32个信道,狭窄信道下的高音质、低功耗、体积小、外形美观的手持机。

3.1.5研究多信道漏泄通信系统的组网时的频率分配方法,并根据协庄矿井条件进行组网设计。

3.2关键技术

关键技术有两点,第一个关键技术是漏泄通信系统的组网方法。系统在天线共用器系统的作用下保证各漏泄系统独立工作,互不影响,在井上各信道的基地台不能干扰,能够任意接入漏泄电缆中。井下在功率分配器的作用下实现符合矿井巷道条件的树形网络,组网方便。无线自动交换基地台具有独立的信道,完成信道频段的手机的通讯交换功能,各基地台的信道在控制器的作用下自动配置。第二个关键技术是漏泄通信天线共用器的研究,采用天线共用器,可以减少漏泄通讯系统电缆、中继器、分配器的数量及故障点,提高了系统的抗干扰能力,保证通话更加清晰。在一路天线输入4路输出之间提供最佳偶合特性,优良性能主要是二个方面即低噪声、高互调抑制能力以及良好的隔离。由于在一根漏泄电缆上同时传输多个信道的语音信息信号,天线共用器向漏泄电缆调制语音信息和从漏泄电缆分离语音信息时不能混有相邻信道的语音信息。相邻信道不能改变、破坏原通信系统,因此组成漏泄通讯系统天线共用器的带通滤波技术是关键技术。

3.3主要创新点

3.3.1研究了矿井用基于漏泄电缆上行59.35M赫兹下行80.5M赫兹的煤矿无线漏泄通讯系统;基于上行59.35M赫兹下行80.5M赫兹的频带,研究具有16个(以上)信道的漏泄通信系统,具有通话质量好、抗干扰能力强、相邻信道无影响的特点。

3.3.2研究基于16位嵌入式微处理器的对讲机,通过微嵌入式处理器(含有硬件系统和嵌入式软件操作系统)控制手持机的发射接收功率、电源功率、锁相环频率合成器等,具有低功耗、体积小,语音质量高、满足矿井条件的漏泄通讯系统用手持机;

3.3.3基于漏泄电缆的射频信号天线共用器(合路器和分路器);减少电缆、中继器、分配器的数量及故障点,提高了系统的抗干扰能力。在一路天线输入已及4路输出之间提供最佳偶合特性,优良性能主要是二个方面即低噪声、高互调抑制能力以及良好的隔离。共用器具有大动态、低噪声、宽带线性放大、输出路间隔离度高、增益平坦度高、电源功耗低等特点和一体化、宽动态范围的特性。

3.3.4利用一根下井漏泄电缆,地面多套基地台任意组网、井下跟随巷道网络分布的多套漏泄通信系统统同时独立工作的矿井通信系统,在电缆附近的手持机可以与。

4主要技术指标及项目达到的目标

4.1矿井漏泄通信系统上行频率59.35MHz,下行频率80.5MHz,具有16个信道可选择井下漏泄通信系统的任意组网。

4.2井下每个信道漏泄系统内调度员可个别呼叫或组呼、全呼本系统内所有手持机。

4.3每个移动手持机可以呼叫本信道系统的调度员。

4.4各信道内漏泄系统内移动手持机之间通过自动交换机可以互相拨号、呼叫有线用户和井上无线移动手机用户。

4.5有线用户可以通过二次拨号呼叫一个信道系统内任意移动手持机

4.6矿井漏泄通信系统敷设一条下井电缆,完成井下16个信道的语音信息传输,漏泄系统组网方便。

5取得效益

经济效益:单就协庄煤矿而言,系统实施后采用一根下井漏泄电缆实现3套漏泄通信系统组网的信号传递和与地面电信系统地通话功能,节约人工、材料费和手持机投入150万元创造良好经济效益。

社会效益:下井人员携带一部微型手持机可以与井上的多个调度系统联系,节约了工作人员的时间,为安全生产提供了有效的保障。另一方面在系统地研究过程中研究了捷频滤波、锁相环频率合成、中轴调试等关于无线通信的核心技术,储备了国际上最先进的无线电子技术,为今后的发展打下基础,具有很好的社会效益。

6达到的技术水平,经济、社会效益及推广应用的前景

该项目的研究与应用重点解决漏泄通信系统多水平、多信道组网,多系统的电缆通信问题,首次实现国内多漏泄通信系统的单电缆共用语音传输模式,减少了各路信号相互之间的干扰,提高设备电磁兼容能力和可靠性。具有节能、可靠、大动态、低噪声、宽带线性放大、输出路间隔离度高、增益平坦度高、电源功耗低等特点和一体化、宽动态范围的特性;同时手持机采用嵌入式控制实现手持机的发射/接受信号调节、电源能量检测、信道设置、与井上电信系统的通信等首创功能,技术水平达到国际先进水平,具有很好的推广前景。

摘要：文章介绍了协庄煤矿漏泄通讯系统的使用现状,针对使用中存在问题进行研究,采用单电缆多漏泄通信系统,实现共用语音传输模式,达到节能降耗安全可靠的目的。主要包括:漏泄通信系统的组网方法、漏泄通信天线共用器的研究和现场应用。

