1、浅析数字通信在煤矿井下应用的发展 【摘要】“安全生产”一直是生产工程中的核心话题之一。可是，近期煤矿产业频繁出现矿业事故或灾害，人员、经济损失惨重。根据案例分析，大多事故是由于预警不及时，矿井上下信息通信不流通，加之事故灾害发生后，联络系统极易被破坏，加剧了井上调度中心救援的难度。因此，建立健全良好的数字通信网是煤矿安全生产的迫切需求。加大相关技术的研究力度，分析案例从中吸取经验教训，避免重蹈覆辙。本文就数字通信在煤矿井下的应用进行了现状及难点的分析，并作出了相关建议。 【关键词】煤矿井下；数字通信；安全生产 1.前言 伴随着现代信息通讯技术的发展，煤矿的井下信息通信也不断地进行着改革。各类信
2、息通信系统已经被大量地运用到煤矿生产中，这一应用在提高矿业生产工作质量的同时，也一定程度上降低了煤矿井下的事故发生概率，并且为事故后救援带来了继续进展的可能。尽管很多煤矿井下也配备了监控设施和瓦斯检测系统，但是这些设备的联络网不完善，设备功能和使用方法相对单一。例如全国各地的煤矿生产地的地貌都存在着较大的差异，设备架设不到位、对于岩层的穿透勘探测试不准确，这也为矿业生产埋下了隐患。 2.煤矿井下通信现状 就国内的现状来看，我国的煤矿行业井下通信的可靠性较差，通信设施落后，方法单一。据调查统计所得，大多数的煤矿井下只是在主要干道简单地架设基本的有线联络网。尽管较大，较先进的矿厂设有瓦斯或者视频监
3、控系统，若是考虑再周全些的话，还会为矿井下工作人员设有定位系统。即使这样，它们的联络网还是无法全面覆盖，用途也是一对一进行，没有充分利用好网络的先进性、实时性，由于网络过于单一，所以无法给矿厂带来足够的经济效益信息。分析现有的有线通信设施，基本上都是依赖于人工语音程序。煤矿井下的通信模式基本都是模拟通信，虽然在基础构建方面，很多都是使用的光缆或者是铜缆线路，但并没有起到改善或提高的作用。没有为煤矿产业的信息通信系统构成缜密的网络结构。当遇到临时突发情况，如天灾或者人祸时，井上井下不能及时地相互交换信息，地面的调度中心，无法切实了解井下情况，以至于遇到灾害时，及其容易造成人员受困的情况，短则几天
4、，长则几十天，使得救援工作受阻受碍，严重威胁到矿井工作人员的生命安全。因此现在迫切地需要我们改进现有的通信技术，先进的综合数字通信技术便是解决此难题的关键。 3.数字通信技术对于煤矿井下的重要性 数字通信技术对于煤矿安全生产，有着无可取代的作用。数字通信技术有着它的独特性，它可以起着通信和监测监控等作用，同时还兼顾抗、容、救灾三大功能，充分展示了现代通信的重要性。具体阐述：抗灾性，有完善的应急系统，能够在灾难发生时有效地采取应急措施；容灾性，在平时可以进行预灾、防灾，而当面临灾害时也不会被灾害所击垮，并且事后更是可以经简单处理便恢复到全面正常工作的状态；救灾性，第三点的前提是要具备前两点。只有
5、将抗灾、容灾相结合起来，才能实际保障救灾的可靠性。无论面临何种程度的灾害，地面的调控中心都可以和矿下工作人员保持及时联系，以便于救援工作顺利进行。综上可见，一个良好的数字通信系统，不只具备普通的语言联络功能，而且还要担当井下与井上通信的桥梁，对矿下的每个工作隐患处进行实时监督、监测、监察，实时反馈井下的监控信息，经科学地统计分析，预测防范灾害，达到安全第一的基本原则。另外，从经济角度看，有效的监控工作，还能提高安全生产的工作效率，降低生产成本，避免偷工减料的事件发生。数字通信技术还能准确反映地下矿产情况，大大地节约了工作量，降低了工作人员的工作强度。因此，数字通信系统是煤矿生产中不可或缺的重要
6、环节，更是煤矿行业进行安全、高效生产的基本保障。 4.煤矿井下数字通信的难点分析 技术方面：当今是一个信息发达的网络时代，网络通信已经融入我们生活、生产的每一个方面，给我们带来革命性的变化。随着科技的进步，通信技术也已经逐渐成熟。但是这些先进的通信技术，在煤矿井下的应用率却极低，没有能覆盖井下的通信网。根据国内近些年的统计数据看，我国的煤矿产业急剧增加，虽然这一定程度上解决了一大部分人的就业问题，但是这些人员从事的却是一份高危行业。我国政府陆续出台了若干关于煤矿产业安全的政策，可在国家的如此重视下依然频频出现重大的安全事故，并且对井下的工作人员造成了不小的伤亡。这不仅对煤矿行业带来了巨大的经济
