時間：2022-04-10 10:54:56
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摘要：
剖析了我國煤礦產業在生產過程中存在的問題，通過概述煤礦生產調度管理系統的構建以及對煤礦生產調度管理系統的構成、功能、應用實例的介紹，對通信技術在我國煤礦生產調度管理系統中的運用前景進行了探析。
關鍵詞：
通信技術；煤礦生產；系統；運用
煤炭在我國國民生產中占據舉足輕重的地位，提高煤炭的生產調度技術管理的水準，成為保障煤炭產業發展的基石。雖然通信技術已經在我國的煤礦生產過程中得到了比較好的應用，但是在整個生產調度管理系統上仍然存在分散性、不連貫、不系統等缺點，不能通過運用通信技術獲取相關生產信息，從根本上解決煤礦生產過程中所衍生的各項問題。因此，目前亟需將通信技術運用于我國煤炭生產調度管理系統中去。
1通信技術在我國煤礦生產調度管理系統中的運用前景探析
據國家安全生產監督管理總局數據顯示，2014年煤礦等重點行業領域安全生產狀況進一步好轉，煤礦事故起數和死亡人數同比分別下降16.3%和14.3%，重特大事故同比分別下降12.5%和10.5%，連續21個多月沒有發生特別重大事故。說明目前我國煤炭安全生產的形式呈現逐年好轉趨勢，但是，當與世界上其他國家的煤炭主產國相比較，我國仍有10倍的差距。深究其原因，一方面，我國煤炭地下開采量占比高達95%之多，小煤礦占比多，災害頻發，另一方面，煤礦生產調度管理系統信息化程度不夠完善[1]。因此，我國亟需利用通信技術實現這一目標。隨著通信技術領域的快速發展，我國社會生產的各個領域都受益良多，我國煤礦生產調度管理中的運用起到不可忽視的作用。在煤礦的安全生產中，煤礦生產調度是核心工作。傳統管理模式中，電話是獲取各種生產動態的主要途徑，日常各資料統計匯總工作是以手工記錄為主，存在著工作瑣碎、信息傳遞不及時、誤差大、記錄方式不統一、不規范等缺點?；谕ㄐ偶夹g構建一個煤炭生產調度管理平臺則可以從根本上杜絕以上問題。
1.1煤炭生產調度管理系統利用VPN構建一個煤炭企業的內部加密網絡，廠礦領導通過對整個VPN網絡的控制來實現整個內部網絡的有效運行[1]。在內部網絡中，各生產部門或者科室是相互連接，相互監督的關系。在煤礦生產過程中，計劃科、安監科、通風調度、綜采隊、掘進隊和其他有關部門通過內部網絡有機地連接起來，實現信息共享，完成生產調度信息的各部門采集，獲取產量、掘進進尺、外運、瓦斯抽采、煤炭洗選、安全情況通報等信息。其通信連接方式如下頁圖1所示[2]。
1.2系統功能簡介
1.2.1實現數據的分布式上傳在保障煤礦日常安全生產、作業人員自身安全上，煤礦重大災害預警技術的研發與推廣具有重要意義[3]。普遍應用于各煤礦安全生產中的瓦斯實時監測、報警與斷電系統等，在預警方面不能及時預警，不能滿足煤礦在生產過程中對安全性的保障。因此，提高煤礦生產的安全性非常迫切。而基于通信技術構建的生產調度系統平臺可以通過檢測，掌握各項安全信息，并匯總上報，以備管理人員及時作出反應。各班次的生產開采情況由采煤隊和掘進隊通過系統本隊組上報數據；生產計劃由生產計劃科組織信息上傳；礦井安全動態、通風情況、瓦斯情況由安監科統計上傳。
1.2.2優化數據統計分析方式按照一定的時間段如日、周、旬、月、年生成煤炭產量、掘進進尺、安全情況等數據，使各生產管理部門及時地掌握各項生產信息，對已經存在的生產問題進行改善，同時也可以根據已有數據，及時對煤礦生產過程進行不斷完善。
1.2.3合理分配各項資源煤礦生產調度管理系統可對作業勞動力，設備、雷管、炸藥的使用進行合理調配，既保障了供應，也實現了節約生產，同時可保障煤礦生產作業的安全性。
1.3煤礦生產調度信息的生成系統平臺可以根據各個單位填報的調度信息日報表，全面系統地顯示出全礦的生產情況，相比傳統的記錄方式而言，查找方便，錯誤率也大大降低[4]。各項數據清晰明了，對于有關部門和領導及時掌握相關的生產信息非常有意義，極大減少了信息處理者的工作量，也有助于對數據的分析和上報。
2利用通信技術構建煤炭生產調度管理系統的應用實例解析
2.1生產管理調度系統中全礦井安全生產信息調用目前，通信技術在全礦井安全生產調度、避險和應急救援中得到較好的運用。如，基于礦井無限傳輸衰減大、發射功率受限制、設備體積小、抗干擾能力強、防護性能好、電氣防爆、電源電壓波動適應能力強等特點，提出多基站礦井移動通信系統網絡結構，礦井移動通信與應急通信系統性能要求和方法，研制成功了基于WIFI的礦井移動通信系統等。這種技術的應用，提高了井下人員與地面溝通聯系，及時解決生產等相關問題。該信息可由安監科進行報送，保障礦井安全信息的及時通報、共享。
2.2生產管理調度系統中井下人員位置的監測通信技術在全礦井安全生產調度中發揮著重要作用，不僅可以防止工作人員靠近危險區域，對事故采取應急救援，而且可以考察作業人員的出勤率等，為煤礦的安全生產調度提供了保障?；贕PS信號無法覆蓋全礦井，以及無線傳輸在礦井巷道的傳輸過程中衰減大等，通信技術已經在煤礦井下人員位置探測系統中得到運用。其技術要求體現在：識別卡與分站之間的無線傳輸距離應大于10m；識別卡位移速度要大于5m/s；識別卡并發數量要大于80個；系統漏讀率要小于10-4；識別卡數量要大于8000個等等。其裝備要求體現在：將分站安置于每個人員出入井口、開采重點區域出入口，以及以下盲巷等限制區域；為了準確監測持卡人員的移動情況，需設置2臺以上的分站或者天線，并且在巷道分支處設置分站或者天線。這種技術的應用可以保障礦井的安全生產，利用生產管理部門和廠礦領導及時跟進人員位置信息，做到人員監管實時監測，心中有數。
2.3通信技術在煤炭安全生產遠程監控系統中的運用目前，在煤礦生產過程中被使用的煤礦供電、排水檢測系統，膠輪車運輸監控系統，軌道運輸監控系統等，充分保障了井下作業人員的人身安全，有效減少和避免了安全事故的發生，在減少事故發生率、生產工人死亡率、百萬噸死亡率等方面發揮著重要作用。各項信息的及時報送提高了生產效率，有助于相關管理人員根據實時信息進行合理判斷和決策，保障廠礦生產的安全進行。
作者：李贊 單位：潞安集團慈林山煤業有限公司夏店煤礦
摘要
平煤股份八礦通信系統是以程控集成平臺為核心，通過對現有通信聯絡系統（有線電話網、無線電話網、擴播電話網、擴音廣播網、人員定位網）、安全監測系統集成，實現了在調度室程控調度操作臺的統一調度指揮，為礦井的安全高效生產提供了有力的通信保障。
關鍵詞
程控電話；擴音電話；程控集成平臺；通信系統
平煤股份八礦作為中國平煤神馬集團主力生產礦井之一，井下設備復雜多樣、點多面廣戰線長，給通信系統的建設和維護造成很大困難。隨著開采范圍的不斷擴大，多工種聯合流水作業程度要求越來越高,加強礦井通信能力和覆蓋范圍、實現科學調度有效協調，成為企業決策者關心的重要問題。
1通信系統
平煤股份八礦通信系統采用KTJ119型礦用數字程控調度系統，支持電話門數720門，配置2臺工業級2048鍵觸摸屏鍵盤，可以實現手機，固話，長途電話的一鍵呼叫，群呼、組呼、電話會議、三方通話等調度功能。配置300路KTA116型礦用電話安全耦合器；使用全通道在線數字錄音系統，對所有調度電話進行實時錄音、回放、擴音、查詢等功能；安裝4×12V100AH免維護蓄電池，實現自動切換，保證斷電后72h內不中斷通話。具備強拆、強插、緊急呼叫、群呼、組呼、多方通話、電話會議、錄音、監聽、轉接中通話、通話中轉接等強大的全網調度功能。平煤股份八礦通信系統包括有線電話、無線電話等通訊方式。八礦擴播電話系統是八礦綜合自動化信息化系統建設的一部分。主要分布在斜巷、皮帶沿線、大巷乘車點井口、綜采工作面等位置，目前為止共計安裝26臺網關，24臺高級話機，6臺程控免提電話、26臺音箱和167臺普通話機（包括采面擴播電話36臺）。主要應用在以下幾個方面：（1）自動化專業調度：目前八礦實現了皮帶、水泵、篩分樓儲裝運的集中控制遠程開車，皮帶調度、篩分樓儲裝運專業調度利用擴播電話能實時與現場溝通，做到統一指揮調度，減少和杜絕因設備故障停車而聯系不到現場巡檢人員的情況。（2）自動化集控：自動化開車過程中，擴播電話起到打點和預警的功能。（3）現場溝通：現場維修、檢修過程中便于溝通交流、協調工作，減少因溝通不暢引起的不必要的麻煩。（4）宣傳、教育和通知：所有擴播電話都集成在一個平臺上，系統可以設定一路或多路擴音電話播音內容和播音時間。通過定時播放新聞、通知和各種規章制度，起到宣傳教育和通知的作用。
2人員定位系統
八礦人員定位系統采用KJ250礦井人員管理系統，具有井下人員實時跟蹤定位、井下員工查詢、員工考勤管理、員工信息管理等功能，能夠對當前井下人員的行程路線進行實時跟蹤定位，實時掌握員工的井下活動、停留時間、分布等情況，對個人、集體的考勤進行詳細查詢、分析和統計。
3“五網合一”的礦井通信系統集成方案
通過前期的建設和完善，八礦的通信系統形成了有線電話網、無線電話網、擴播電話網、擴音廣播網、人員定位網，這“五網”除有線電話網和無線電話網實現互通之外，相互之間都是各自獨立、自成體系，造成資源的重復建設和浪費。為了實現資源的共享，減少礦井通信系統的投入和維護成本，提高礦井通信和調度指揮效率，在充分調研的基礎上，集團公司提出了“五網合一”的礦井通信系統集成方案：以程控調度集成平臺為核心，通過對現有有線電話網、無線電話網、擴播電話網、擴音廣播網、人員定位網的集成，實現各系統之間的相互聯絡和互動；通過對各子網設備的規范和接口的統一，實現“五網”集成后的礦井通信系統設備的集成化管理；通過集成，最大限度的融合現有的通信手段，為礦井安全生產、搶險救援、調度指揮提供安全可靠和集成化的礦井通信系統平臺。但由于八礦人員定位系統的定位卡和基站不具備接收信息的功能，人員定位部分的集成暫不考慮。八礦基于程控集成平臺的煤礦通信系統的建設于2015年7月初正式完成并投入使用。系統主要由程控電話調度臺、程控交換機、SIP服務器、自動應答服務器、VOIP電話網關、程控免提電話等組成。系統通過SIP服務器，實現了無線通訊、擴音廣播、擴播電話的集成，通過VOIP電話網關，實現了不同廠家擴音電話系統的集成，通過自動應答平臺實現了人員定位系統的集成，完成了安全監測系統瓦斯超限自動撥打調度電話的功能。該系統是基于IP語音交換的通信保障系統，系統以調度主控制臺、分控制臺為核心，實現擴播電話系統、擴音廣播系統與調度中心的互聯互通。系統集成了華寧、華洋、大齊等品牌，采用127V供電，每部擴播電話和擴音廣播均安裝有可充電電池，經井上下測試，可充電電池在斷電狀態下，能提供2h的供電，確保系統正常工作。