矿井通信系统 第8篇

1 国内外研究情况

在国内,救灾救援通信系统常见的有:煤科总院抚顺分院研制的ZJC系列车载矿山指挥系统,采用KFSZ(A)型低照度矿用工业电视系统和KJT95(A)型矿井救灾通信系统实现图像语音的传输,但是在应急救援工作中实施困难;西安森兰的KTE5型矿山可视化指挥装置采用TCP/IP技术、SDSL技术和INTERNET接入技术,实现了数据的高带宽、长距离(5 km)、图像语音的复合实时传输显示,设计成多功能一体化救援指挥装置[2,3,4],但该系统不具备环境检测功能,人机界面显示质量不足;中煤科工集团重庆研究院研制了KTN01矿用救灾指挥装置,采用ADSL技术实现了5 km的有线语音、视频和数据传输,KT138矿用救灾无线指挥装置2 km的无线WIFI语音视频混合接入传输;煤科总院常州自动化研究所开发的KTW2型矿用救灾无线通信系统,工作时间12 h,有线10 km、无线1 km的语音传输。

在国外,南非GST公司开发的有线声能电话和RB2000型无线电话,实现了语音无线传输。美国安菲斯公司研制的PED井下无线通讯与急救系统、俄罗斯研究的超低频穿越岩层无线技术,需要大尺寸天线,传输低速电报码,通话距离或布线方式稍有变动就不能使用。这些救援装置只能传输语音,不能传输图像和数据。加拿大安斯沃斯自动化公司的F杰克、柏卡斯等人发明的矿井通信系统提供了语音、LAN信息、数据和工业电视综合信息接入平台。

2 系统理论研究

2.1 xDSL接入网技术原理

通常把HDSL、SDSL 、VDSL 、ADSL与RADSL等多种不同类型的DSL技术统称为“xDSL”技术。这些DSL 接入技术的基础系统架构与原理是相似的,按这些技术在信号传输速率与距离、具体实现方式及上、下行速率的对称性等方面是否相同,划分为速率对称型和速率非对称型两种。xDSL都要利用高频频带,而高频信号损耗较大并易受噪声干扰,因此速率越高,传输距离越短。此外,传输速率还与双绞线的线径和质量有关。

2.2无线单信道多跳的通信距离与传输速率的关系

根据香农定理:

C=Blog2(1+S/N)

式中:C表示数据传输速率,bit/s;B是信道带宽,Hz;S是信号功率,W;N是噪声功率,W。

信道容量与信道带宽呈正比关系,同时还取决于系统信噪比以及编码技术种类。假设接收端的信噪比及编码方式不变,带宽减小,信道容量也减小,若要保证传送速率,则需缩短传输距离。

3 应急救援系统结构

依据《矿山救护规程》,在事故救援时,必须保证以下位置通信正常:抢险指挥部与地面基地、井下基地;井下基地与灾区救护小队;队员之间[5]。事故现场信息可以实时传输到3个指挥部,指挥信息逐级传输,现场指挥员根据现场实际情况实施救援方案。按照三级指挥流程和信息传输模型,设计矿井救援指挥通信系统,解决应急救援中信息传输问题[6,7]。

该系统由救援终端、井下指挥基站、井上指挥基站和远程指挥站4部分组成,传输语音视频等数据,如图1所示。

救援终端由语音、图像和多参数传感器组成,实现现场信息的采集、编码、调制并传输到通信网络中;井下指挥基站、井上指挥基站和远程指挥站三方可以观测现场的图像、环境数据和互相通话,井下基站、地面基站可以双向视频。远端基站可以通过办公局域网、因特网或者卫星视频系统进行传输。

4 系统设计

系统连接如图2所示。有线部分由地面基站、井下基站、有线语音视频终端组成,最大覆盖距离为8 km,其传输速率为 700 kbit/s,视频2路(每路250 kbit/s),语音2路(每路 24 kbit/s),具有可更换备用电源。无线部分由移动通信站、无线WIFI基站、无线AP点、无线语音视频终端组成。地面系统和井下系统连接避雷器。

5 试验测试

5.1 基于双绞线的xDSL电路传输速率与距离的关系

在实验室采用常用的ADSL电路板进行传输速率与距离的测试。

选用的铜芯线参数:线径0.8 mm(铜芯),直流电阻小于90 Ω/km,分布电容小于0.06 μF/km,固有衰减小于1.10 dB/km,进行传输速率和传输距离的对比测试,结果如图3所示。

ADSL上下行传输速率不一,0~4 km时,其下行传输速率为5~8 Mbit/s,上行传输速率为0.6~0.78 Mbit/s,可以满足1路视频的传输;大于6.5 km时,开始急速衰减到0 Mbit/s。

5.2 无线WIFI多跳测试

在模拟巷道搭建无线6跳系统模型,节点之间信号强度基本相等,最大拐弯节点相距100 m。其统计测试结果如下:

