劉逸果

【摘要】 煤炭開采工作存在較大安全風險，隨著眾多新技術(shù)的煤礦的發(fā)展應(yīng)用，有效的預(yù)防和保障了煤礦安全生產(chǎn)的正常進行，本文通過對在我國煤礦應(yīng)用的通信技術(shù)的介紹，用途和優(yōu)缺點的分析，簡要說明了各項通信技術(shù)為保障煤礦安全生產(chǎn)起到的作用，同時通過通信技術(shù)的發(fā)展趨勢分析，進一步說明了技術(shù)發(fā)展對促進煤礦開采工作安全進行的重要性。

【關(guān)鍵詞】 通信技術(shù) 煤礦安全 監(jiān)測監(jiān)控

一、通信技術(shù)在煤礦應(yīng)用的目的

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國，據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢，我國原煤產(chǎn)量2013年為36.8億噸，2014年為38.7億噸，2015年為37.5億噸。煤炭資源在國家能源中的重要地位十分突出，煤炭在我國一次性能源消費中占比大于60%以上，隨著其他能源的發(fā)展利用，雖然逐年有一定的下降，但是預(yù)計到2050年煤炭仍將占我國一次性能源消費總量不低于50%。由此可見，煤炭生產(chǎn)的重要性。

煤炭開采多是地下開采，生產(chǎn)環(huán)境條件惡劣，存在很大的安全生產(chǎn)風險，歷年來，煤炭開采安全事故頻發(fā)，給國家?guī)碛芯薮蟮膿p失，安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，也給煤炭生產(chǎn)人員帶來有較大的傷亡。國家和煤炭生產(chǎn)企業(yè)一直在致力于提高煤炭生產(chǎn)技術(shù)的進步，從而為煤礦安全事故的下降起到了積極的促進作用。伴隨著煤炭開采技術(shù)的進步，各種通信技術(shù)在煤礦的不斷引進和推廣應(yīng)用，推進了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展進步，在促進了煤炭高效生產(chǎn)的同時，提高了對煤炭生產(chǎn)過程中災(zāi)害監(jiān)測的實時性和預(yù)警能力，對減少和消除災(zāi)害發(fā)生提供了有力保障。促進了煤礦安全生產(chǎn)工作的開展，為保障煤炭生產(chǎn)人員的生命安全起到了有力的保障。

二、通信技術(shù)在煤礦應(yīng)用

2.1礦井有線電話

為保證煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度，煤礦井下安裝有有線調(diào)度電話系統(tǒng)，以保證礦井生產(chǎn)過程中的各種調(diào)度信息通信需要。電話系統(tǒng)的發(fā)展，從老式的人工方式轉(zhuǎn)接，發(fā)展過渡到現(xiàn)階段的程控交換，因為煤礦環(huán)境是具有爆炸危險，各組成部分被要求符合煤礦用防隔爆要求，以保證煤礦井下的安全使用。通過電話系統(tǒng)，滿足各種通信聯(lián)絡(luò)和生產(chǎn)調(diào)度功能，并能保證緊急情況下的使用。但煤礦井下電話在使用過程中，一旦有災(zāi)害發(fā)生，往往不能保證使用的及時性和便捷性。同時，電話系統(tǒng)不能滿足礦井監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)通信等的需要。

2.2礦井移動通信

隨著技術(shù)的發(fā)展，煤炭生產(chǎn)企業(yè)引進發(fā)展了礦用移動通信技術(shù)。作為對礦井有線電話通信方式的補充。早期有漏泄通信、透地通信等移動通信方式在煤礦使用。

上世紀70年代，井下無線漏泄通信技術(shù)開始進入了實用階段。漏泄通信，就是通過敷設(shè)在巷道中的漏泄電纜，利用漏泄電纜起到天線的傳輸作用，來實現(xiàn)無線移動通信。具有話音清晰，抗干擾強、通信距離遠等優(yōu)點。

透地通信則利用的是大地作為電磁波傳播介質(zhì)，來實現(xiàn)的無線通信。一般用于災(zāi)后應(yīng)急通信較多。但隨著監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ苄孕枨蟮脑黾?，上述兩種通信方式都逐漸被煤礦用戶棄用。