該系統實現了煤礦通信系統的全覆蓋，包括斜巷、皮帶沿線、大巷乘車點井口、綜采工作面、掘進工作面、井底車場、避難硐室、行人巷道、猴車沿線和作業地點等，具有定時廣播、多路廣播、分區廣播、人工呼叫自動廣播、一鍵群呼、自動播放、自主定制預案、錄音等功能，實現分區、分級廣播控制管理等控制功能，并且該系統部署靈活，易于擴展。根據八礦自動化建設的情況和“五網”的現狀，八礦對該系統的功能進行了擴展和應用，把安全監測系統納入到系統中來，實現了瓦斯超限自動撥打電話報警功能，把礦井通信系統與綜合自動化平臺結合起來，實現在綜合自動化平臺內部計算機麥克風與有線電話、無線電話、擴播電話和擴音廣播之間的通訊功能。通過建設和集成，基于程控集成平臺的煤礦通信系統具備如下功能：（1）在程控平臺上增加【小靈通】、【擴音電話】、【VOIP電話】和【緊急呼叫】界面，可通過程控電話調度臺實現對程控電話、小靈通、擴播電話、擴音電話、VOIP電話的統一調度指揮，可通過觸摸屏按鈕或者撥打電話實現對以上四個通訊聯絡系統的直接呼叫；（2）實現了所有通訊設備（有線電話、無線電話、擴音廣播、擴播電話）的區域呼叫和一鍵呼。在緊急情況下,通過程控電話調度臺【緊急呼叫】界面實現對某一區域或全礦井區域內的所有通話設備的區域呼叫或者一鍵呼叫；（3）通過集成和改造，將有線電話、無線電話、擴音廣播、擴播電話融為一體，實現程控電話系統與擴音廣播系統、擴播電話系統的互通，礦井任意一部程控電話都可以與網內的擴音電話進行通訊；（4）采用原有的工業環網，利用網絡電話技術，實現了井下有線電話網的擴展，結合擴音廣播和擴播電話，實現了通信系統在采掘頭面、皮帶、地面煤樓、大巷、斜巷軌道沿線、候車點等人員聚集點的全覆蓋；（5）實現對瓦斯檢測系統數據的監視，當瓦斯達到或超過系統設定的報警值時，自動應答平臺自動撥打調度電話通知報警，調度員可根據情況向對應區域發出指令進行調度指揮；（6）通過建立自動應答平臺，實現了通信系統與綜合自動化信息化平臺的集成，專業調度員在綜合自動化控制平臺上就可以實現麥克風與任意電話的通訊，為綜合調度和高效生產提供了有效的手段。
4結語
平煤股份八礦通過建設、改造和集成，節省了投資，最大限度地利用了現有通信系統的資源，實現了“有線電話網、無線電話網、擴播電話網、擴音廣播網、人員定位網”五網合一，系統利用先進的技術，基于程控集成平臺，實現了煤礦通信系統的擴展和完善，為礦井的安全高效生產提供了有力的保障。
作者：付耀杰 陶建平 李軍鴻 單位：平頂山天安煤業股份有限公司
1煤礦自動化和通信技術的發展歷程
1.1煤礦自動化技術煤礦自動化技術在我國的發展起始于20世紀60年代，繼電器是當時主要的煤礦自動化器件，當時的煤礦自動化也只是簡單的開停與閉鎖控制，而且控制器不但體積龐大，安全性與可行性也很差。20世紀70年代和80年代中期，晶體管與邏輯電路開始的大量出現，它們的出現取代了繼電器成為主要的煤礦自動化控制器件，它們的應用使控制器的體積得到了大幅度的縮小，并且把控制器的功能改進了。80年代末90年代初，開始出現了單片機，由于單片機的運算與控制能力都比較強，晶體管與邏輯集成電路控制系統很快被其取代，單片機成為了自動化控制系統的核心控制單元，這使得煤礦自動化控制系統的安全性與可靠性都得到了大幅度的提升，煤礦自動化控制與檢測系統才真正具有了實用功能。但這個時期形成的煤礦自動化系統還屬于獨立系統，各系統之間不能進行信息交換。簡單的調制方式是其內部信息傳輸的主要方式。直到21世紀初，隨著太網信息網絡技術的發展，實現了煤礦各專用監控系統之間的信息傳輸可以用高速信息網絡來傳輸，總線傳輸技術也逐步成為各專用監控系統內部之間信息傳輸的主要方式，高速信息通道的建立，使煤礦各專用監控子系統的集成與實時監控得到了實現，使煤礦自動化系統的自動化水平躍上了一個新的臺階。
1.2礦井通信煤礦的生產指揮工作要想順利進行，必須要做好礦井通信工作。由于煤礦企業的生產工序較多且作業地點分散，要想用一種通信系統和方式來把全礦覆蓋很難。按使用方式可把礦井通信大致分為固定通信與移動通信，按通信覆蓋區域可把煤礦通信系統分為全礦井通信與局部礦井通信。防爆磁電電話是我國早期主要采用的礦井調度通信方式，隨著時代的發展礦用模擬程控調度通信系統在20世紀80年代開發出來了，90年代時數字程控調度通信系統也開發出來了，這時已經幾乎能滿足礦井調度通信的需求。礦用透地通信系統、礦用泄露通信系統、礦用感應通信系統、礦用載波通信系統、礦用小靈通通信系統以及礦用CD-MA通信系統是礦用移動通信系統的主要形式。其中應急救災時主要用到的通信系統是礦用透地通信系統，局部通信主要用到的通信系統是漏泄通信系統，感應通信系統，礦用載波通信系統，全礦井無線通信主要用到的通信系統是礦用小靈通系統與CDMA通信系統。
2煤礦自動化技術
2.1高速監控網絡工業以太網、專用工業控制網、CEPON網以及MCIP系統是我國目前主要使用的高速監控網絡。其中冗余工業以太網是我國煤礦自動化系統的主要傳輸平臺，很多礦井都在使用。由于專用工業控制網的開放性比較差，在我國只有幾個別的礦井在裝備使用，而礦用CEPON網絡系統是一種新系統，視頻、數據、語音等信息都可以傳輸，其應用前景十分廣闊。
2.2自動化平臺軟件管控軟件和Web服務軟件是自動化平臺軟件的兩種主要形式。管控軟件在控制層的管控服務器內安裝，Web服務軟件在管理層的Web服務器中安裝，它們是煤礦自動化控制的重要實現手段。
2.3局部生產環節自動化礦井局部生產環節自動化大致可以分為：安全監控系統、電力監控系統、水泵自動化系統、調度控制礦井機車系統、礦井數字化工業電視系統、工作面巷道監控中心。
3煤礦通信技術
礦井有線通信主要使用的是礦井程控數字調度通信系統與工作面局部擴音通信系統。隨著礦井大規模應用網絡技術以及IP語音通信技術的逐漸完善，礦井有線通信一個重要的發展方向便是礦井IP調度通信系統。人們還在不斷的探索和研究礦井移動通信技術，礦用透地通信系統、礦用泄漏通信系統、礦用感應通信系統、礦用載波通信系統、礦用小靈通通信系統、礦用CDMA通信系統等等。
4若干技術問題
4.1完善與提高局部生產環節自動化技術已有多種高速監控網絡方案供煤礦自動化控制選擇，影響煤礦自動化正常運行能否實現的一個重要因素已經成為局部生產環節自動化，這主要是由于監控量大、面廣、并且種類繁多是局部生產環節監控系統的主要特點，要想使礦井自動化系統更完善，這就需要各生產廠家不斷完善與提高自身的技術。
4.2開發高強度快速安裝式礦用光纜我國的礦井已經開始廣泛應用光纜，但大巷是其主要應用的地方，而在工作面上的應用技術還不完善，這主要是由于工作面的生產條件更惡劣，易斷是普通礦用光纜的主要特點，一旦這種普通礦用光纜斷裂后很難修復。而工作面液壓支架電液控制系統，頂板監測系統監控的信息量都非常大，要求的信息傳輸速度高，更適合采用光纜傳輸，為了適應礦井未來的發展需求，我們必須開發開發高強度快速安裝式礦用光纜。
4.3煤礦供電安全技術電參數測量以及各種保護功能是目前防爆開關設備等供電設備主要具有的功能，他們一般都缺乏主動分析故障與報警的功能，這就需要我們繼續在這方面加大研究力度，把井下變電所無人值守的整套設備爭取能夠開發出來。
5總結
實現煤礦高效安全開采的關鍵技術之一便是煤礦自動化技術，而礦井通信技術又是煤礦生產指揮必須具備的手段之一，歷經幾代人的努力鉆研，開發出了一系列這方面的產品，并已經被廣泛應用于煤礦企業的安全生產中，但就目前煤礦企業的發展現狀而言，它們還遠遠不能滿足煤礦企業安全高效生產的需求，為了真正滿足這一需求，我們要不斷利用新技術，新手段完善與提高煤礦自動化技術與通信技術，只有這樣才能保證我們煤礦企業的安全、高效生產。
作者：王博翰 單位：陜西陜煤黃陵礦業一號煤礦
1煤礦井下無線通信技術的現狀
1．1TD－SCDMA無線通信技術的應用現狀TD－SCDMA技術是ITU研發出的第三代移動通信空間接口技術。其特點為上下頻段統一，能通過對時隙配置提供無線承載。TD－SCDMA無線通信技術可以支持勻速為8kb／s～2Mb／s的所有3G業務。TD－SCDMA系統采用時分雙工模式，但是由于載波占用的寬帶為1．6MHz，TD－SCDMA系統提供的速率有一定的數據限制。目前，TD－SCDMA礦用通信系統采用BBU＋RRU方式，因沒有辦法直接使用太環網，當某個中間RRU故障會導致整個鏈上的RRU無法工作，維修、擴容比較困難。
1．2WCDMA無線通信技術的應用現狀WCDMA技術與TD－SCDMA都是ITU正式的第三代移動通信空間接口技術規范之一，該無線通信技術集CDMA、FDMA技術優勢于一體，是一種系統容量大、抗干擾能力較強的移動通信技術。WCDMA與TD－SCDMA相比，技術較為成熟，并且發展空間大，在擴頻的基礎上能夠獲得巨大的經濟效益，此外，還支持所有的3G業務。WCDMA作為產業鏈最為成熟的技術，不僅可實現語音通信功能，還能提供高速率數據和圖像傳輸功能。但其成本較高，使得多數煤礦企業望而止步。
2煤礦井下無線通信的技術難題
電磁波在礦井隧道中不能很好地進行傳播這已是公認的事實。一直以來，井下通信的技術難題是制約煤礦安全的重要因素之一，下面將從3個方面進行論述。
2．1巷道的環境條件對電磁波的影響煤礦井下巷道一般比較狹窄，彎曲延伸，存在多個分支，且分布在不同的地下平面。巷道的截面寬度不同，且巷道四周為煤層，粗糙不平。這一特殊的傳播環境對電磁波的傳播特性產生重大影響。電磁波頻率對傳輸的速度有較大的影響，巷道截面尺寸對電磁波傳輸也有影響，截面的尺寸與巷道內電磁波頻率成正比。此外，礦井下有照明線、動力線、鋼軌等縱向導體，這些線路的存在都會對電磁波的傳輸產生一定的影響。
2．2井下環境機電噪聲干擾嚴重如今，井下作業機械化與自動化設備的應用，不可避免地會增加噪聲的強度，但是這一問題并未引起人們的重視。通信技術中，噪聲是衰減和損耗通信質量的又一個重要因素。機械設備的作業一般是24h不停歇，因機械設備自身配置量大，啟動頻繁，所產生的電氣噪聲頻譜較寬。由于信號微弱會導致井下通信困難，噪聲問題是井下移動通信需解決的技術難題。
2．3接收點有用信號十分微弱無線電在井下的傳播可以被看作在一個特定的空間內進行，由于電磁波在傳輸的過程中受到煤巖層及磁導率的影響，因而其傳播速度并不是恒定不變的。煤礦井下的管道由于表面比較粗糙，且分布不均，這些都會對電磁波的傳輸造成影響。對于某個接收點來說，接受機本身信號微弱，在干擾之后很可能接收不到信號，這種特性的存在破壞了有用信號的傳輸，最終導致電磁波傳輸距離減低為數百米，從而使得井下通信非常困難。
3無線通信技術的發展方向———Femtocell技術的運用
