朱 君

（肥城白莊煤礦有限公司,山東 肥城 271623）

礦用人車無線報警系統(tǒng)研發(fā)

朱 君

（肥城白莊煤礦有限公司,山東 肥城 271623）

研發(fā)了一套礦用人車無線報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于載人的電機車，也可以用于載物的電機車司機之間的安全提醒。

礦用人車;無線報警；聯(lián)系裝置

1 概述

目前我國的煤礦井下平巷中用于運輸人員的電機車車頭和車廂之間沒有可靠的信號聯(lián)系裝置。兩列載物列車的司機之間也沒有信號聯(lián)系?！睹旱V安全規(guī)程》中規(guī)定的唯一的聯(lián)系方法是用礦燈發(fā)送信號。而在井下的現(xiàn)場，由于電機車運行時噪聲特別大，另外井下環(huán)境噪聲也特別大，如風車發(fā)出的噪聲、絞車發(fā)出的噪聲等，在這種噪聲特別大的環(huán)境中，有時根本聽不到呼喊聲，由于車頭和車廂的距離遠時，擺動礦燈司機也不能及時發(fā)現(xiàn)，還因為司機的主要精力是放在觀察車頭前方的路面有無障礙和行人，而對車頭后方的擺燈和呼喊根本不注意。

根據(jù)上述情況，我們研發(fā)了一套礦用人車無線報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于載人的電機車，也可以用于載物的電機車司機之間的安全提醒。

用于載人電機車。在每節(jié)車廂內(nèi)安設(shè)一套無線發(fā)射裝置，在緊急情況下給車頭發(fā)出求救信號；在車頭內(nèi)安設(shè)一套無線接收裝置，車頭的接收電路中有一個聲光報警器，當收到車廂內(nèi)發(fā)出的緊急呼救信號時，發(fā)出聲光報警。這時司機就接到停車信號，立即停車。

用于載物電機車。給每個電機車司機也配備一個無線發(fā)射器。用于兩列列車司機之間的互相提醒。即兩列載物列車在追尾或相對碰撞之前，司機之間可互相發(fā)信號警示。

2 系統(tǒng)技術(shù)特性

該系統(tǒng)信號的發(fā)射和接收方式為無線。利用集成電路SC2262/2272組成一對無線收發(fā)電路。

該系統(tǒng)有以下特點：

（1）在車廂內(nèi)的乘客遇到危險等特殊情況需要停車時，可以通過車廂內(nèi)的無線信號發(fā)射器向安裝在車頭內(nèi)的無線信號接收器發(fā)出報警信號，車頭內(nèi)的無線信號接收器收到信號后可以發(fā)出聲光報警信號。用于電機車車頭司機之間的安全提醒時，可以在每個電機車的駕駛室內(nèi)配備一個無線信號發(fā)射器，遇到危險情況時，司機之間可以相互發(fā)出報警信號。

（2）發(fā)射和接收信號采用無線方式，隱蔽、安全且適合遠距離傳輸。避免了車頭與車廂之間、車廂與車廂之間的線纜連接，方便了維修和使用。

（3）有效通訊距離長，操作簡單、穩(wěn)定可靠。按一節(jié)車廂4米計算，一個車頭拉22節(jié)車廂，在最后一節(jié)車廂內(nèi)（距離車頭90米）發(fā)出信號時，車頭仍能準確穩(wěn)定的收到報警信號。

3 關(guān)鍵技術(shù)

（1）利用集成電路SC2272/2262集成一對無線收發(fā)電路，應用于煤礦井下車輛報警信息裝置中。

（2） 同時采用315MHZ和433MHZ雙頻段抭干擾技術(shù)。當一個頻段有干擾時，立即換用另一個頻段。

由于礦井井下環(huán)境差，對無線電波的吸收、反射等影響很大，而頻段對無線電波的傳輸又至關(guān)重要，所以對無線電波的頻段選擇最關(guān)鍵。

4 關(guān)鍵工藝

（1）現(xiàn)場條件分析。井下巷道內(nèi)周圍都是煤、半煤巖、全巖石等。井下煤、半煤巖、全巖石對無線信號的吸收、反射、折射、衍射較井上的一般環(huán)境嚴重，不利于無線信號的遠距離傳輸。選用合適的無線頻率和發(fā)射功率是本項目的技術(shù)關(guān)鍵。

煤礦電機車主要用于井下平直大巷。以肥城礦業(yè)集團白莊煤礦-250水平井下大巷為例。

白莊煤礦井下主要為石炭系（C）太原組（C 3t）。厚約143～165m，平均155m。巖性以灰～灰黑色粉砂巖為主，淺灰～深灰色泥巖、灰～灰綠色中、細粉砂巖、粉砂巖與細砂巖互層等相間出現(xiàn)，含石灰?guī)r5層，其中一、二、三、四灰為標志層。含煤13層，石灰?guī)r中主要產(chǎn)腕足類、腹足類、海百合、珊瑚、長身貝、蜓科等化石。煤層頂?shù)装逯饕参锘?/p>

整個巷道巖體的性質(zhì)決定了無線信號在礦井井下傳輸?shù)木窒扌?。如何克服這些煤、半煤巖、全巖石對無線信號的影響是本項目的關(guān)鍵工藝。

（2）無線通信傳輸信號最佳頻段選擇。由于煤礦井下環(huán)境惡劣，巷道幾何形狀不一，給無線信號的傳輸帶來一定的影響，為保證井下通信有效、暢通，對井下信道的傳輸特性進行定性的分析，從而確定通信信號的最佳頻率。本系統(tǒng)中我們以肥礦集團白莊煤礦-250水平軌道石門大巷中彎曲矩形巷道為實驗環(huán)境，下面主要分析介紹針對彎曲矩形巷道的通信頻段選擇。

1）彎曲矩形巷道電磁波衰減特性。彎曲矩形巷道如下圖一所示，巷道高為2h，寬為2b，a是彎曲巷道的平均曲率半徑。巷道頂面與地面認為理想導體，兩側(cè)壁的電導率、介電常數(shù)、磁導率分別為?，并設(shè)兩側(cè)壁具有常阻抗（導納）。巷道內(nèi)為空氣，介電常數(shù)、磁導率分別為。

2）實驗分析。由實驗可見，在平直巷道中，頻率越高，衰減率越小，在彎曲巷道中，頻率越高，衰減率越大，可見理論計算和試驗結(jié)果的趨勢是一致的。通過理論計算和試驗結(jié)果可以看出，對平直巷道中，頻率越高，越有利電磁波的傳輸，在彎曲巷道中，頻率越高，越不利電磁波的傳輸，經(jīng)多次現(xiàn)場測試，采用300M到450M左右的頻率效果最佳，經(jīng)實地測試，該頻段無相近的信號和干擾，最后采用315MHz作為井下移動通信的首選工作頻率。433MHZ作為第二套備用工作頻率。