田子寧

（鞍山五礦陳臺溝礦業(yè)有限公司，遼寧 鞍山 114000）

1 礦山通信系統(tǒng)的內(nèi)容和要求

國家針對礦山企業(yè)這一高危行業(yè)發(fā)布了新的文件，要求礦山應安裝通信系統(tǒng)，一是可以對災難進行預防，二是在放生災難時可以迅速發(fā)現(xiàn)并安排井下人員轉(zhuǎn)移到安全的位置，通信系統(tǒng)的具體內(nèi)容如下。①井下通信安全系統(tǒng)由監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)和通信聯(lián)絡系統(tǒng)組成。②監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。③井下人員定位系統(tǒng)。④井下通信聯(lián)絡系統(tǒng)。

2 wifi綜合通訊平臺總體設計

WLAN無線網(wǎng)絡通訊技術針對礦井這一特殊應用環(huán)境進行了功能加強和改善，主要是克服民用WLAN系統(tǒng)的語音通訊信號不穩(wěn)定通話效果不佳的問題。通信系統(tǒng)符合設計需求，本平臺具有以下特點。

WLAN采用基于TCP/IP的架構(gòu)系統(tǒng)，全部采用高速光纖作為信號傳輸基站之間的通訊介質(zhì)，搭建平臺以及拓展結(jié)構(gòu)適應性強，可以完全滿足井下巷道岔路多且長的要求。TCP/IP模塊化網(wǎng)絡架構(gòu)系統(tǒng)可以根據(jù)需求變動，這樣便可解決由于系統(tǒng)的擴展從而導致系統(tǒng)通訊中斷的問題。

本系統(tǒng)具有的wifi的通用性能，其通訊信號可當做無線信號覆蓋源，利用普通民用通訊設備便可以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和無線通話功能。本系統(tǒng)亦可接入公共無線通訊，現(xiàn)如今的智能手機可以使業(yè)務服務商不提供單獨的wifi電話通訊功能，即：可以在同一部智能手機上無需安裝多余軟件來實現(xiàn)語音通話功能。目前搭建基于礦山局域網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)的井下局域網(wǎng)，整體的改造不會與運營商發(fā)生太多的關系，這便于以后的維護維修以及網(wǎng)絡保密等工作的開展，并且不會額外產(chǎn)生各種費用。由于本系統(tǒng)具有TCP/IP網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的特點，所以本系統(tǒng)可作為井下各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸層。

如跟蹤定位系統(tǒng)就可以直接采用內(nèi)部指定協(xié)議的無線電子標簽，鑒別其信號從而達到身份識別的目的。

由于陳臺溝礦井下生產(chǎn)范圍大、井下作業(yè)點和機械設備多、爆破工作頻繁、生產(chǎn)區(qū)域不斷推進，通信信號平臺需要根據(jù)生產(chǎn)的需求不斷的清理和拓展，根據(jù)實際情況將井下劃分為若干個子區(qū)域，并且為每一個子區(qū)域搭建1臺冗余環(huán)網(wǎng)接入型兩層交換機。各區(qū)域的交換機之間通過單模光纖連接，各個子區(qū)域共同構(gòu)成一個井下主干環(huán)網(wǎng)，主干環(huán)網(wǎng)則通過2臺接入型交換機接入礦山控制中心的核心交換機，從而實現(xiàn)礦山井下通訊網(wǎng)絡與井上礦山局域網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)甚至與廣域網(wǎng)的接通。

根據(jù)井下的實際需要，無線信號覆蓋和網(wǎng)絡通訊的范圍，通過實際測算，一定間距內(nèi)、巷道岔路口或馬頭門信號房等重要監(jiān)測地點選擇合適位置安裝無線基站，通過光纖接入子區(qū)域交換機或其他無線基站，從而構(gòu)成子區(qū)域環(huán)網(wǎng)。

3 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設計

（1）有毒有害氣體及通風系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控功能設計。按照有關要求，在對陳臺溝礦山環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控的需要進行全面了解后，設計了環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控的功能。在主風井的主輔扇位置，需要監(jiān)測風速、風壓、有毒有害氣體、風機開停、溫度等主要環(huán)境和風機指標。在采區(qū)進風口，主要監(jiān)測采區(qū)進風巷道的風速、有毒有害氣體和溫度，控制進入采場的新鮮風流質(zhì)量。在主提升機房，主要監(jiān)測主電機及機房的溫度，監(jiān)控提升電機的工作狀態(tài)和提升機房的環(huán)境溫度。