Femtocell是根據3G技術發展和無線技術寬帶化發展方向而推出的一種低功率、超小型化的移動基站。它的運用在一定程度上提高了煤礦井下的安全性。Femtocell通過IP協議將用戶最先具備的ADSL／LAN寬帶進行線路連接，遠端由專用網關實現從IP網到無線網的連接，具備安裝便捷、能夠自動配置、直接使用的優點。
3．1Femtocell的技術優勢Femtocell技術的運用能夠最大范圍地覆蓋宏小區不能覆蓋的地方，可以減少來自宏小區基站的高功率開銷并提高宏小區基站的性能。此外，輻射更低，手機電池也更耐用，這些優勢都優于其他無線通信技術。當前在煤礦企業中，設備供應商主要是將NodeB和RNC功能集成于一個接入設備的扁平化架構，由于Femtocell網關的接口是Iu接口，扁平化架構可以將SGSN／GGSN功能集成于Femtocell接入設備，其技術優勢在于符合下一代移動網絡的發展趨勢，并在減少節點時提高網絡的可靠性。
3．2Femtocell的系統優勢Femtocell技術采用的是小型化設備，可以隨時使用，并能夠維護系統安全，增強靈活性。系統內部采用電信級標準設計，確保系統的穩定可靠性，無線通信能夠共享技術的應用，使系統的穩定性及可靠性大大提高，并能夠滿足設備的資源需求。Femtocell系統設備運營均衡，工作狀態較為穩定。此外，Femtocell技術系統的運用采用的是國際通用的通信標準設計，設備可與終端設備兼容，并能夠與多家主流設備的制造商生產的用戶交換機進行交換。
4結語
無線通信技術的應用極大地實現了地面對井下作業的監測和管理，能夠有效地保障井下作業的安全。就無線通信技術在井下使用的現狀而言，無線技術與自動化系統的深度融合還存在一定的發展空間，因而，應當不斷研究和實踐，使其更好地應用在煤礦行業中。
作者：劉慶偉單位：中國神華神東煤炭集團錦界煤礦管理處
一、煤礦井下調度管理存在的問題
分析當前的煤礦生產調度系統，在運行過程中，存在以下幾個方面的問題：第一，調度系統的工作效率較低，針對現有的煤礦生產調度系統，受技術條件的限制，煤礦企業還不能充分利用現代的網絡技術來加強煤礦生產調度管理系統的建設，導致出現界面不友好、無法實時查看信息，用戶操作困難，數據管理分散的現象，甚至調度管理中的信息出現重復記錄的現象。在煤礦生產中，由于煤礦生產調度管理系統僅限于指揮部門使用，在沒有對調度信息進行科學管理的基礎上調度部門所獲得的信息是不能被其他部門使用的，信息缺乏共享性，致使調度管理系統的使用效率低下。第二，缺乏完善的信息統計功能，由于調度信息缺乏共享性，這就給煤礦井下安全生產的決策分析帶來了一定的困難，例如在某個時間段內生產事故等情況不能及時得到統計和處理，其嚴重影響了系統在煤礦安全生產中組織和協調作用的發揮，進而影響了煤礦井下的安全生產。第三，無法實現對生產調度臺賬和報表的實時生成，在煤礦生產調度管理系統中，雖然實現了基礎數據的管理功能，但是，在調度管理系統中還沒有真正實現實時生產報表的功能。在生產過程中，生產調度臺賬和報表的實時生產不僅可以起到統計作用，也可以起到組織和協調作用，其中，生產調度日報、煤礦井下生產值班情況表及掘進工作面調度記錄等報表可以很直觀的對煤礦生產進行科學決策分析。第四，無法實現動態查看功能，由于圖形信息管理功能不全面，在現有的調度管理信息系統中，其只能實現經驗的圖形管理，而實時生成的動態圖形在現有的調度管理系統中不能得到充分體現。在調度管理信息系統中，若采用無小型化網絡設備，不僅成本高，設備體重大，也不具有支持數據業務的功能，因此，采用無線通信技術與安全生產管理調度系統，其可以有效滿足煤礦井下安全生產的需求。
二、建立基于TD-SCDM無線通信的調度管理系統
隨著計算機網絡技術的發展，通信技術的應用已受到了社會各界的廣泛關注，相應的網絡平臺經歷了終端主機方式到服務器方式的演變。并且在信息數據收集、存儲和處理上，也從封閉式逐步走向開放時。由此可知，通信技術的轉變，促進了我國社會經濟的發展。在科學技術不斷發展的今天，井下越來越多的電力設備、調度中心的信息資源共享及工作流程優化的要求，為了有效滿足煤礦井下的安全生產要求，建立基于通信技術的調度管理系統，不僅可以確保煤礦安全生產，同時也是促進煤礦企業經濟可持續發展的重要保證。由于煤礦生產調度系統在煤礦井下安全生產中發揮著不可替代的作用，因此，利用通信技術來建立煤礦生產調度管理系統，規范煤礦生產的調度管理，減少指揮人員的工作負擔，從而提高工作效率和精確度。
針對當前煤礦生產調度管理系統存在的問題，在建設調度管理信息系統中，首先應借鑒國內外比較先進的煤礦生產調度管理信息系統進行分析、研究，結合煤礦企業內部的具體生產情況和實際需求進行分析，將兩者有效結合，采用TD-SCDM無線通信技術，并結合煤礦企業現有的信息化平臺，提供語音、視頻、數據一體的網絡平臺，如圖1所示，通過利用通信技術與調度管理信息系統連接，其可以及時對井下生產進行指揮，同時也可以及時進行緊急情況的處理。采用TD-SCDM礦用無線通信與煤礦生產調度系統，其主要有以下特點：第一，具有先進的無線管理功能，通過搭載無線視頻監控和人員定位等數字化建設，指揮調度人員只需要通過語音、視頻進行調度或召開會議，則可以進行通信與管理；第二，信息收集與分析功能，對掘進隊的生產數據及井下各個環節的安全生產情況等基礎資料進行收集，按照年、月、日對煤炭生產產量及安全情況進行統計分析，實現信息共享，及時地、有效地解決煤礦生產中的實際問題；第三，資源合理分配功能，根據煤礦企業內部的具體情況和煤炭生產需要合理分配勞動力，對機電設備、配件、雷管等進行檢查；第四，數據資料存儲、查詢功能，對收集到的生產數據及相關資料以超文本的形式存在，從而實現規范化的煤礦安全生產；第五，可靠的冗余功能，煤礦生產調度系統支持單板、設備、網絡級等三級冗余能力，在煤礦生產中，若某一環節或節點發生故障，調度管理信息系統將會自動進行主設備的倒換，以保證整合系統的正常運行；第六，漫游功能，利用無線通信技術在煤礦井上設置多個基站，實現多點漫游和無縫卻換的功能，這樣系統不僅可以實時對煤礦井下的生產進行監測，也可以對各個基站的指揮調度人員進行網絡級調度和漫游調度，該系統支持全局錄音功能；第七，多級調度功能，指揮調度人員只需權限設置，則可以實現上級調度臺對下級調度臺的調度，同時總調度臺可以對各分調度臺進行調度，建設全網多級調度管理信息系統，以滿足對多用戶管理的需求。
三、結束語
煤礦井下生產是一項具有危險性、施工環境惡劣的工程，為了實現煤礦井下的安全生產，建設煤礦生產調度管理信息系統是非常重要的。通過加強信息化建設，建立生產調度管理信息系統，使調度生產管理信息系統在煤礦生產中起到組織、協調和指揮的作用，以保證煤礦安全生產，以促進煤礦企業的可持續發展。
作者：劉濤單位：神華神東煤炭集團開拓準備中心生產指揮中心
一、WiFi技術下的煤礦井下應急救援無線通信系統設計
所謂WiFi，其實就是一種現代化短距離無線網絡傳輸技術，可以在一定范圍內接入互聯網的無線電信號，也屬于一種無線相容認證。WiFi其實是由WECA（無線以太網相容聯盟）宣傳的業界術語。在迅猛發展的無線通信技術中，尤其是相繼出現的IEEE802,11g，IEEE802.11A等標準，WiFi逐漸成為IEEE802.11標準系統稱謂。其應急救援無線通信系統的主要組成部分，也就是其無線通信信道，通過計算機上的WIFI鏈路中心節點FFD1，就可以把救援人員的控制命令進行發送，直接發送到小車上的RFD采集終端。借助于WIFI技術的自組網功能，其新投放的節點會在其2個節點通信距離大于通信范圍之后，直接在WIFI網絡中加入，并成為其中間路由節點，通常對其通信鏈路產生延伸作用，對其正常運行提供有效保證。之后會繼續將一些其他節點進行投放，在對其鏈路進行建立過程中，其救援前端的各種參數也會通過采集終端進行傳送，救援中心就可以依照這些參數，對其具體的救援工作進行合理的安排。
(一)煤礦急救通信結構在煤礦井下發生災害的時候，就需要立即將井下電力供應全部切斷，其災害現場環境具有一定的復雜性，所以，就結構而言，救援通信系統的構建主要包括井下指揮中心、無線救援通信系統以及地面指揮中心3部分。具體救援系統結構見圖1，個人終端、井下指揮中心與中繼臺共同組成煤礦井下無線救援通信系統。就無線網絡通信技術而言，煤礦急救通信結構屬于無線與有線通信共同結合的緊急救援系統。因為煤礦井下有著非常特殊的巷道結構，在具有局限性空間中進行無線信號的傳輸，所傳輸的距離接近地面。所以在進行個人終端設計時，通過功放模塊的增加來加大無線網絡傳輸距離。此外，在井下指揮中心與個人終端間，依照現場需要，添置中繼臺。
(二)井下個人終端設計在煤礦井下，語音模塊、環境參數采集模塊、圖像采集模塊、液晶顯示模塊、WiFi模塊、鍵盤輸入模塊、MCU處理模塊以及無線功放模塊等共同組成個人終端硬件。而且在國際國內市場中圖像采集模塊、語音模塊、液晶顯示模塊以及鍵盤輸入模塊等都部件都比較成熟，無需獨立性研究與開發；我院已研發出環境參數采集模塊，而且在設計時，不必對MCU進行單獨性使用。WIFi模塊以串口方式對煤礦井下環境采集參數信息進行讀取，采用G-SPI，即SPI方式與凸顯采集、語音模塊進行通信。采用GPIO中的IO接口與液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊進行連接，采用RX、TX管腳與無線功放模塊進行連接。具體設計圖如圖2所示。
(三)中繼臺設計在井下指揮中心與個人終端之間進行中繼通道的構建是中繼臺的主要作用，使其通信距離得以延長，中繼臺通過雙WIFI芯片，定向天線與雙功放方案，通過定向天線能夠使其通信距離得以延長。具體中繼臺設計圖如圖3所示。
(四)監測監控系統設計煤礦井下所采用的傳感器，例如CH4、O2、溫度以及CO等，其目前所采用的全部都是頻率信號輸出，通常是在200～1000Hz，其系統均需要先把各種傳感器全部都接入到監控分站，隨后通過監控分站向地面中心站進行傳送，其不但會對設備成本進行增加，同時在其數據傳輸過程中，如果距離超過2KM，就會受到電磁干擾，增加系統的不穩定因素。所以說在其傳感器之中加上WIFI模塊，將之中的數據在WIFI網絡中進行接入，這樣其數據就可以采用WIFI的形式進行發送，同時也能夠通過光纖環網進行發送。
(五)移動數字視頻設計目前在煤礦井下其監控系統即為在特定位置所安裝的攝像儀，那么針對這一情況，如果是采用WIFI方式則可以對其有效性進行切實提高。比如說膠帶巡檢攝像儀的應用，就必須要借助于移動視頻視頻進行實現。其視頻圖像傳輸無線化對傳統同軸電纜、光纖圖像監視受限制等等進行了突破，其靈活性以及便利性更高。其中WIFI寬帶最高能夠達到300Mbit/s，其在高碼流、高寬帶以及高畫質的音視頻中非常適用，同時還具有超強的抗干擾和抗衰落能力，其可以對視頻傳輸鏈路進行有效滿足。