1)随着链路跳数的增加,相邻链路需要共享频谱资源,端到端吞吐率逐步降低。

2)由于超过三跳距离的2条链路可以空分复用频谱,进行同时传输,当节点数大于或等于5时,理论上最大的端到端吞吐率应不高于11 Mbit/s。

3)单信道环境下,源节点由于面临的竞争较少,向路径中注入超过频谱共享区域内节点转发能力的报文,导致这些报文被阻塞并丢弃。

无线通信模块测试人机界面见图4。

6 推广应用

产品推广过程中,在山西晋城矿务局王庄矿和古书院矿进行井下试验,分别对语音对讲、监控视频、录像存储、地面通信功能进行了测试。该矿为斜井,铺线较为方便,易于地面基站到井下基站的连接。救护大队选择运输巷道为试验场所,铺设4 km的通信线,挂接2路视频传输,视频在KTN101-JSJ隔爆兼本安型计算机上显示和存储,井下视频资料截图见图5。

7 结语

1)根据矿山救护规程和三级指挥机制原则,提出了应急救援信息流传输流向。这为指挥信息系统集成提供了基础依据,通信系统模型具有普遍适应性。

2)该系统具有地面通信和井下联合通信功能。

3)经过现场试用验证,该系统设计符合应急三级指挥机制,符合现场使用人员实际需要,能够传输大量的语音、视频信息,为应急救援现场指挥提供可视化信息。

4)该系统可为救护队员和指挥中心提供丰富、完整的现场信息,促使指挥有序,能够最大限度地提高抢险效率,确保决策指挥的科学性。

参考文献

[1]梅国栋,刘璐.关于我国矿山应急救援体系的探讨[J].矿业安全与环保,2006,33(2):79-81.

[2]金永飞,徐精彩,郑学召,等.基于双绞线通信技术的矿山应急救援系统的研究[J].矿业安全与环保,2006,33(3):70-71.

[3]关永,张杰,孙继平.xDSL技术群与矿井远程通讯的研究[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(4):494-495.

[4]文虎,吴玮.煤矿井下救援环境参数的实时监测系统研究[J].现代电子技术,2007(24).

[5]矿山救援专家组.矿山救护规程实施手册[K].北京:煤炭工业出版社,2008.

[6]郑万波.新型矿井应急救援指挥通信系统关键技术研究[D].北京:煤炭科学研究总院,2009.

矿井通信系统 第9篇

目前的矿井提升机变频调速系统各个组成部分以采用模拟信号连接模式的居多, 信号连接量大, 现场混乱, 而且传输信号可靠性差, 传输量小[1,2,3], 难以达到矿井提升机自动化控制的要求。本文以矿井提升机变频调速系统作为技术背景, 提出了基于TMS320F2812 DSP的提升机变频调速系统的Profibus通信方案。

1 Profibus通信系统的构建

矿井提升机变频调速系统的通信系统如图1所示。

该通信系统为采用Profibus总线的单主多从系统。变频调速系统的保护PLC作为主站, 变频调速系统和HMI作为Profibus总线的从站, 主从站点间通过一条Profibus-DP总线传输信息, 上位机通过串口读取主控PLC数据, 使得提升机变频调速系统接入Profibus网络, 实现网络控制。CAN总线采用CSMA/CD的访问方式。系统在连接到CAN总线后作为CAN总线上的一个节点, 与总线的其它节点通信。

系统的Profibus通信原理如图2所示。主站采用西门子300系列315-2DP PLC实现, 2个从站由触摸屏和变频调速系统Profibus从站组成[4]。

变频调速系统的DSP2812是提升机电控系统的核心处理器, 与主CPU控制器的DSP (现场DSP) 之间通过双口RAM进行数据交换。主CPU控制器的DSP则通过Profibus总线桥和Profibus网络连接, 这样主CPU控制器的DSP就可以和现场的Profibus网络进行数据的无缝交换[5]:通过该网络一方面可以读取PLC发出的指令和调试人员或者操作人员通过触摸屏发出的指令;另一方面可以将变频调速系统的工作状态如电流、电压、速度给定、实际速度反馈、故障代码等信号通过Profibus网络传输到PLC和触摸屏中, 触摸屏以状态指示灯、实际数据、曲线等形式进行直观的显示, PLC则对实时工况进行分析并给出相应的指令。

2 系统软件设计

该系统利用计算机作为编程器, 在计算机中运行DSP编译软件CCS2.2进行通信协议的设计与实现。软件的主程序首先是主CPU控制器的DSP对Profibus总线桥进行初始化, 初始化完成后立即进入Profibus总线桥和主CPU控制器的DSP进行数据交换的无限循环中, 在中断程序中进行变频调速控制系统DSP和PLC、触摸屏之间的数据通信。