隨著近年來的技術(shù)進步，公共通信發(fā)展迅速，小靈通曾經(jīng)在我國國內(nèi)被大量使用。小靈通采用微蜂窩技術(shù)，通過微蜂窩基站實現(xiàn)無線覆蓋，將用戶手機以無線的方式接入本地電話網(wǎng)，使傳統(tǒng)意義上的固定電話不再固定在某個位置，可在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)自由移動使用，基站范圍內(nèi)接聽和撥打電話可以隨時隨地實現(xiàn)。由于使用的便捷性，煤礦行業(yè)通過對小靈通通信系統(tǒng)進行煤礦防隔爆改進，成功引入煤礦井下推廣使用，并能有效的和煤礦地面及井下有線電話網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接成一個大的網(wǎng)絡(luò)，從而滿足煤礦調(diào)度通信、無線通信等各種功能的需要。是煤礦井下成功使用的無線通信方式的范例之一，美中不足是，隨著3G通信的技術(shù)發(fā)展，小靈通這種方式，被地面公共通信平臺淘汰，市場因素決定了相應(yīng)的設(shè)備供應(yīng)的廠家迅速消亡，在此情況下，煤礦用小靈通后繼發(fā)展乏力，逐漸被3G移動通信方式所替代。同時小靈通也逐漸不能滿足數(shù)字化設(shè)備和煤礦開采監(jiān)測監(jiān)控的更高要求的需要。

在移動通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，公共移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，3G通信技術(shù)從2009年開始的許可使用，到全面在公眾中大量推廣使用，也帶來了煤礦3G通信發(fā)發(fā)展。煤礦井下也開始使用具有防爆功能的3G智能手機，3G技術(shù)不僅滿足煤礦井下移動通話的需要，在實現(xiàn)無線數(shù)字傳輸?shù)裙δ芊矫婢哂休^強能力。通過在煤礦地面井下等范圍內(nèi)進行基站的設(shè)置，3G礦用通信可實現(xiàn)與礦井有線調(diào)度電話等電話網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，同時也能滿足數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苄枰虼?，在煤礦開始大量推廣，滿足煤礦移動通信防爆要求的3G移動設(shè)備也開始大量在煤礦行業(yè)應(yīng)用。一些利用3G手機設(shè)備等終端進行數(shù)據(jù)采集的便攜儀器也開始出現(xiàn)，使得監(jiān)測數(shù)據(jù)能通過移動手機等設(shè)備接入煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)變得更加便捷。后續(xù)伴隨著公共網(wǎng)絡(luò)4G通信技術(shù)的進一步發(fā)展，更高性能的移動通信技術(shù)也正逐步被引入煤炭開采礦井使用。

2.3礦井網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

在上世紀80、90年代，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對煤炭能源的大量需求，帶來了煤炭行業(yè)快速發(fā)展，然而煤炭開采的潛在安全風險也伴隨著煤炭的大量開采而帶來了重大惡性事故的時有發(fā)生，預(yù)測預(yù)報煤炭開采過程中的災(zāi)害成為迫切需求，促進了對煤礦井下瓦斯、通風、電力和機械設(shè)備等的實時監(jiān)測監(jiān)控的迅速發(fā)展。同時發(fā)展了各種監(jiān)測監(jiān)控儀器設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的得以飛速發(fā)展。從加強安全監(jiān)管的角度，國家規(guī)定煤礦井下必須安裝礦井安全監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從而開啟了我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的高速發(fā)展階段。

早期的井下監(jiān)控監(jiān)控，主要把種類不多的監(jiān)測傳感器信號或斷電儀等控制設(shè)備信號傳送到地面監(jiān)控中心，使用較多的是485總線、CAN總線等通信協(xié)議模式，隨著監(jiān)控系統(tǒng)的擴展，快速響應(yīng)預(yù)警預(yù)報的需求的增加，同時伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，正逐漸被當今應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)技術(shù)替代。

國務(wù)院頒布的 《關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》（ 國發(fā) [2010]23號）和國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局國家煤礦安全監(jiān)察局頒布的 《關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”的通知》要求全國煤礦安裝監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險系統(tǒng)、壓風自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等技術(shù)裝備。其中要求建設(shè)完善礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮其安全避險的預(yù)警作用。多年的發(fā)展使得煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控已經(jīng)發(fā)展比較完善，各種災(zāi)害監(jiān)測能實時監(jiān)視并及時預(yù)警，各種設(shè)備能結(jié)合生產(chǎn)調(diào)度和災(zāi)害的發(fā)生實現(xiàn)實時的開停控制，對生產(chǎn)人員的定位監(jiān)控、災(zāi)后搜救等能通過網(wǎng)絡(luò)的快速通信功能做到實時監(jiān)控。通過多年的發(fā)展，我國煤礦的災(zāi)害事故發(fā)生已經(jīng)極大的下降，重大人員傷亡事故已經(jīng)極少發(fā)生，促進了煤炭開采的安全生產(chǎn)。