二、結語
在WIFI技術的煤礦井下應急救援無線通信系統中，采用此設計方案，能夠保證通信距離在5KM。而且此系統在目前依舊處于安標送審狀態?；赪IFI技術可用于各類型的煤礦井下災害救援工作。研究與開發煤礦安全監控始終受到國家鼓勵與支持，我國煤礦安全生產標準與規程中明確提出煤礦一定要有充足安全裝備。所以，基于WIFI技術必會得到政府的鼓勵與支持。
作者：姜文峰單位：天地（常州）自動化股份有限公司
1我國井下通信方式
多年以來，對于井下無線通信技術，國內外進行了許多試驗。雖然研制出了一些井下通信設備，效果卻不理想，因此井下通信較地面通信發展緩慢。與發達國家相比，中國的煤炭工業信息化水平低，裝備制造技術還很落后。20世紀90年代，我國開始組建煤礦井下計算機管理系統，提出礦井生產自動化系統與管理系統相連接，從而實現資源共享的信息系統集成設想。
1.1低頻導引通信
低頻導引通信工作在低頻段通常只有幾百千赫茲，其傳輸媒介為同軸電纜。每隔數百米需在電纜上布置一個輻射器，從而電波向電纜內外輻射，最終實現煤礦井下通信的目的。通常情況下低頻導引通信信號覆蓋范圍為1km左右，在加接中繼器的基礎上，通信范圍可進一步擴大。優點:低頻導引通信系統造價低且簡單實用。由于頻率低、電纜的傳輸損耗小(2～4dB/km)，故信號傳輸距離大。缺點:由于低頻處人為噪聲很強，數據誤碼率高，可靠性低;波長較大，導致天線收發信號效率低下，同時由于井下巷道的限制，所以天線規格就受到限制;且低頻導引通信為模擬通信方式，由于其頻率低，故不適合高速數據通信方式。
1.2動力線載波通信
動力線載波通信方式作為一種較早應用于井下的通信方式，在煤礦井下控制、語音及信號監測等方面都有廣泛應用。其原理是利用礦井機車架空線或動力電纜作為信道，將語音信號調成頻率為數萬赫茲的載波通過信道進行信號傳輸。優點:使用簡單方便，借助于已有的電纜或者機車架空線，無需鋪設專用線路，是煤礦早期實現電機車移動調度通信的主要手段。缺點:煤礦井下機車架空線及動力電纜分支較多，且由于各種機電設備的頻繁啟動，不易使信道參數保持信號傳送需要的穩定狀態，且架空線及動力電纜載波頻率相對較低，架空線及動力電纜的傳輸阻抗不易與通信機匹配。
1.3井下光纖通信技術
井下光纖通信技術是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。目前井下光纖通信技術已在不同領域發揮作用，在監測監控系統中，光纖是僅次于語音通信的較為理想的高速信道。優點:其容量大、中繼距離遠、防爆性能好、抗干擾能力強。缺點:質地脆，機械強度差，不適于井下特殊的工作環境;光纖光纜的彎曲半徑不能過小，在安裝過程中需要專業技術人員指導。
1.4感應通信技術
感應通信是以普通金屬導體為媒介，通過移動電臺與普通導體間的靜電耦合、電磁感應的方式實現通信的目的。具體做法是通過架設專用感應線或利用巷道內已有的導體(如電纜、管道、軌道等)進行導波的通信方式。由于它自身與無線電相似，人們又把這種通信方式稱為“感應無線電”，其通信方式與普通電臺十分相似。優點:價格低廉、構成簡單、無需中繼器且感應線敷設簡便。缺點:感應通信方式選擇較低傳輸頻率來減小傳輸衰減，但井下通信在低頻段的噪音較大，所以通信噪聲大，質量不高;井下感應線一般敷設在巷道壁旁，會使感應信號發生較大損耗，從而影響實際傳輸距離。
1.5漏泄通信技術
漏泄通信技術的基本原理是人為地在同軸電纜的外導體開孔、開槽或采用疏織的方式破壞外導體的完整性，在巷道中起天線的作用，實現移動基站或電臺之間的可逆耦合，達到較好的通信質量。具體做法為巷道中架設同軸電纜，等間距在電纜上開槽孔，槽孔周圍可形成連續電磁波漏泄信號場，當無線電信號在開槽孔電纜上傳輸時，信號既可軸向傳播，又能沿徑向產生電磁波漏泄場漏泄信號場。優點:傳輸媒介為電纜，傳輸質量高、抗干擾能力強、工作頻率高、頻帶寬、容量大，可滿足井下無線式的數據、圖像、話音的傳輸。缺點:災變事故發生時漏泄電纜可能被擠壓發生變形、斷裂、短路及中繼放大器的損壞都會造成系統的損壞，影響通信安全;在條件惡劣的采掘工作面及掘進頭等地，無法架設電纜。
2國外井下通信方式
與國內相比，國外發達國家礦井通信技術起步早、發展快，現場監控系統體系結構相對成熟，已經在安全、生產監控領域得到廣泛應用。
2.1礦用小靈通
礦用小靈通是針對井下作業環境和安全作業要求研制的一種無線調度通信系統。能實現有線、無線使用者的調度功能，井下手機與手機，地面與井下手機，調度電話與井下手機，地面固定電話與井下手機間均能夠實現雙向通話，還能根據實際需要對無線及固定用戶進行統一編號、混合組網。美國UT斯達康公司于1995年率先設計制造了礦用小靈通通信系統，能實現礦區移動通信網與公眾移動通信網的匯接聯網，實現了礦區移動用戶、固定用戶的統一調度和指揮。
2.2分布式天線
分布式天線系統(DAS:DistributedAntennaSys-tem)是一個由分布于某個建筑物內、專門用于提供無線室內覆蓋的多個天線組成的網絡。這種系統既可以是有源系統，也可以是無源系統。一個無源DAS系統是一個由同軸電纜、耦合器和功分器(用于將RF信號分配給建筑物內的各個天線)組成的網絡。無源DAS系統使用的是漏泄同軸電纜，而不是離散天線。使用漏泄同軸電纜還是使用離散天線通常取決于建筑結構和安裝條件。加拿大最先將分布式天線系統應用到井下移動通信服務，采用無線電調制/解調技術原理，工作頻段設置在851－891MHz(基站發)和700－825MHz(基站收)，將天線布置在巷道中并以一定的間隔距離周期地排列，工作頻率為800MHz左右，利于電磁波在巷道中的傳播。此種通信方式適用于較長直巷道的礦井，對于拐彎巷道多的礦井，則存在著通信盲區等問題。
2.3透地通信方式
NicolaTesla在1899年就提出采用極低頻(ELF)電磁波，通過大地作為介質進行通信的假想，這是透地通信的最早理論構想。2006年，美國研究人員提出了透地語音通信系統，構建了雙路語音透地模型，提出了電磁干擾的容許性、限制的要求和透地深度范圍。國外研發的井下無線通信與急救系統(PED)是目前最先進的透地通信系統，已應用于井下急救。
3結語
在煤礦井下安全避險系統中，通信系統是不可或缺的六大系統之一，是礦井生產調度、安全避險和應急救援的重要工具。與國外相比我國井下移動通信系統及設備抗災能力弱，在發生特大災害后井下通信設施失效，無法與井下工人取得聯系，影響救援速度。井下通信是目前都在研究的課題，如中國礦業大學徐釗教授、山東科技大學李恒文教授，堅信通過研究人員的不懈努力，更多高效的通信方式將廣泛應用于礦井井下通信。
作者：王岳斌單位：潞安環能股份公司五陽煤礦
1井下通信的要求
1．1井下通信功能上的多樣性
1)礦井生產調度人員在礦井通信系統中應擁有相對的優先權，擁有群呼、選呼、強插、錄音等功能，目的是及時指揮井下人員在災變時撤離到安全區域內;在某些關鍵通信點上需具備自動報警、雙向報警及緊急呼叫的功能，同時提高通信設備應變能力。2)井下通信設備所處巷道狹長且環境潮濕，因此要求井下通信系統須具備適應惡劣環境的能力，且井下通信系統中的故障設備不影響其余非故障設備的正常工作。3)煤礦井下工作環境時常變動，隨著井下通信設備可靠性的完善、成本的降低、通信質量的提高，礦井移動通信系統將承擔主要救災通信與生產調度的任務，故要求井下通信系統的信道容量足夠大。
1．2井下通信系統性能上的要求
1)在井下通信系統自身的通信效果比較理想的基礎上，井下通信設備要適應井下惡劣環境、滿足礦井動態生產的要求。同時，井下通信設備自身運行過程不會對安全生產造成不良影響。2)井下通信系統需滿足系統結構簡單、通信設備移動方便，能適應采掘工作面等通信區域的變化，能在相關區域快捷、迅速地建立井下通信系統。3)井下用電設備較多，電磁輻射隨著用電設備的頻繁啟動而大量產生，這對井下通信質量產生較大的影響。因此要求在井下運行的通信設備必須能適應較差的信道條件且擁有較強的抗干擾能力。
1．3井下通信安全上的要求
1)煤礦井下空氣中含較多煤塵和可燃性氣體，極易發生礦井煤塵及瓦斯爆炸事故。故要求構成井下通信系統的電氣設備、通信設備擁有本質安全型級別的防爆功能。2)煤礦井下電源負荷大，電壓波動一般在額定電壓的75%～100%之間，波動范圍大，因此要求井下通信設備所用電源擁有較強適應電壓波動的能力，一旦發生事故，井下電網遭到破壞，要求備用電源應維持不小于24h的正常工作。
2我國井下通信方式
多年以來，對于井下無線通信技術，國內外進行了許多試驗。雖然研制出了一些井下通信設備，效果卻不理想，因此井下通信較地面通信發展緩慢。與發達國家相比，中國的煤炭工業信息化水平低，裝備制造技術還很落后。20世紀90年代，我國開始組建煤礦井下計算機管理系統，提出礦井生產自動化系統與管理系統相連接，從而實現資源共享的信息系統集成設想。
2．1低頻導引通信低頻導引通信工作在低頻段通常只有幾百千赫茲，其傳輸媒介為同軸電纜。每隔數百米需在電纜上布置一個輻射器，從而電波向電纜內外輻射，最終實現煤礦井下通信的目的。通常情況下低頻導引通信信號覆蓋范圍為1km左右，在加接中繼器的基礎上，通信范圍可進一步擴大。優點:低頻導引通信系統造價低且簡單實用。由于頻率低、電纜的傳輸損耗小(2～4dB/km)，故信號傳輸距離大。缺點:由于低頻處人為噪聲很強，數據誤碼率高，可靠性低;波長較大，導致天線收發信號效率低下，同時由于井下巷道的限制，所以天線規格就受到限制;且低頻導引通信為模擬通信方式，由于其頻率低，故不適合高速數據通信方式。
2．2動力線載波通信動力線載波通信方式作為一種較早應用于井下的通信方式，在煤礦井下控制、語音及信號監測等方面都有廣泛應用。其原理是利用礦井機車架空線或動力電纜作為信道，將語音信號調成頻率為數萬赫茲的載波通過信道進行信號傳輸。優點:使用簡單方便，借助于已有的電纜或者機車架空線，無需鋪設專用線路，是煤礦早期實現電機車移動調度通信的主要手段。缺點:煤礦井下機車架空線及動力電纜分支較多，且由于各種機電設備的頻繁啟動，不易使信道參數保持信號傳送需要的穩定狀態，且架空線及動力電纜載波頻率相對較低，架空線及動力電纜的傳輸阻抗不易與通信機匹配。
2．3井下光纖通信技術井下光纖通信技術是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。目前井下光纖通信技術已在不同領域發揮作用，在監測監控系統中，光纖是僅次于語音通信的較為理想的高速信道。優點:其容量大、中繼距離遠、防爆性能好、抗干擾能力強。缺點:質地脆，機械強度差，不適于井下特殊的工作環境;光纖光纜的彎曲半徑不能過小，在安裝過程中需要專業技術人員指導。