基于Profibus总线的变频调速系统主程序流程如图3所示。为了测试接入设备的波特率, 主CPU控制器的DSP向Profibus总线连续发送5次初始化报文, Profibus总线在收到初始化报文后对其进行分析, 并回答主CPU控制器的DSP, 回答报文由测试到的波特率号、初始化报文错误号和初始化成功标志组成。同样, 主CPU控制器的DSP在接收到Profibus总线回答的报文后也要对其进行分析, 如果主CPU控制器的DSP接收到回答报文则说明初始化成功, 并立即进入数据交换程序, 如果不成功则分析初始化失败原因, 并通过故障代码显示, 依据所显示的故障代号修改程序, 并最终实现初始化。

初始化成功后, Profibus总线即刻进入数据交换程序, 主CPU控制器的DSP接收到数据后将其写入所指定的双口RAM存储区域, 变频调速系统DSP2812通过背板总线从该存储区读出相应的数据并进行相应处理。对于现场要显示的数据, 由变频调速系统DSP2812写入到双口RAM相应的存储区域, 然后由主CPU控制器的DSP读出存储区域的数据交给Profibus总线处理, 最后由触摸屏显示出来。

3 现场运行效果

以平煤集团某矿主井提升机变频调速系统通信部分为例介绍现场运行效果。图4为基于Profibus总线的提升机变频调速系统初始化及数据交换运行图, 首先主CPU控制器的DSP发送5次初始化报文, Profibus总线桥回答初始化报文成功后给出初始化成功标志位, 初始化成功后主CPU控制器DSP和Profibus总线桥立即进入如图4所示的数据交换报文, 这样就进入数据交换的无限循环中。

主CPU控制器的DSP与触摸屏之间通过Profibus总线进行数据传输, 现场运行触摸屏Protool组态的主界面如图5所示。从图5可看出, 触摸屏主界面由主界面、电动机参数界面和调试界面3个部分组成。主界面用于设定变频调速系统的工作状态, 如电流、电压、速度给定、实际速度反馈、故障代码等信号;电动机参数界面用于设定电动机的相关参数;调试界面则用于显示调试时输入的相关参数。

4 结语

本文介绍的通信系统实现了提升机变频调速系统的实时通信和网络控制。现场运行结果表明, 选取Profibus总线为提升机变频调速系统的通信总线可以根据不同矿井的要求灵活配置软硬件, 降低了系统调试和布线难度, 减少了提升机电控系统的整体造价, 系统维护方便。

参考文献

[1]杨卫华.现场总线网络[M].北京:高等教育出版社, 2004.

[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社, 1999.

[3]刘美俊.PROFIBUS现场总线的通信及实现[J].电子质量, 2003 (9) .

[4]魏亮, 宋立群, 张志杰, 等.PROFIBUS现场总线在工业控制系统中的研究与应用[J].机床电器, 2002 (2) .

矿井通信系统 第10篇

随着信息化技术和能源行业的高速发展, 煤矿行业的信息化需求日益旺盛。为了解决煤矿行业安全保障、通信管理、生产组织等方面的实际需求, KT101井下无线通信调度系统解决了煤矿井下人员的移动通信及人员的准实时定位问题, 改变了目前井下通信手段落后, 生产调度指挥不及时的局面, 通过先进的定位数据模型算法实现人员的准实时定位。该系统采用的PHS技术是一种成熟的无线通信手段, 具备组网灵活、投资省、见效快等优势, 已经被广泛应用在多种行业中。

1 KT101无线通信在南山矿井下应用的区域、覆盖范围

1.1 项目概述

南山煤矿井下通信目前采用固定式防爆电话方式。虽然这种方式在煤矿安全生产、调度指挥和提高生产效率方面起到了重要作用, 但由于这种防爆电话的通信方式, 通信的覆盖范围取决于防爆电话的布设数量与位置, 因此, 覆盖面小, 且只能在固定点使用电话通信。对于井下现场流动的管理人员之间以及管理人员与地面人员之间无法做到随时随地的通话, 使得紧急情况下调度指挥无法在第一时间完成, 主要负责人不能在第一时间赶到第一现场了解和处理紧急事务, 难以满足煤矿安全生产的需要。

南山煤矿为建设现代化矿井, 提高生产调度效率以及及时了解下井人员的位置, 决定建设矿用小灵通移动通讯系统。作为现代化的移动通讯系统, 矿用小灵通系统可以为井下人员提供随时随地的移动通话, 实现移动指挥调度功能。同时KT101系统的人员定位功能可以为随时报告井下人员的具体位置, 促进煤矿的安全生产。

1.2 应用区域

南山煤矿矿井开拓方式为立井多水平, 全矿井划分为三个水平开采。一水平标高-20 m, 采用集中大巷分组 (分区) 石门布置。二水平标高-170m, 采用中央石门集中大巷布置。三水平标高-320 m, 采用暗斜井开拓方式, 沿井田南、中、北部布置三对机轨下山。立井地面工业广场有矿行政办公大楼、区队办公大楼、三个立井 (主、副井及新井) 、一条斜井 (新西风井) 。

井田划分为北五外区、北五区、盆底区、西一区、西二区、西三区及东部区7个自然采区。进行无线系统覆盖, 确保生产指挥中心通讯畅通, 达到快速的生产指挥调度、安全生产的目的。