三、通信技術(shù)在煤礦應(yīng)用的發(fā)展

煤礦通信技術(shù)中，有線電話、3G通信和正迅猛發(fā)展的4G通信等通信技術(shù)，既保證了煤礦煤炭安全生產(chǎn)調(diào)度需要，技術(shù)的發(fā)展也可以在保證話務(wù)的同時兼顧數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)煤礦監(jiān)測用移動設(shè)備的移動數(shù)據(jù)互聯(lián)。以太網(wǎng)絡(luò)也從開始的雙絞線線路，正被帶寬更大、傳輸速度更快、損耗更低、傳輸距離更長的光纖線路所替代。監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)得以從標準以太網(wǎng)向快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)等更高的技術(shù)的迅猛發(fā)展。煤礦電話網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)開始能夠有條件逐步靠攏，并可能最終走向統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)的移動傳輸需求也促進了無線傳輸技術(shù)在煤礦的逐漸推廣應(yīng)用。

WIFI是目前應(yīng)用最廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，隨著煤礦通信技術(shù)的進步，逐步被引進煤炭行業(yè)并推廣使用。該技術(shù)是有線網(wǎng)絡(luò)的擴展和延伸，通過它可以實現(xiàn)移動語音、數(shù)據(jù)甚至視頻的傳輸。

RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它的發(fā)展，使得各種監(jiān)測設(shè)備甚至小到日常物品成為計算機網(wǎng)絡(luò)的一部分成為可能。該技術(shù)是人員定位、設(shè)備定位等的重要技術(shù)基礎(chǔ)，它的發(fā)展促進了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步。

Bluetooth技術(shù)也開始在煤礦得以應(yīng)用，使得煤礦無線通信得到進一步拓展，傳感器設(shè)備、便攜式設(shè)備等可以通過Bluetooth技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)無線聯(lián)接。設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)變得更加便捷和容易。

還有低功耗的ZigBee短距離、高可靠性無線通信技術(shù)等的發(fā)展應(yīng)用。上述WIFI、RFID、Bluetooth等各項技術(shù)都是短距離小范圍的無線通信技術(shù)，作為有線網(wǎng)絡(luò)的擴展，隨著各項技術(shù)的進步，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線組網(wǎng)變得更加容易、可靠、功耗更低、成本下降，從而使得監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍得到極大的擴展。

技術(shù)的進步促進了近年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大力發(fā)展，使得建設(shè)一個隨時、隨地、任何物體、任何人都可以連接的網(wǎng)絡(luò)社會開始成為可能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)被廣泛的融合，因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。煤炭行業(yè)各科研機構(gòu)等也在開展與煤礦相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，煤礦使用的各項監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備、機電設(shè)備、各個種類的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、人員信息等能夠有效進行網(wǎng)絡(luò)整合協(xié)調(diào)運作，技術(shù)的進步使得煤礦的煤炭開采更加自動化和信息化、更加具備安全預(yù)警、生產(chǎn)更加高效。

四、結(jié)束語

通信技術(shù)在煤礦數(shù)十年的發(fā)展應(yīng)用，為我國煤礦生產(chǎn)提供了至關(guān)重要的安全保障作用，規(guī)避了安全事故的發(fā)生，確保了煤礦生產(chǎn)的安全進行，提升了煤炭企業(yè)的管理水平。各種信息技術(shù)的應(yīng)用，使得煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)測監(jiān)控遠程化、網(wǎng)絡(luò)化。煤礦信息化建設(shè)因此可以從以前提出的“數(shù)字化礦山”建設(shè)目標向“智慧礦山”建設(shè)目標轉(zhuǎn)變進步，為最終實現(xiàn)全自動化無人煤炭開采提供技術(shù)支持。

參 考 文 獻

[1]呂志強，煤礦井下通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀和趨勢，中國煤炭，2014年第05期；

[2]Andrew S.Tanenbaum等著，嚴偉等譯，計算機網(wǎng)絡(luò)，清華大學(xué)出版社；

[3] 張文祥等著，短距離無線通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用探討，移動通信，2009年2月；