2．4感應通信技術感應通信是以普通金屬導體為媒介，通過移動電臺與普通導體間的靜電耦合、電磁感應的方式實現通信的目的。具體做法是通過架設專用感應線或利用巷道內已有的導體(如電纜、管道、軌道等)進行導波的通信方式。由于它自身與無線電相似，人們又把這種通信方式稱為“感應無線電”，其通信方式與普通電臺十分相似。優點:價格低廉、構成簡單、無需中繼器且感應線敷設簡便。缺點:感應通信方式選擇較低傳輸頻率來減小傳輸衰減，但井下通信在低頻段的噪音較大，所以通信噪聲大，質量不高;井下感應線一般敷設在巷道壁旁，會使感應信號發生較大損耗，從而影響實際傳輸距離。
2．5漏泄通信技術漏泄通信技術的基本原理是人為地在同軸電纜的外導體開孔、開槽或采用疏織的方式破壞外導體的完整性，在巷道中起天線的作用，實現移動基站或電臺之間的可逆耦合，達到較好的通信質量。具體做法為巷道中架設同軸電纜，等間距在電纜上開槽孔，槽孔周圍可形成連續電磁波漏泄信號場，當無線電信號在開槽孔電纜上傳輸時，信號既可軸向傳播，又能沿徑向產生電磁波漏泄場漏泄信號場。優點:傳輸媒介為電纜，傳輸質量高、抗干擾能力強、工作頻率高、頻帶寬、容量大，可滿足井下無線式的數據、圖像、話音的傳輸。缺點:災變事故發生時漏泄電纜可能被擠壓發生變形、斷裂、短路及中繼放大器的損壞都會造成系統的損壞，影響通信安全;在條件惡劣的采掘工作面及掘進頭等地，無法架設電纜。
3國外井下通信方式
與國內相比，國外發達國家礦井通信技術起步早、發展快，現場監控系統體系結構相對成熟，已經在安全、生產監控領域得到廣泛應用。
3．1礦用小靈通礦用小靈通是針對井下作業環境和安全作業要求研制的一種無線調度通信系統。能實現有線、無線使用者的調度功能，井下手機與手機，地面與井下手機，調度電話與井下手機，地面固定電話與井下手機間均能夠實現雙向通話，還能根據實際需要對無線及固定用戶進行統一編號、混合組網。美國UT斯達康公司于1995年率先設計制造了礦用小靈通通信系統，能實現礦區移動通信網與公眾移動通信網的匯接聯網，實現了礦區移動用戶、固定用戶的統一調度和指揮。
3．2分布式天線分布式天線系統(DAS:DistributedAntennaSys-tem)是一個由分布于某個建筑物內、專門用于提供無線室內覆蓋的多個天線組成的網絡。這種系統既可以是有源系統，也可以是無源系統。一個無源DAS系統是一個由同軸電纜、耦合器和功分器(用于將RF信號分配給建筑物內的各個天線)組成的網絡。無源DAS系統使用的是漏泄同軸電纜，而不是離散天線。使用漏泄同軸電纜還是使用離散天線通常取決于建筑結構和安裝條件。加拿大最先將分布式天線系統應用到井下移動通信服務，采用無線電調制/解調技術原理，工作頻段設置在851－891MHz(基站發)和700－825MHz(基站收)，將天線布置在巷道中并以一定的間隔距離周期地排列，工作頻率為800MHz左右，利于電磁波在巷道中的傳播。此種通信方式適用于較長直巷道的礦井，對于拐彎巷道多的礦井，則存在著通信盲區等問題。
3．3透地通信方式NicolaTesla在1899年就提出采用極低頻(ELF)電磁波，通過大地作為介質進行通信的假想，這是透地通信的最早理論構想。2006年，美國研究人員提出了透地語音通信系統，構建了雙路語音透地模型，提出了電磁干擾的容許性、限制的要求和透地深度范圍。國外研發的井下無線通信與急救系統(PED)是目前最先進的透地通信系統，已應用于井下急救。
4結語
在煤礦井下安全避險系統中，通信系統是不可或缺的六大系統之一，是礦井生產調度、安全避險和應急救援的重要工具。與國外相比我國井下移動通信系統及設備抗災能力弱，在發生特大災害后井下通信設施失效，無法與井下工人取得聯系，影響救援速度。井下通信是目前都在研究的課題，如中國礦業大學徐釗教授、山東科技大學李恒文教授，堅信通過研究人員的不懈努力，更多高效的通信方式將廣泛應用于礦井井下通信。
作者：王岳斌單位：潞安環能股份公司五陽煤礦
本文作者：于長波單位：河北能源職業技術學院
我國煤礦領域無線通信市場近年來得到迅猛發展，專網無線通信技術得到極大發揮，涌現出各種新式通訊工具如：WiFi無線局域網、數宇無線對講、PHS小靈通、SCDMA大靈通，當前最新技術產品為NGP技術。廣大煤礦企業如何選擇適合的通訊工具成為一項重要課題，文中對比分析了煤礦企業目前已應用的通信技術的特點。
1應用在煤炭企業的通信技術
1.1PHS技術
又稱礦井小靈通，是全球四大移動通信標準（GSM/CDMA/3G/PHS）之一，有國家電信公網商用運營的經歷，符合國際電信聯盟標準，是目前井下無線通訊的主要應用產品之一。該系統的結構設計上采用一體化，廣泛應用了大量硬件技術像FPGA、DSP。該系統的軟件是基于模塊化開發的，它的控制體系采用逐級分布。系統的配置非常靈活，用戶可根據需要靈活調整業務功能和系統容量，這都是歸功于該系統的數據驅動技術。該系統的另一特點是能夠統一指揮和調度礦區內的固定和移動用戶，實現公眾通信移動網絡和礦區通信移動網絡相連接。
1.2SCDMA技術
也就是所說的礦區大靈通，這項技術在通信行業里屬于邊緣技術，因為它不符合國際電信聯盟標準，所以沒有得到大規模的應用。從技術層面來看，該技術在煤礦行業應用存在以下局限：第一，該技術覆蓋礦井坑道的通信方式是泄露電纜，這樣做是為了大蜂窩基站不用在井下多點安裝分布網絡，盡管節約成本，但信號衰減很大，影響通訊質量；第二，整個礦井僅設一個或幾個定點放置的大功率基站，限制了手機定位，無線通訊依賴性強。
1.3礦井無線數宇對講
此項產品成熟性較高，配套設備及產品產業鏈完善，在傳統企業專網無線通信市場中應用廣泛，可靠、實用、價位適當，礦井通信領域使用歷史較長，但這種技術受到手持機點對點或點對多點、一播通信方式限制，應用范圍較窄，主要缺憾在于：（1）沒辦法實現一部手機全雙工的保密通信，企業大規模的組網無法實現（;2）很難實現電信公網和企業原有的固話交換之間的相互通聯；（3）業務信道不足、覆蓋面積窄、通話安全性低、手持機功率大等。
1.4WIFI（礦井無線局域網）
WIFI(WirelessFidelity）技術，屬短距無線寬帶數據傳輸，屬于國際電信聯盟ITU，為非移動無線寬帶數據通信，不支持無線語音業務和移動數據傳輸，主要應用于無線網片和無線網橋。該技術存在如下技術劣勢：（1）缺乏語音壓縮算法，只能進行數據壓縮傳輸計算，通話最失真；（2）手機跨基站移動通話常掉線，通訊只能在本基站下進行；（3）每部手機在不恒定的空口無線業務信道帶寬的環境下很難保證正常通話。WIFI技術在煤礦企業的光纖環網對接和綜合自動化監控數據的傳輸以及多個網絡合并的網關等通信設備中應用非常廣泛，這是因為該技術以太網傳輸和寬帶數據接入功能非常強大，所以適合在煤礦開展寬帶數據通信。
1.5第四代移動通信技術（NGP）
NGP技術具備礦井小靈通通話音質好的特性，同時也能發揮WIFI技術中的數據傳輸優勢，通過國際電信聯盟ITU的標準認證。該技術能夠提供質量好、速率高的多媒體服務。在煤礦系統，這項技術的作用得到了極大發揮，能夠滿足礦井監控、工作人員的位置定位、提供高質量的通訊等要求，尤其是它的并網傳輸能力，降低了礦井工作中網絡通信的成本。將5種技術具體指標進行對比，見表1。
2當前煤礦各種無線通訊技術發展趨勢
2.1PHS技術
礦井小靈通是當前煤礦通信領域應用最廣的無線通信系統，近500家企業采用，具備強大技術優勢，如語音通話質最好、移動切換呼通率高、組網通信規范嚴格等。2011年，小靈通的原有頻段將讓給3G組網。
分析如下：（1）PHS基站和手機功率小，屬于無線微蜂窩通信體制，基站對3G的網絡通信影響不大。（2）該技術基站通過自動調整可以確保完成在線通話手機的信道頻點無縫實時切換，能夠實現動態選擇質量最好的頻點重新進行業務信道分配。（3）一些商用3G網絡建設較成熟的國家，當地PHS和與DECT系統均能實現與3G網絡兼容并網，因此可借鑒其先進經驗。（4）礦井小靈通通信主要集中在礦井下，對地面3G網絡信號不產生干擾；且國家無線電管理委員不限制20mW以下的無線微蜂窩通信，因此當前礦井普遍采用小靈通在礦井通信中是比較可行的。
2.2WiFi無線局域網技術
WiFi技術系統因其部署和調度的強大優勢，正在逐步取代PHS技術。在該技術支持下，礦井工作人員在同一個平臺上，可以同時完成無線和有線網絡通信，網絡接入十分便利，井上、下網絡通訊可輕松完成。
2.3NGP移動通信技術
NGP技術系統較其他通信技術節約電纜，更具備其他技術難以實現的人員定位功能，還能進行自動監控井下作業，它獨特的多媒體技術支持奠定了礦井多網合一無線通訊的技術基礎；該技術的新通信協議可以實現即時精確的定位和上傳定位信息，是真正的移動生產調度系統，基站接收靈敏度和井下直線通信距離比傳統礦井小靈通更遠，具有寬帶視頻接入和窄帶串口數據采集監測分控功能；使用NGP技術的同時，PHS與3G頻段不發生沖突，因此小靈通業務可以在該技術系統下繼續使用。
3結語
新的通信技術和協議在不斷更新和升級，但傳統的PHS由于有悠久的運營歷史，尤其在中國，該技術特點和產品優勢非常明顯。隨著煤礦礦井通信要求的提高，新的通信技術如新一代PHS通信技術如NGP和WiFi技術等，將逐步改進和升級原有的通信技術系統，為煤礦通信領域提供更加精準和高質量的通信服務。
摘要：將電子視頻監控技術應用在煤礦安全生產監控中，可以極大提升煤礦的生產安全性。筆者針對視頻監控的主要形式、視頻監控在煤礦生產中的應用及發展趨勢開展詳細的探討，希望通過相關介紹，煤礦企業能夠進一步加強對電子監控技術的研究及應用，確保煤礦生產的安全性。
關鍵詞：視頻監控；煤礦；生產安全
將視頻監控技術運用在煤礦安全生產中，可以有效保證生產的安全，視頻監控技術是指利用信息交換、集中及共享等操作，實現將多個功能完善且獨立的系統綜合為有機的整體，實現系統維護以及管理的自動化、軟件界面合成、多種信息集成。信息技術與計算機生產技術成為了煤礦智能化生產的重要基礎。由于當前煤礦對安全生產的要求在不斷提升，視頻監控技術也逐漸被廣泛運用在煤礦生產中，當前自動化控制系統已逐漸成為煤礦生產設備運行監測、設備調控檢測和設備運行狀態校正切實有效開展的重要保障。依據事前設置的規則開展網絡視頻安全控制、危機處理、節能減排及生產告警等各項工作。
1視頻監控技術