1.3 覆盖范围

根据南山煤矿对无线网络覆盖的要求, 无线定位及通信系统对井上、井下的重要区域进行覆盖。

南山煤矿需要覆盖的井上、下区域为:

井上覆盖区域包括南山地面工业广场、矿办公楼、区队办公楼、职工浴室、主副井、新井井口、运煤走廊, 部分生活区。

井下覆盖区域包括西一区、西二区、盆底区、北五外区、一水平大巷、二水平南大巷、二水平北大巷、强力皮带巷、人车暗井系统、西一区采掘工作面、北五区采掘工作面、-180车道、-310机车道、三水平轨道下山、三水平机道下山、三水平南翼轨道下山采区行人及皮带上山、采煤工作面及运输巷道。

手机终端提供给主要的基层管理人员和安检、质检等特殊岗位人员。

考虑到投资规模及系统网络覆盖的优化过程, 系统工程主要区域包括地面办公区、井下主要大巷道、主要采煤作业面的信号覆盖。

2 KT101井下无线通信的结构及原理

2.1 网络拓扑结构

南山矿无线通信系统是由无线控制平台、基站控制器、无线基站及终端手机等组成。系统以E1方式与交换机连接, 实现移动与固定电话网的连接。

具体的网络拓扑结构如图1所示。

2.2 网络接口

KT101矿用无线通信系统网络接口由ECM2000提供, 接口包括NO7方式的E1中继接口及IP接口。E1接口可与本地交换机、基站控制器连接;通过IP接口可连接其它矿的ECM2000, 实现全网的联网和漫游功能。

3 KT101无线通信系统信号覆盖设计

根据南山煤矿提供的矿井图及相关信息, 南山煤矿的无线覆盖设计方案是从南山矿地面覆盖、井下覆盖分别进行设计。

3.1 地面无线覆盖设计

南山煤矿井上覆盖区域为南山矿地面工业广场区域, 包括矿办公楼、区队办公楼、职工浴室、主副井、新井井口、运煤走廊, 部分生活区。

根据南山矿地面环境设计使用3个500 m W基站进行地面主要覆盖, 3个500 m W基站分别安装在职工浴室、区队办公楼、采队办公楼上。在副井口区域设置1个40 m W室内基站进行无线信号补充覆盖。南山矿井上无线覆盖示意图如图2所示。

3.2 井下无线覆盖设计

根据南山矿井下覆盖范围, 设计使用6个基站控制器, 分别控制地面基站与井下基站。

考虑系统网络覆盖的优化过程, 系统工程主要区域包括井下主要大巷道、主要采煤作业面的信号覆盖。设计基站控制器位置与连接基站数量如图3所示。

1#基站控制器位于二水平机车库, 共连接17台井下矿用基站;

2#基站控制器位于三水平变电所, 共连接17台井下矿用基站;

3#基站控制器位于-225 m变电所, 共连接9台井下矿用基站;

4#基站控制器位于一水平中央变电所, 共连接8台井下矿用基站;

5#基站控制器位于二水平南大巷变电所, 共连接21台井下矿用基站。

4 KT101无线通信系统话务设计及频率计划

4.1 系统话务设计

地面及井下按用户要求设计;地面采用3台500 m W地面基站, 井下采用72台KTW106矿用隔爆型基站。KTW106矿用隔爆型基站可提供用户信道为3个, 500 m W地面基站可提供用户信道为7个。

72台KTW106井下基站提供的话务量为64.728 Erlang, 提供话务信道总数为216个;

3台地面基站提供的话务量为15.633Erlang。

地面与井下总话务量为37 Erlang

根据忙时每用户话务量要求, 所能支持的无线用户数为2 000个左右。

4.2 频率计划

根据国家规定的频段的要求PHS系统频率计划使用如下频点:

井下基站与地面基站使用同样的控制载频, 共享话务载频。

控制载频 (C-ch) :第24号或28号载频;

话音载频 (T-ch) :10～77号载频。

5 无线通信系统流程及业务拓展

5.1 用户呼叫流程

用户呼叫系统:井上下移动用户之间呼叫;井上下移动用户与矿区固定电话之呼叫;井上下移动用户与邻近矿区井上下移动用户呼叫等。南山矿无线通信系统及多矿无线通信系统呼叫流程如图4所示。

5.2 定位跟踪及辅助考勤管理业务

矿井高效低耗通风系统构成方式简析 第11篇

【关键词】矿井高效低耗通风系统；构成方式

1、引言

随着社会的发展，各个矿产企业得到了迅速的发展，这在一定程度上促进了我国经济的发展，在矿产企业之中，矿井通风系统的能耗是矿井能源消耗的主要部分，随着矿井开采的延伸，内部的通风系统也越来越复杂，通风设备的老化、通风阻力分布的失衡以及通风设备的设置不科学等问题逐渐凸显出来，因此，研究一种矿井高校低耗的通风系统对于实现节能减排、保证矿井的安全生产有着极为重要的意义。