（2）通風采集分站技術參數(shù)。①測量范圍：0.4m/s～15m/s。②供電電源：本安直流10V～18V。③工作電源：45mA～60mA。④遙控范圍：距離不小于5m，角度不小于120°。⑤顯示方式：三位LED數(shù)碼管顯示風速。⑥輸出接口：RS485/TCP/IP。⑦通信協(xié)議:Modbus-RTU/TCP/IP。⑧基本誤差：0.3m/s。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計

陳臺溝礦井視頻監(jiān)視系統(tǒng)中，視頻監(jiān)視點覆蓋了建設規(guī)范規(guī)定的全部區(qū)域。視頻系統(tǒng)采用視頻服務器+光纖+攝像機+視頻線的架構(gòu)方式，并通過RJ45接口以CAT5雙絞線就近接入無線基站見圖1。

圖1 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

5 地壓監(jiān)測系統(tǒng)設計

（1）地壓監(jiān)測方法及功能設計。地壓活動監(jiān)測系統(tǒng)是安裝在井下綜合通訊平臺上的拓展業(yè)務應用系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器、智能數(shù)據(jù)采集站、通訊控制器等組成。因為監(jiān)測設備的監(jiān)測范圍覆蓋了監(jiān)測點的區(qū)域，并且在監(jiān)測點附近以安裝了無線基站，可直接接入網(wǎng)絡設備，只需增加一個通訊控制器，將數(shù)據(jù)采集站的串口的通訊方式轉(zhuǎn)換成普通網(wǎng)絡的通訊方式。

智能數(shù)據(jù)采集站會按照預先設定的參數(shù)自動完成所連傳感器感知信息的采集、存儲和上傳。

（2）地壓采集分站技術參數(shù)。①測量點數(shù)：CS-16（16點），CS-32（32點）。②兼容性：可兼容國內(nèi)外其他產(chǎn)家生產(chǎn)的振弦傳感器、位移傳感器、編碼型溫度傳感器。③測頻范圍：450Hz～4500Hz。④測溫范圍：-55℃～125℃。⑤通訊方式：RS485/TCP/IP。⑥電源：DC12V。⑦靜態(tài)電流：小于等于15mA。⑧使用環(huán)境溫度-25℃～85℃。

6 人員定位系統(tǒng)設計

（1）人員跟蹤定位技術。本平臺建立的跟蹤定位系統(tǒng)可以記錄并顯示人員上下井的時間、在井下的大概位置、井下工作時長、是否進入了危險或者禁入的區(qū)域、在井下的停留的區(qū)域以及在該區(qū)域內(nèi)停留的時長等等。建立本系統(tǒng)的目的，第一，是為了加強對井下人員的日常安全管理；第二，是為事故發(fā)生后的救援提供參考依據(jù)。

（2）人員跟蹤定位系統(tǒng)總體構(gòu)架。通過本通信平臺上的設置，只需為下井人員配備無線身份識別卡，控制中心只需通過跟蹤定位的軟件便可實現(xiàn)對井下人員的跟蹤定位管理。建立建設跟蹤定位系統(tǒng)的目的是為了掌握井下人員在井下的移動和停留的情況，對目前的地下礦山而言，工作人員需在各個中段活動，為了加強對工作人員在各中段之間移動狀態(tài)的掌控，無線基站位置的選定需考慮中段間人行天井的位置，所以基站需布置在人行天井口的附近。

本跟蹤定位系統(tǒng)的軟件由服務器和客戶端組成，服務器軟件負責讀取井下基站采集的電子標簽信息，并存入數(shù)據(jù)庫中；管理井下的無線基站；管理定位分配信息等。

7 結(jié)束語

目前，我們陳臺溝礦井正在加快腳步的建設中，在建設過程中我們將面臨著不可逾越的“三高”問題。我相信在公司領導的正確指揮下，全體員工齊心協(xié)力的共同苦戰(zhàn)下。堅持項目最優(yōu)、效益最好、投資最佳的原則，一定能將陳臺溝礦建成為國內(nèi)第一的礦山。