目前煤礦企業對生產安全有著較高的要求，因此，借助視頻監控系統的全新技術，這樣可以良好控制煤礦的安全生產，實現生產的高效、穩定、可靠[1]。視頻監控系統有著十分完善的運行日志，可以按類型、時間、設備、報警等開展有效的統計。設備時間日志中，用戶能夠監控某個設備的某一時間段內的運行狀況，查看該設備在選定時間段內的報警記錄。在事件日志內，用戶可以借助日志記錄，詳細查看該設備在運行過程中出現的各種事件，開展綜合分析，如設備的開啟和關閉功能是否良好。視頻監控測點由于具備信息管理系統，該系統中用戶只用選擇某設備或測點，自行設置上下限、比例變換、語音文件、報警級別、專家意見等多種信息。
2視頻監控系統的結構
當前視頻監控系統產品主要包含兩種類型，分別為數字視頻監控系統及模擬視頻監控系統。其中模擬視頻監控系統也包含兩種：一是以PC機為主的監控系統，該系統能夠切換和控制矩陣主機，借助計算機軟件，能針對煤礦的安全生產實行報警及控制，如在煤礦生產中，借助瓦斯監控系統能有效監控礦井的瓦斯含量，一旦瓦斯超過了安全定值，系統將自動報警，有關人員可以及時疏散并處理相應的事故；借助以單片機為基礎的監控系統，能夠很好地開展監控。煤礦電子監控系統能夠分成井上光纖部分、井下光纖部分、電視系統及調度室控制等。在使用中，各種系統能夠將井上以及井下的實時信息傳輸至調度室，從而管理人員能直接分析礦井的實際狀況[2]。借助電子監控系統，能夠全面、及時和準確管理礦井的安全生產。
3視頻監控在煤礦安全生產中的運用
煤礦生產安全包含了很多內容，因此，在設計煤礦安全監控系統中必須要確保系統具有較強通用性和實用性，在安全生產過程中必須要對整個業務開展系統有效的分析，業務處理往往十分繁瑣，對此必須要結合具體的情況及業務過程明確具體的算法、參數等，并且還要規范相應的業務流程。及時發現并及時處理安全生產中出現的問題。煤礦生產中使用的視頻監控涉及的主要操作為：分離正常監控視頻信息的監控數據，保存系統監控中必須要監控的數據和近期數據。剝離歷史監控數據，同時將數據導入備份數據庫中，隨后在備份監控數據庫中再重新構建監控安全系統。實現網絡監控生產流程化，具體有效地針對各種種類的煤礦安全生產監控系統設置操作要求及規范，實時分析所有網絡監控數據和保證網絡監控資料完善、準確[3]。不同崗位的視頻檢測熱點可以有效掌握不同網絡監控流程、信息和進度，班組長要按照監控中心的網絡合理開展監控，借助監控達到實時監控的目的，顯著提升監控工作效率及水平，實現精細化及人性化監控。伴隨視頻監控的不斷開展和工作內容的不斷增加，監測數據相應的也會不斷發生各種問題。目前我國的煤礦生產安全監控系統的運行速度并不高，因此，往往會發生監控數據查詢超時這一問題。要想切實有效地解決這一問題，必須要在正常視頻監控的過程中實現監控數據和監控視頻數據相分離，同時還要將歷史監控數據分離出來，定期導入設備監控數據庫，以此來提升監控系統的運行速度。關于視頻監控數據的分離工作，主要是指轉換并遷移監控數據、分析生產監控數據表、查詢變更信息、查詢生產監控、統計相關信息、核對并查詢日志、確保移動生產安全和查詢報警電話等，進而確保生產安全監控有著更好的安全監控系統查詢和分析統計功能，而且無需利用眾多監控數據就能進一步分析煤礦安全生產中的異常數據[4]。
4監控和通信技術在煤礦安全生產中的運用
4.1礦用無線通信技術
為了防止假冒機電設備運用在煤礦安全生產中，保證煤礦井下生產安全，可以采用基于物聯網的礦用無線通信技術。眾所周知，無線傳輸在煤礦井下衰減程度較大，在地面上可以有效運用的物聯網技術難以有效運用于煤礦井下，因此，必須要根據煤礦井下的特點，有效運用物聯網技術。針對礦用物聯網信息數據進行編碼、輸送及整理操作；設計與研究煤礦用車、人員等多種動靜態目標管理系統；對多數工作及操作人員設計人機環閉鎖系統；針對礦用產品和重大設備設計跟蹤系統。隨著科學技術和網絡信息技術的持續進步，煤礦井下多種礦用產品及重要設備都需要利用物聯網無線通信技術實現，并且利用這一技術來提升生產效率、保障生產質量。
4.2礦下人員精準定位技術
煤礦是事故多發的場所，一旦出現煤礦事故必須要及時準確地對礦下工作人員進行定位，從而對被困人員有一個全面的了解，協助救助人員開展高效救援[5]。但是全球GPS定位難以全面覆蓋煤礦井下的各巷道，當下我國多數煤礦的井下人員定位技術使用的是無線射頻識別技術，該技術雖然也能對礦下人員展開定位，但是其定位并不十分精準，難以有效協助救援工作的開展。因此，必須要有效結合礦下的具體環境特點，深入和細致研究礦井下的網絡定位系統及算法，研究與開發更加精準的煤礦井下人員定位系統，為礦下工作人員提供更強大的生命安全保障。
4.3全方位傳感技術
為了能夠實時檢測井下瓦斯濃度，防止瓦斯濃度超過規定值而產生重大煤礦安全事故，要在礦下的各個重要位置布置傳感器。傳感器的大量分布并不會造成安全投入成本的增加，反之還會有效分擔系統工作。實際系統運行和使用中，可結合礦井下煤礦采掘具體位置、巷道風速、瓦斯分布的波動等情況來設計和安置傳感器（如圖2所示），對各種設備是否吊掛、斷電濃度、報警臨界值等進行監測，實現傳感器的大范圍分布，保障煤礦井下工作人員的安全，確保煤礦井下各項工作的順利開展[6]。
4.4礦下生命探測技術
一旦煤礦井下出現了惡劣的安全事故，借助生命探測設備可以快速開展搶救，加快搜救速度，盡可能減少人員的傷亡。通常煤礦下的環境及條件都十分惡劣和復雜，有些技術無法被有效運用于礦井下，對此為了更好應對出現安全事故后的井下環境，必須要研發高效的定位礦井下生命的技術。這一技術可以穿透煤礦巖石層，及時掌握并了解礦井下人員的生命情況，借助生命探測技術，可以最大程度降低事故中的人員傷亡率，切實為礦井下工作人員的安全提供保障。
5結語
在煤礦視頻監控系統和通信技術不斷發展的今天，煤礦企業的工作人員能夠合理運用視頻監控系統，加大對煤礦安全生產的監管力度，并且借助視頻監控系統來杜絕各種不安全行為和因素，極大提升煤礦生產的安全性。
作者:陳麗 單位:六盤水宏通通訊信息有限公司
摘要:現如今，我國煤礦的發展已經越來越好，很多大型煤礦已經充分意識到自動化技術和通信技術的重要性。在實際的煤礦開采中，人們應用非常先進的技術手段，將煤礦開采工作推向了更高的層次。從目前的情況來看，我國煤礦開采融合了自動化技術和通信技術，這些都是現代化煤礦發展中的核心內容。為了能夠更好地提升煤礦產業的高效發展，有關工作人員應該充分認識到煤礦自動化和通信技術的重要性。本文將會針對煤礦自動化和通信技術的發展歷程進行簡單的分析，并對煤礦自動化技術和煤礦通信技術等內容進行具體的闡述。
關鍵詞:煤礦;自動化技術;通信技術;現代化發展
1煤礦自動化和通信技術的發展歷程
1．1煤礦自動化技術。煤礦自動化技術最早出現于20世紀60年代，當時繼電器是一項主要的自動化器件，但是由于受到技術方面的限制，繼電器的體積非常龐大，不僅操作起來十分困難，其安全性也較差，并不能夠實現長期穩定的發展目標。到了20世紀70年代，我國自動化繼電器的發展出現了一定的進步，主要是晶體管與邏輯電路的發展開始出現，這為繼電器的使用給予了有力的保障。后來，單片機的出現開始替代了傳統的自動化設備，這些都將會影響到煤礦自動化通信的安全性。隨著社會的不斷發展和進步，越來越多的高效設備已經融入到煤礦自動化設備的發展當中，并且為提升煤礦開采的高效性奠定了堅實的基礎。1．2礦井通信。在煤礦開采的過程中，會涉及很多的內容，為了確保礦井通信設備的快速發展，不僅要保證礦井設備的先進性，還需要保證通信系統的分散性。由于在實際的礦井通信中，經常會遇到各種各樣的問題，要想從根本上保證礦井內部工作人員的安全性，就應該充分認識到礦井通信的重要性，要求礦井覆蓋面積達到一定的程度，然后按照區域覆蓋面積將煤礦通信系統分為全礦井通信與局部礦井通信。這些都是礦井通信技術所包含的主要內容。在礦井通信技術的發展中，還有一些礦用通信系統是為了更好地提升礦用透地通信系統的工作效率，常見的有CDMA通信系統、小靈通系統與礦用載波通信系統，這些都是礦井通信系統中能夠經常運用的系統。
2煤礦自動化技術
2．1高速監控網絡。隨著社會的發展和信息化技術的進步，高速監控網絡已經實現了快速的發展，這為提升我國煤礦自動化技術的發展奠定了堅實的基礎。工業以太網、專用工業控制網、CEPON網以及MCIP系統都是我國煤礦產業中常見的高速監控網絡系統，其中，冗余工業以太網是我國煤礦自動化系統的主要傳輸平臺。但是，從宏觀的角度來看，由于我國工業控制網的開放性比較差，在我國只有少數煤礦企業應用該技術。然而，在礦井裝備當中，常用的礦井網絡系統會將視頻、數據、語音等多種信息結合到一起，這樣的通信效率會更高，也會更加準確地掌握煤礦自動化技術的發展情況，所以，綜合來看，煤礦自動化系統將會有著更好的發展前景和發展空間。2．2自動化平臺軟件。煤礦自動化控制不僅需要專業的人力資源，更需要先進的信息化網絡技術，管控軟件和Web服務軟件是自動化平臺軟件的主要形式。自動化平臺軟件之所以能夠更好地推動煤礦通信技術的發展，就是因為自動化平臺軟件可以結合很多現代化的信息技術，讓先進的科學技術與實際的網絡化發展完美地融合到一起。其中，Web服務軟件在管理層的Web服務器中比較安全，也可以起到很好的自動化控制作用，讓自動化平臺服務的發展實現全面的發展。不僅如此，煤礦自動化發展在現代化的社會發展中必將會具有非常廣闊的發展前景和發展空間。與傳統的煤礦產業相比，現代化的煤礦產業中，自動化平臺軟件的發展將會更受歡迎，因為現代化的自動化平臺軟件不僅大大地節省了人力資源，還會很好地提升煤礦開采效率，為提升自動化平臺的快速發展奠定了堅實的基礎。2．3局部生產環節自動化。在煤礦自動化和通信設備發展的過程中，經常會涉及一些安全監控系統、電力監控系統、水泵自動化系統以及調度控制礦井機車系統等，這些系統在實際的礦井自動化運行中有著十分重要的意義和作用。礦井數字化工業電視系統在實際的礦井生產中也起著至關重要的作用。局部生產環境自動化是煤礦發展過程中的主要內容。為了更好地提升煤礦自動化的發展和建設，就應該充分認識到現代化技術的科學性，不要一味地運用傳統式的技術對煤礦進行開采，這樣不僅會浪費人力、物力，還會嚴重影響到礦井的未來發展。為了更好地提升礦井自動化發展，就應該從根本上落實煤礦生產環境自動化體系。讓礦井實現數字化、工業化的發展。
3煤礦通信技術
在現代化的礦井通信技術發展過程中，礦井有線通信技術占據著十分重要的地位，無論是網絡技術還是IP語音通信技術都應該不斷地發展，為推動礦井有線通信技術的快速發展奠定堅實的基礎?，F如今，為了推動煤礦產業的高效發展，還應該學會不斷地探索和研究礦井移動通信技術，礦井移動通信技術與傳統的礦井通信技術相比具有很多的優勢，首先，礦井通信技術能夠更加全面地掌握礦井的內部情況。現如今還有很多較為科學的通信技術在實際的通信系統運行中都應用非常廣泛。