2、矿井高效低耗通风系统构成模式的建设

矿井通风就是为矿井的生产创造一种适宜的微气候条件，从而达到保证煤矿安全生产和职工身体健康的目的，为了达到这个目的，就要建立起由通风机、通风调节设施、井巷等一系列设置组成的矿井通风系统，在这个系统中，矿井通风是安全生产的重要前提，因此，建立高效低耗的通风系统已经成为各个煤矿生产的重要目标之一。在现阶段矿井通风系统的建设过程中，大多未将矿井通风系统看做一个有机的整体，对于系统的优化也没有从安全和高效低耗的角度来思考，因此，也就没有形成科学、规范、系统的通风节能模式，因此，在设计系统的过程中，必须根据煤矿生产的实际情况，合理调整通风系统，优化通风网路，保证系统和风机的匹配性，以便降低煤矿企业的生产成本。

2.1矿井通风系统的能耗

矿井通风系统是一项复杂的工作，其建设的目的是为井下的作业提供一种良好的工作环境，矿井通风系统主要包括矿井通风网路、风流控制设施以及矿井通风动力几种设置沟通，很多矿井的通风能耗大，其根本原因就是由于矿井通风系统的设置不科学。通风系统的建设是一个宽泛的概念，想要建立一种高效低耗的通风系统，必须要控制好矿井通风网路、风流控制设施以及矿井通风动力间的衔接关系，通风节能系统不仅与安全性设备有关，与井巷系统也有着一定的关系，以上几种系统通过协调的工作，就可以进行矿井通风工作。这几个系统是一种独立的关系，但是也有着一定的关联性和制约性。因此，从这一层面来说，通风节能系统是一个整体性很强的问题，其节能的策略就是应用系统工程的技术，从整体、安全可靠、系统优化的目的出发，对系统进行综合分析，并使用相关的技术手段，优化通风系统的结构、强化通风系统的管理，在满足通风目的的条件下，减少能量的损失，降低能量供给，提高能量利用率，在安全的基础之上，实现既定的目标。

2.2通风系统能耗特征

在通风系统的工作过程中，需要在相关的路线中设置好通风设施，以便控制和调节正常区域内的通风。建设良好的通风建筑物对于实现通风节能的目的有着重要的作用。矿井中的局部阻力一般是其摩擦力的20%左右，但是由于各种客观因素，如维护管理因素、安装质量因素、建筑物尺寸等因素的影响，很多矿井的局部阻力过大，有些局部阻力甚至占到了整个矿井的1/3，一些矿井对于风窗的设置也不符合相关的标准规定，很多矿井中也存在滥设风窗的情况，导致矿井阻力越来越大，通风情况也越来越差。因此，为了保证通风设施的质量，必须要采取适当的措施来就避免人为增阻现象的产生，实现节能的目的。

2.3通风网络的优化

优化通风网络和通风布局是保证通风系统能够安全可靠运行的关键因素，为了改善通风困难的情况，在设置通风系统时，应该尽可能的将废旧的井巷利用起来，建设好多井巷回风并联通风网络，科学的安排好采掘接续，促进井下风压的均匀分布，减少漏风情况的产生，使风机的开启更加灵活，更易于调节，以便达到通风节能的目的。在优化通风网络时，需要对网络进行详细的计算，以便在满足并巷风量以及工作面的前提之下，要将整个网络的功耗降低至最小化。一般情况下，通风网络分为自然分风网络、控制型通风网络以及一般型通风网络三种，对于控制型的通风网络，需要根据调控设施和风机的位置来计算出降压以及回路风压平衡的数值，再使用关键路径法和线性规划法来实现。对于一般型的通风网络，这种网络的优化较难实现，因此，关于这类的问题一般使用非线性的规划来实现，可以使用约束变尺度法、罚函数法、混合罚函数法以及广义简约梯度法来实现。

2.4通风建筑物的设置

如果没有对通风建筑物进行科学合理的设置，不仅会导致通风系统的安全性能降低，也会导致通风系统的阻力增加，因此，通风建筑物适量和位置的设计十分重要。对于建筑物的设计要经过科学的技术论证，在设置前要综合的考虑到各种可能发生的情况，再综合的考虑矿井的实际情况来确定建筑物设置的位置。在建筑物设置完成后，要对各个分支的风流情况进行調查，如果发现问题要在第一时间进行处理，保证煤矿实现安全的生产。

3、结语

矿井通信系统 第12篇

1 系统总体架构

井下风机监控系统主要由监管层、控制层和现场输入层构成, 系统硬件整体架构示意图如图1所示。监管层由上位远程监控PC构成, 通过USB-CAN网络适配器与风机控制器相连、风机控制器以TI公司MSP430F149单片机为控制器核心, 通过RS485总线对若干个监测节点进行环境数据参数采集。风机站采用两台风机做冗余, 1台工作风机和1台备用风机, 通过监测节点采集的瓦斯浓度进行风机风速等级控制, 并对多电机调速系统进行电机综合保护, 能对电机是否缺相、短路、过载及漏电故障进行检测。现场输入层主要由瓦斯传感器、温湿度传感器、风压传感器、风速传感器以及电压电流传感器构成。

2 USB-CAN总线适配器设计

USB-CAN总线适配器主要包括MSP430F149微处理器芯片、CAN总线接口、USB接口, 主要功能是实现信息包的转发。

2.1 USB接口电路

USB接口芯片采用南京沁恒公司的通用USB接口芯片CH375, 该芯片可以很方便挂接至单片机/MCU/DSP/MPU等控制器的总线上, 底层协议也已内固, 同时沁恒公司也给出了CH375DLL.DLL的动态链接库, 非常方便应用程序的接口[4,5]。其主要流程是:CH375接口芯片以中断方式通知MCU接收到对应的总线信息, MCU产生中断后在中断服务程序中将CH375缓冲区中的数据读入到内部RAM定义的缓存区并设定一个标志位, 主程序若查到该标志位为1则将内部RAM缓存区数据转发至CH375的另一个发送缓冲区, USB数据转发至另一接口芯片的发送缓冲区。因此, USB-CAN适配器固件程序主要由硬件初始化程序、主程序、CH375中断服务子程序、MCP2510中断服务子程序构成。主程序流程图如图2所示。

2.2 CAN接口电路

CAN通信接口采用Microchip公司MCP2510作为总线控制器, 该芯片完全支持CAN总线V2.0A/B技术规范, 除能够发送和接收标准及扩展报文外, 还同时具备验收过滤及报文管理功能, 其内含的三个发送缓冲器和两个接收缓冲器大大减少了微处理器的管理负担, 它与另外一款独立的控制器SJA1000相比, 具有接线更加简化、使用更加灵活的特点, MCP2510与MSP430F149单片机接口电路如图3所示。

为了使CAN总线的性能更加稳定可靠, 收发器芯片采用Microchip公司配套生产的MCP2551, 其与CAN总线的接口电路如图4所示。该接口电路中, 在MCP2551的CANH端和CANL端各自用一个5欧的电阻与CAN总线相连, 可以起到一定的限流效果, 以保护MCP2551不因过流而烧坏。CANH端、CANL端与地之间再并联两个约3×10-11 F的电容C1C2, 可滤除总线上高频干扰并具有防电磁辐射的功效。另外, 两根CAN总线输入端与地之间分别反接了一个保护二极管D1D2, 当CAN总线有较高的负电压时, 通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。同时将MCP2551第8脚RS端的电阻R4直接接在总线发送端CANTX则可在通信空闲时让其自动进入待机模式, 与MCP2551典型电路相比, 大大降低了MCP2551在通信空闲时的静态功耗。实验结果证明, 在不影响正常总线通信的情况下, 其功耗仅为典型电路功耗的22%[6]。

3 通风系统状态监测及保护电路设计

矿井内的通风环境对工人作业效率和安全有至关重要影响, 而通风系统主要由风机和电机两大部分构成, 风机的运转靠电机传动, 因此, 除了对井下风压、风速及风温进行有效测量之外, 对电机状态进行有效监测和电路保护设计也不容忽视。

4.1 电机电压检测

电机电压检测保护电路选用传统电压互感器, 直接在电压交流输入端隔离取样, 经过整流、滤波后送入单片机MSP430F149的ADC6通道。对欠压过压保护则采用软件编程实现, 利用MSP430F149单片机在数据处理方面强大的运算能力, 设置过压和欠压的阈值, 直接对电机实时监测并进行相应保护, 此种方法不仅设计简单, 而且有效节约了成本。

4.2 电机电流检测

电机电流检测采用电流互感器对主回路电流采样后转变为电压信号, 经过整流、滤波后输入单片机的ADC通道。电机过流保护利用两路电流信号的平均值与设定的过流阈值相比较, 超过阈值则判定为过电流。在电路的设计中, 为避免谐波对检测电路造成影响, 利用二阶巴特沃斯低通滤波器, 有效地将各次谐波加以滤除, 从而提高电机电流检测的准确性。

4.3 电机堵转及短路保护

电机因负荷过大等原因造成电机转子卡壳不转或低速运行的状态, 我们把它称之为电机堵转, 此时电机电流会迅速增大, 有时可达额定电流4倍以上, 如此高的故障电流不仅极其容易把电机烧坏, 而且容易造成火灾。为防止此类现象发生, 必须对电机设计一个安全可靠的堵转保护电路。以往供电系统常采用传统鉴幅式继电保护装置, 其保护整定存在误差大、可靠性低、动作时间长的特点。在本课题中, 电机的堵转电路则采用了相敏保护电路, 很好地提高了动作的可靠性及灵敏度。理论和实验数据表明, 电机启动时功率因素较低, 约为0.3至0.5左右, 而发生内部线路短路故障时, 功率因素至少0.9以上。因此, 以检测到的电流值与检测到的功率因素cosΦ乘积作为短路故障的判定标准, 即C=I×cosΦ, 只要常数C的取值恰当, 则此时的保护区会比单独鉴相、鉴幅的保护区大, 所以可以很容易把启动电流与短路电流区分开来。