4若干技術問題
4．1完善與提高局部生產環節自動化技術。隨著信息化技術的不斷發展和進步，越來越多的人已經認識到自動化技術對礦井生產的重要性。很多高速監控網絡方案能夠為煤礦自動化控制選擇給予保證。影響煤礦自動化正常運行是提高煤礦生產效率的先決條件，為了更好地讓煤礦實現長期穩定的發展，就應該不斷地提高局部生產環節自動化技術，讓自動化技術充分融入到實際的煤礦生產當中，為加強通信技術的發展給予更有力的保障。在未來的發展中，煤礦自動化和通信技術必將迎來更加廣闊的發展前景。隨著人們生活水平的不斷提高，越來越多的人已經認識到先進技術的力量。無論是在實際的煤礦開采中，還是在自動化技術的研究中，高科技技術都是推動煤礦產業前行的有力保障。4．2開發高強度快速安裝式礦用光纜。煤礦生產力越來越大，傳統的礦用電纜已經不能滿足現代化煤礦產業的發展。只有將光纜融入實際的煤礦自動化中，才能加快自動化設備的運轉效率。因為一旦這種普通礦用光纜斷裂后就很難修復，不僅會對煤礦內部的正常運行造成一定的影響，還會對煤礦工作人員的安全帶來一定的隱患。為了更好地確保礦用電纜的安全，就應該將原有的舊式電纜替換成光纜，這樣不僅可以提高電纜的利用效率，還可以大大提高煤礦的生產效率。4．3煤礦供電安全技術?，F如今，煤礦供電安全技術發展十分迅猛，很多時候煤礦供電設備會出現一些故障，如果處理不當很容易對工作人員和煤礦自身帶來嚴重的影響。為了能夠進一步加強煤礦的生產安全，就應該充分認識到煤礦供電安全技術的重要性，加強供電過程中的安全問題，避免出現一些不必要的安全隱患。為了大大減少人力資源的損失，還應該加大設備研究力度，爭取研制出無人監管設備。這樣的設備管理模式不僅可以降低人力資源成本，還會大大提升監管效率，為煤礦供電安全給予更有力的保障。
作者:司志良 單位:安徽恒泰電氣科技股份有限公司
煤炭作為重要的能源，在國民經濟發展過程中發揮著重要的作用，然而煤礦生產過程的安全問題一直沒有得到有效解決。國家和企業對煤礦安全生產十分重視。將現代計算機監控和通信技術利用到煤礦生產過程中，能夠對煤礦生產進行實時監控，減少事故發生的概率。
一、安全生產監控系統
安全監控系統是集計算機監控、信號采集、通信技術為一體的實時監控系統，將系統軟件程序各個子系統、硬件電路模塊化設計，從而便于硬件系統線路的連接，使安全監控系統在惡劣的工作環境下依然能夠正常運行，因此，在煤礦企業生產過程中，利用安全生產監控系統，煤礦生產管理人員不僅能夠對井下生產環境和工人作業情況進行實時監控，而且通過監控數據采集和分析，管理人員還能對生產環境做出決策，看井下工作環境是否安全，從而及時停止生產，避免安全事故的發生。同時利用計算機通訊技術，能夠將煤礦生產活動記錄下來，企業管理人員根據生產活動記錄能夠發現生產過程中存在的一些不足，而通訊技術則可以將煤礦生產的視頻信息轉化為數據信息。
二、安全生產監控和通信技術應用現狀
（一）煤礦安全生產監控技術
不同的礦井應該使用不同的監控技術。我國煤礦開采已經進入深井作業，礦井深度達到500~1000米。這種深井作業電線傳輸的距離比較遠，電氣設備在這種復雜的環境中很容易發生爆炸，這種礦井可以使用樹形結構的監控系統。如果礦井作業環境很惡劣、電壓幅度變化大，很容易影響系統設備的傳感器，所以用遠程供電的方式代替煤礦安全生產監控系統中的傳感器。
（二）GPS定位系統應用在生產過程中
煤礦生產過程的GPS定位系統的技術要求更高：比如井下識別卡安裝的總數量不應該少于8000，煤礦安全生產監控系統的識別卡位速度應該大于5m/s；安全生產監控系統識別卡與分站之間無線傳輸的距離不得低于10m。
（三）煤礦移動通信技術
根據礦井作業的無線傳輸的規律和特點，可以分析礦井運行環境對移動通信技術的要求。對井下作業環境復雜，且電壓變化大的礦井，應該采用全礦井移動通信系統和技術，同時結合現代高科技的無線網絡技術，保證通信信號能夠覆蓋到礦井每一個區域內。一旦礦井發生問題，能夠將信息及時，礦工及時撤離現場。
三、煤礦安全生產監控與通信技術未來發展方向
我國煤礦安全生產監控工作也得到了一定的發展，但是依然有不少問題。特別是當下很多煤礦企業已經進入深井作業，這對我們的監控和通信提出了更高的要求。隨著網絡技術、通信技術以及智能化技術的發展，煤礦安全生產監控系統可以更多地與這些高新技術進行融合，提高監控的效率和準確性。
（一）煤礦安全生產監控系統與物聯網融合
利用物聯網技術整合煤礦生產所需物資，比如將物資的質量、價格等信息進行比較，讓煤礦企業選擇合適的物資，從而降低企業生產成本，實現企業資源優化。同時，物聯網技術也便于國家對煤礦企業生產經營活動進行有效監管。
（二）建立煤礦一體化通信系統
為了能對煤礦生產進行全方位監控，需要建立一體化通信系統。一體化系統具有生產調度、緊急呼叫、報警聯動、應急擴音通訊、位置監測、避險與逃生聲光提示、視頻、語音、短信等功能。這樣一旦生產過程中存在什么問題，煤礦工人通過通信系統能夠及時與通信技術人員進行交流，從而對生產過程中存在的問題進行分析和指導。一體化技術還能幫助企業管理者與基層工人進行有效的溝通，及時將企業上層指令和思想傳達到基層生產環節。
（三）無人地面遙控技術
煤礦采掘面是安全生產的重災區，一些工作環境惡劣和危險的工作，可以利用無人地面遙控技術來完成。遙控技術可以大大降低企業人力資源成本，減少煤礦生產事故發生的概率。當前煤礦采掘面采用巷道遙控和記憶割煤，這種技術需要有人識別煤層才能完成作業，所以無法實現無人控制。因此還需要進一步提高煤巖識別技術，提高監控的精準度。雖然目前我們國家大力發展新能源，但是煤礦作為經濟發展的重要能源，這種情況短時間是無法改變的。要利用現代科學技術、提高煤礦安全生產、實現煤礦生產的現代化、信息化，從而推動煤礦產業的發展。
作者:張帆 單位:長治技師學院
摘要：煤炭開采是在移動的生產環境中進行，因此，應用新技術進行新型煤炭開采和運輸勢在必行，也是提高煤炭行業安全生產的主要途徑。針對復雜、危險的煤礦生產環境，以及應急系統的需求，本文將對無線通信技術在煤礦運輸安全中的作用進行解析，對目前使用的幾種無線通信技術進行分析，即系統組網、應急通信、人員定位、安全監測監控等，并闡述其可行性，為將來在煤礦運輸中更廣泛的應用無線通信技術提供借鑒。
關鍵詞：無線通信；wesh技術；應用；應急系統；WiFi
針對復雜、危險的煤礦生產環境，以及應急系統的需求，煤炭開采是在移動的生產環境中進行的，當一個煤礦開采完畢后，需要將采掘設備、通信設備和人員等轉移到下一個礦區。而井下巷道的掘進工作也是面臨著不斷移動的工作環境，設備規模之大，但同樣需要根據工作進度隨時搬遷。因此，減員增效是其提升安全生產管理水平的手段及目標。不能否認的是，我國的煤炭開采技術水平與發達國家相比有一定的差距，95%以上的煤礦都是井工進行開采，巷道深、煤炭賦存條件差、開采難，這無疑加大了煤礦減員增效的難度。針對這些基本狀況，無線通信技術以其更便捷、更小、機動性更好的技術特征成為煤礦井下工作首選的通信技術。
一、現有無線通信技術及研究
迄今為止，我國煤礦井下采用的通信方式主要為有線通信，即采用光纜或通信電纜傳輸，但井下目前所用的無線通訊僅限于語音通信，多功能無線通信的應用少之又少。我國的語音無線通信方式有感應通信、小靈通通信、大靈通通信、漏泄通信和透地通信等通信系統。礦用小靈通技術是來源于移動電信網絡中被廣泛應用的PHS系統，井下及地面的語音無線業務功能主要由其實現；與小靈通系統相比，礦用大靈通通信系統基于CDMA2000技術，工作在450MHz，大靈通在某些方面克服了小靈通的一些特點，具有信號穩定、移動性好、通話清晰、抗干擾能力強、支持無線高速分組等業務特點。當然大靈通也有不足：功能單一、抗災變能力差、協議標準化差等。而透漏泄通信、透地通信和感應通信都普遍存在著易受電磁干擾、信道容量小、可靠性低等缺點，從而使其應用范圍受到限制。當然，新興的3G技術可以在一定程度上彌補這些不足，但3G系統過于復雜且造價很高，關鍵是會受到嚴格的頻率控制。所以，以上這些技術都不宜作為未來多功能煤礦無線通信的選擇。
二、相關無線技術介紹及應用
1.藍牙（Bluetooh）技術介紹。藍牙技術采用擴頻跳頻技術的無線技術，采用高斯頻移鍵控調制技術，在2.4GHz運行的非授權ISM頻段，通信距離為10米左右，其傳輸速率最高可達3Mb/s[2]。藍牙穿透障礙物很容易，可以實現點對多點全方位的數據傳輸。藍牙技術融入安全的理念，一是內置128位加密和PIN密碼；二是采用自適應跳頻，可以限制來自其他信號的干擾。2.WiFi，即wirelessfidlity。WiFi被人們習慣用來稱呼802.11b協議。該協議規定的發射功率實際為60--70毫瓦，不可超過100毫瓦，因此此類設備可作為符合安全要求的煤礦本質安全型設備[3]。WiFi系統以局域網技術為基礎，組網方便，維護較容易，無需備案且不用任何費用，更加便于地面無線網絡的覆蓋使用，使用更加便捷；WiFi符合發展的趨勢，相較于其他設備有更多的通話信道，通話質量更好，擴展能力也更強。WiFi技術具有價格低廉、可移動性好等眾多優點，必然成為高速有線接入技術的有效補充，并且在有線接入需要無線延伸的領域中得到了廣泛應用。由于可靠性、覆蓋范圍和數據速率的差異，WiFi技術作為有線接入技術在寬帶應用上的補充。盡管會與蜂窩移動通信發生少量競爭，但是其會成為蜂窩移動通信技術的補充。不得不說，雖然3G技術是一個比較完美的系統，但其弱點是不能保證有效的區域和范圍，WiFi亦是3G的重要補充，因此，3G技術與WiFi技術的結合將會有更廣闊的前景。由于WiFi具有以太網傳輸和寬帶數據接入的強大功能，因此也可以作為綜合自動化監控數據傳輸、多網合一及光線環網對接的網關設備應用，于目前煤礦來說是較好的寬帶數據通信解決方案。3.RFID技術介紹。RFID是一種通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據的非接觸的自動識別技術。基本的RFID技術包括天線、閱讀器和標簽三部分組成；閱讀器在解碼并讀取信息后，由處理系統進行數據的處理；標簽在進入磁場后，接收閱讀器發出的射頻信號，由感應電流獲得的能量發送信息，或者主動把信息以某一頻率的信號發送。
三、無線通信技術在井下應急中的應用井下應急系統中存在的問題