电机短路故障主要有定子绕组间短路和单相绕组匝间短路, 其最明显特征是当三相供电线路发生故障时会出现大电流, 危害性极大, 往往是造成室内火灾的根源, 因此, 必须进行电机的速断保护。在保护电路设计中, 短路保护整定值一定要大于电机最大启动电流, 通常取电机8至10倍额定电流为参考, 若检测到电机ABC三相电流中任何一相在速断整定电流时间范围内超过设定电流整定值, 则认为发生短路故障, 必须马上断电加以保护。

4.4 电机转速检测

电机转速检测的精确度不仅影响到系统的稳定性, 而且对整个系统的节能效果有至关重要的影响, 目前比较普遍应用的测量电机转速的方法主要有微电机测速法、离心式转速表测速法、霍尔元件测速法和光电码盘测速法[7]。微电机测速法和离心式转速表测速法均有一个测速表, 转速获得比较容易, 但转速表或测速机都要与电机同轴相连, 大大增加电机组装难度。霍尔元件和光电码盘测速法把一小型传感器安装在转轴上, 将电机转动信号通过霍尔元件或光电码盘转换为电脉冲, 再在某个时间段内算出电脉冲个数, 通过公式即可获得电机转速。因采用光电器件测速, 精度较高, 故本项目采用光电脉冲码盘编码器对电机转速进行检测, 电机转动时, PTO端会产生同电机转速频率相对应的的矩形脉冲信号, 通过单片机内部集成计数器在固定采样时间范围内对矩形脉冲进行计数, 利用测频法测速机理, 再经转换即可确定电机转速。设采样周期为Tc, 光电码盘齿数即脉冲数为Pn, 采样时间内测得脉冲个数为m, 则电机每分钟的转速为具体电机转速测量电路如图5所示:

4.5 通风巷道风压风速风温检测

通风巷道风压风速风温的检测系统选用了带标准输出特性的风速、风压、风温传感器, 非常方便和单片机MSP430F149接口。为实现对通风巷道风速、风压、风温的有效测量, 风压传感器完成对通风巷道差压的连续监测、风量传感器测量通风巷道内单位时间内抽出的空气量、测量巷道内的风速, 将风速转换成标定的电信号。三个量同时并行采集, 防止由于传感器故障造成系统工作不稳定, 通过对三个变量的采集, 提高了整个系统的风量采集的正确性和稳定性。各采集电路模块将采集到信号经过调理转换后传输至数据采集模块控制中心, 完成对通风量的监测。在选用风量、风压、风速传感器时, 选择输出信号标准为4-20m A的电流信号, 再经过转换为电压输出后对数据进行A/D转换。为避免谐波影响, 选用二阶巴特沃斯低通滤波器将各次谐波滤除, 以保证转换电路的可靠性。

4 系统软件设计

4.1监控平台功能需求分析

监控平台主要实现网络监控、监控信息管理、系统用户管理、风机站管理。网络监控的功能是通过USB-CAN总线适配器轮询、监听CAN总线, 以获取总线的监控信息。监控信息管理主要负责监控数据的显示、保存、打印和查询。用户管理主要实现对系统用户的删除、修改和添加。风机站管理则负责对风机信息的监控。系统软件功能模块结构图如图6所示。

4.2 USB通信实现

PC机和USB-CAN适配器内的单片机利用伪中断上传的单向数据流方式进行数据双向通信。下载数据流由上位机应用层通过数据下载API向下发送CAN命令帧。当单片机上传数据时首先将数据写入上传缓冲区, 之后把中断特征函数写入中断端点的上传缓冲区, 伪中断服务程序激活后, 告知主程序伪中断服务程序被激活, 同时调用数据上传API获得上传数据块。伪中断服务程序源码如下:

5 小结

经过现场试验和测试, 矿井风机远程监控系统在数据传输时, USB-CAN总线通信模块可以很好地完成上位PC机和底层各CAN节点的通信任务;USB总线与CAN总线作为先进、流行的总线技术, 有着广泛的应用和发展前途, USB-CAN通信模块恰恰结合了它们的优点, 扩展了USB接口在工控领域的应用, 简化了工控设备与上位PC机之间的硬件连接, 具有较好的应用价值和推广价值。

参考文献

[1]孔玉娥, 王芳.矿井风机节能技术探讨[J].科技向导, 2012, 8:245

[2]万天军, 徐爱钧, 李家绪.基于CH375A的CAN-USB总线通信模块设计[J].计算机测量与控制, 2007, 15 (3) :361-365

[3]陈在平.现场总线及工业控制网络技术[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[4]冯鹄.浅谈CAN总线的特点及应用[J].科技信息, 2009 (17) :47-49.

[5]王娜.基于USB技术的CAN总线适配器的研究与开发[J].电测与仪表, 2005, 42 (12) :57-61.

[6]苏伟达, 吴允平, 李汪彪, 蔡声镇, 吴进营, 等.基于MCP2551的CAN接口电路低功耗设计[J].电子器件, 2010, 6:742-745