（1）網絡冗余問題災害極容易對通信系統的通信基站、線纜等造成直接損毀，要確保網絡中單點的設備或線纜損毀不會導致整個系統的癱瘓，就要求應急通信網絡要有多路由的網絡冗余功能。（2）通信系統的應急通信問題救援成功的案例告訴我們，災后井下的人員自救至關重要，但通信系統在災害中易同時受損，如供電停止、線纜中斷等。因此，通信系統終端在災害背景下必然要具備應急脫網通信功能。（3）應急調度的問題應急情境下的常態應用與通信調度往往是很不相同的，出現的的線路擁塞這些情況，必須使應急通信系統具備特有的應急調度功能。上述問題中，采面與掘進面的通信終端與網絡冗余的應急通信功能是較難實現的。隨著更新的無線通信技術在煤礦運輸安全中的應用，使得一切變得更為容易。
目前現有的大靈通、小靈通、透地傳輸等無線通信系統，均難以滿足現實的需要。而WiFi技術和無線Mesh技術以其獨有的自我修復、自我有話、無線傳輸等特點，使得煤礦應急能力大為提高，而這些新興的無線通信技術將會在未來的煤礦安全生產運輸中發揮越來越重要的作用。煤礦安全的標準一再提高，這在不斷促使著技術的革新；技術的革新又在提升著煤礦生產運輸的安全系數，二者相互推動、相互促進。
作者:閆自有 單位:云南東源煤電有限公司一平浪煤礦
1煤礦自動化和通信技術的發展歷程
1.1煤礦自動化技術
煤礦自動化技術在我國的發展起始于20世紀60年代，繼電器是當時主要的煤礦自動化器件，當時的煤礦自動化也只是簡單的開停與閉鎖控制，而且控制器不但體積龐大，安全性與可行性也很差。20世紀70年代和80年代中期，晶體管與邏輯電路開始的大量出現，它們的出現取代了繼電器成為主要的煤礦自動化控制器件，它們的應用使控制器的體積得到了大幅度的縮小，并且把控制器的功能改進了。80年代末90年代初，開始出現了單片機，由于單片機的運算與控制能力都比較強，晶體管與邏輯集成電路控制系統很快被其取代，單片機成為了自動化控制系統的核心控制單元，這使得煤礦自動化控制系統的安全性與可靠性都得到了大幅度的提升，煤礦自動化控制與檢測系統才真正具有了實用功能。但這個時期形成的煤礦自動化系統還屬于獨立系統，各系統之間不能進行信息交換。簡單的調制方式是其內部信息傳輸的主要方式。直到21世紀初，隨著太網信息網絡技術的發展，實現了煤礦各專用監控系統之間的信息傳輸可以用高速信息網絡來傳輸，總線傳輸技術也逐步成為各專用監控系統內部之間信息傳輸的主要方式，高速信息通道的建立，使煤礦各專用監控子系統的集成與實時監控得到了實現，使煤礦自動化系統的自動化水平躍上了一個新的臺階。
1.2礦井通信
煤礦的生產指揮工作要想順利進行，必須要做好礦井通信工作。由于煤礦企業的生產工序較多且作業地點分散，要想用一種通信系統和方式來把全礦覆蓋很難。按使用方式可把礦井通信大致分為固定通信與移動通信，按通信覆蓋區域可把煤礦通信系統分為全礦井通信與局部礦井通信。防爆磁電電話是我國早期主要采用的礦井調度通信方式，隨著時代的發展礦用模擬程控調度通信系統在20世紀80年代開發出來了，90年代時數字程控調度通信系統也開發出來了，這時已經幾乎能滿足礦井調度通信的需求。礦用透地通信系統、礦用泄露通信系統、礦用感應通信系統、礦用載波通信系統、礦用小靈通通信系統以及礦用CD-MA通信系統是礦用移動通信系統的主要形式。其中應急救災時主要用到的通信系統是礦用透地通信系統，局部通信主要用到的通信系統是漏泄通信系統，感應通信系統，礦用載波通信系統，全礦井無線通信主要用到的通信系統是礦用小靈通系統與CDMA通信系統。
2煤礦自動化技術
2.1高速監控網絡
工業以太網、專用工業控制網、CEPON網以及MCIP系統是我國目前主要使用的高速監控網絡。其中冗余工業以太網是我國煤礦自動化系統的主要傳輸平臺，很多礦井都在使用。由于專用工業控制網的開放性比較差，在我國只有幾個別的礦井在裝備使用，而礦用CEPON網絡系統是一種新系統，視頻、數據、語音等信息都可以傳輸，其應用前景十分廣闊。
2.2自動化平臺軟件
管控軟件和Web服務軟件是自動化平臺軟件的兩種主要形式。管控軟件在控制層的管控服務器內安裝，Web服務軟件在管理層的Web服務器中安裝，它們是煤礦自動化控制的重要實現手段。
2.3局部生產環節自動化
礦井局部生產環節自動化大致可以分為：安全監控系統、電力監控系統、水泵自動化系統、調度控制礦井機車系統、礦井數字化工業電視系統、工作面巷道監控中心。
3煤礦通信技術
礦井有線通信主要使用的是礦井程控數字調度通信系統與工作面局部擴音通信系統。隨著礦井大規模應用網絡技術以及IP語音通信技術的逐漸完善，礦井有線通信一個重要的發展方向便是礦井IP調度通信系統。人們還在不斷的探索和研究礦井移動通信技術，礦用透地通信系統、礦用泄漏通信系統、礦用感應通信系統、礦用載波通信系統、礦用小靈通通信系統、礦用CDMA通信系統等等。
4若干技術問題
4.1完善與提高局部生產環節自動化技術
已有多種高速監控網絡方案供煤礦自動化控制選擇，影響煤礦自動化正常運行能否實現的一個重要因素已經成為局部生產環節自動化，這主要是由于監控量大、面廣、并且種類繁多是局部生產環節監控系統的主要特點，要想使礦井自動化系統更完善，這就需要各生產廠家不斷完善與提高自身的技術。
4.2開發高強度快速安裝式礦用光纜
我國的礦井已經開始廣泛應用光纜，但大巷是其主要應用的地方，而在工作面上的應用技術還不完善，這主要是由于工作面的生產條件更惡劣，易斷是普通礦用光纜的主要特點，一旦這種普通礦用光纜斷裂后很難修復。而工作面液壓支架電液控制系統，頂板監測系統監控的信息量都非常大，要求的信息傳輸速度高，更適合采用光纜傳輸，為了適應礦井未來的發展需求，我們必須開發開發高強度快速安裝式礦用光纜。
4.3煤礦供電安全技術
電參數測量以及各種保護功能是目前防爆開關設備等供電設備主要具有的功能，他們一般都缺乏主動分析故障與報警的功能，這就需要我們繼續在這方面加大研究力度，把井下變電所無人值守的整套設備爭取能夠開發出來。
5總結
實現煤礦高效安全開采的關鍵技術之一便是煤礦自動化技術，而礦井通信技術又是煤礦生產指揮必須具備的手段之一，歷經幾代人的努力鉆研，開發出了一系列這方面的產品，并已經被廣泛應用于煤礦企業的安全生產中，但就目前煤礦企業的發展現狀而言，它們還遠遠不能滿足煤礦企業安全高效生產的需求，為了真正滿足這一需求，我們要不斷利用新技術，新手段完善與提高煤礦自動化技術與通信技術，只有這樣才能保證我們煤礦企業的安全、高效生產。
作者:王博翰 單位:陜西陜煤黃陵礦業一號煤礦
1煤礦自動化
煤礦自動化，是指在煤礦生產和管理的過程中對各項工作都實現自動化的管理行為，包括對煤礦生產過程中生產環節的自動化、生產過程中煤礦安全保護自動化、監控進程自動化、管理行為自動化等一系列自動化的行為，最終將煤礦自動化的工作內容綜合組成一個煤礦自動化運行平臺，實現煤礦的生產和管理內容自動化的目標。具體來講，煤礦自動化的功能特點和關鍵技術可以根據煤礦在生產管理過程中的不同任務內容來具體劃分為以下內容：
1.1煤礦機械設備的運行和管理自動化隨著現代計算機技術的不斷發展，現代科技早已經實現了通過傳感器和計算機技術對機械設備進行智能監控與管理的過程。將這一新型計算機技術應用在煤礦生產過程中和機械設備的運行當中，對煤礦機械設備的運行自動化進程有著質的幫助和提升。在煤礦的生產以及管理過程中，已經實現運行自動化的機械設備包括采煤機、工作面運輸機等多項設備，其中采煤機自動化主要是通過計算機對采煤機各電機及液壓系統的控制，實現采煤機在運行和管理過程中的自動化；運輸機則是通過對其和計算機技術相結合來實現運輸機的智能控制和管理，使其能夠自動負擔更加大容量、高強度、重型化的工作內容和具有更長使用期限的壽命優點。
1.2煤礦運輸系統的自動化
煤礦運輸系統的自動化是指在礦產資源運輸的過程中對有關運輸的機械設備進行自動化管控的過程。當前我國對于煤礦運輸系統已經開始逐漸引進國外先進的膠帶運輸方法，隨之而來的是膠帶大載荷長距離運輸對動力系統的高要求，對保護投入的嚴標準，目前利用計算機技術，將主電機和皮帶運行中的各種數據利用傳感器采集并匯集到PLC自動控制系統上，通過上位程序對膠帶運輸設備進行集中的控制和保護，對相關設備在運行過程中出現的故障能夠及時地作出預防和處理，保護礦產資源在運輸過程中的安全性，提高煤礦運輸的效率和質量。
1.3煤礦洗選系統自動化
煤礦洗選系統自動化是指針對提高煤質去除矸石的洗選設備進行集中控制，對設備運行中的各種參數進行在線監控，使各種保護能夠有效的聯鎖，確保洗選系統安全高效運行的控制系統。當前各洗煤廠使用的控制系統不盡相同，常見的系統有美國AB，德國西門子，相比使用人力去就地控制各種水泵、皮帶、破碎機、分級篩等設備，使用自動控制系統可以大量縮減人員的投入，減少因噪音、粉塵等對人體的傷害，同時各種保護的聯鎖投入也可以消除因個別設備的故障造成洗選系統的崩潰，避免機電生產事故的發生，對煤礦來說洗選自動控制系統的參與即減少了企業的運營成本，又大大提高了安全生產效率。
2煤礦通信技術
煤礦通信技術是指將現代通信技術應用在煤礦生產和管理的過程中而形成的煤礦系統特有的通信技術類型。煤礦通信技術根據煤礦生產任務以及應用環境的不同，具體可以總結為以下內容。
2.1全礦井生產調度通信技術
全礦井生產調度通信技術是指在煤礦井下的生產過程中對礦井的生產過程施行通信管理的一種技術，其通信設備一般包括調度主機、安全隔離器以及本安自動電話機等，煤礦管理人員可以通過對以上設備的利用來實現對煤礦井下生產和運輸過程的即時管理和控制，保證煤礦井下生產過程的安全和效率。全礦井生產調度通信技術也有不同的技術類型，例如煤礦井下建立專用的調度主機和行政交換機相互結合使用的通信技術方法，通過煤礦井下生產調度員的管理來對調度主機和行政交換機綜合使用，實現對煤礦井下生產過程的管理和控制，比較適用于大型煤礦企業。其他例如不建立專用的調度主機，只使用行政交換機的通信技術類型或者只建立專用的調度主機不使用行政交換機的通信技術類型則比較適用于較小的煤礦企業。
2.2井下光纖通信技術
井下光纖通信技術則是指將光纖通信技術應用在煤礦井下生產過程的管理和控制過程中，井下光纖通信技術相較于其他通信技術來說具有通信速度更快、通信質量更高、通信容量更大等一系列的優點，具有優秀的防爆阻燃性能和通信抗干擾的能力。目前井下工業環網的普及應用，為煤礦信息化建設搭建了基礎接入平臺，使通信系統、人員定位系統、綜采設備運行監控、電力系統監控、視頻監控等多種系統進行融合成為了可能，成為煤礦數字化建設的重要推動力。
3結語
煤礦的自動化技術和通信技術是保證煤礦生產與管理過程中工作質量和工作效率的重要方法之一，也是煤礦工作未來發展的必然趨勢，加強煤礦自動化技術和通信技術的進程，實現對煤礦生產與管理過程的有效保護和支撐。
作者:高小川單位:陜西清水川能源股份有限公司馮家塔礦業分公司