7、损失，对伤亡人员的亲属造成了巨大的伤害，还对社会带来了潜移默化的危害。察其根源，还是因为煤矿井上调度中心对井下施工情况的监控不到位、预警不及时而导致的。事故发生后通信联络网也是不堪一击，严重地阻碍了救援人员及时了解井下灾况，延误了救援的最佳时机。 环境因素：煤矿井下的环境极为恶劣，井下环境黑暗、潮湿并且对设备具有很强的腐蚀性，在不同区域有着不一样的环境阻碍。另外，井下的空间狭小，不能大面积架设通信设施，如果选择无线通信的话，井下又有着许多阻碍信息传递的屏障。在种种环境因素的影响下，煤矿井下通信技术的发展受到了阻碍。 就以上的分析来看，对于煤矿井下数字通信技术的研究要注意几点要求： （1）要保证
8、煤矿井上、下通信的流畅性。合理安排“三区”的带宽分配，即采区，采场，作业区。分析矿场的地理环境因素，尽量排除环境的干扰，一方面可以保证通信质量，一方面可以降低架设设施的成本。 （2）完善数字通信网。因地制宜建设环形，串型，星型或者总线型的数字通信结构网，做到语音通信有保障，视频监控实时可靠。预测系统准确及时，并且各设备间信息交换自由通畅，及时得到煤矿生产的实时情况。 （3）实时应用。在煤矿开采中，当开采新区域时，数字通信网可及时有效地延伸覆盖。 （4）在规范化煤矿数字通信的同时，也要简化数字通信流程，以适应生产或者应急的快节奏。 （5）增强通信设施的抗腐蚀性，降低设施对环境的敏感度。 4.1
9、线路分支多，并且复杂地掺有高低压的线路 煤矿井下结构复杂，工作繁琐。矿下采区，采场，作业区基本不在一个水平面上，就算在一个水平面，它们的各个支、干道又长短不一。长的可达到几千米，并且巷道崎岖不平，分支较多。矿井下的设施品种繁多，因生产作业的要求，设施也多属于大功率的，交直流电并存。除此之外，在不同水平面，不同区域间，还要架设变压器，以便于高低压线路的转换。架设这么多的变压器，对数字通信的信号有非常大的干扰。严重阻碍了井下数字通信信号的传输。 4.2 数字信号强度随传输距离增加递减 数字信号耦合于信道中后，在信道中传输与井上的指挥中心相交换数据。返回的数据往往信号较弱，反馈信息不完整（漏缺）。为
10、缓解此现象，也会为各节点安装中继器，补偿信号衰减。但是这些也无济于事，在井下只有少部分区域可以架设线路，井下作业是不定向地开拓新区域的，多数区域还是要基于无线通信。井下的信号传输问题还有待继续研究。 4.3 脉冲噪声的干扰 一种脉冲噪声的频率为100赫兹，这种噪声的振幅偏高，持续度偏低。另一种脉冲噪音是随机噪声，它与前者相反，它的振幅偏低，持续度偏高。两种脉冲又加剧了信号的恶化程度，因此选择煤矿井下数字通信的频率是一项非常关键的任务。 5.关于煤矿井下数字通信应用难题的解决方案 5.1 建立完整的传输系统 煤矿井下环境复杂多变，一个完整的传输系统能使得生产线运转的更流畅。在各个支、干道的运输系
11、统中架设数字通信的视频、语音通信等监控设备，此外，还要与排水、供电、通风等辅助生产系统联系在一起。这样一整套完整的系统环环相扣，相辅相成，不仅在日常生产中保障安全、高效生产，而且还可以为数字通信的抗、容、救灾三大功能奠下基础。 例如：建立吉比特级SDH环形数字信息通信平台，以光缆为传输媒介架设在主井和其他重要井的出入口，也可以根据支、干道的实际情况变通架设。把媒介架设在各关键道和各生产区的节点处，形成若干闭合环形的网络线路。当事故（灾害）发生时，不会导致井下全部通信方式破坏，并且加上SDH环型网络的良好自我恢复能力。为救援工作带来了非常大的帮助，更加有效地保障了井下工作人员的生命安全。 5.2
12、 建立良好的预警系统 数字通信系统能够及时反馈地形地貌地质的异常情况。将异常的次声波监测信息反馈到井上的调度中心，以便指挥中心当即通知工人停止生产，关闭大型设备，疏散人员。 5.3 提高信号传输质量 在传输节点增设中继器，另外在低压线路上可选择扩频与正交频分复用等方法来提高井下数字通信的抗干扰性。例如：使用OFDM调制通信的方法。 6.结束语 在数字通信技术上我们花费了大量的人力物力来进行研究，但这种技术在煤矿井下作业中的应用却严重不足。就近些年频频发生的煤矿灾害事件来看，我们需要的是更先进的技术来减少煤矿事故的发生。首先我们需要派专业人员到井下进行实地考察，将通过科学的调查研究得到的数据，反馈到管理中心，这样不仅能以此为依据建立更好的数字通信网络保证井下工作人员的生命安全，而且还可以使用科学的方法提高生产效率。数字通信技术在煤矿井下的充分利用，将促使煤矿行业蒸蒸日上。 参考文献 1姚军.数字通信在煤矿井下应用的发展前景J.价值工程，2012（34）. 2魏绍亮等.煤矿井下高速数字通信技术难题及实现方法研究J.矿山机械，2009（6）. 3吴明捷等.扩频通信在煤矿井下通信和安全中的应用J.煤炭学报，2002（27）. 4曹明毅.综合数字通信在煤矿井下安全生产中的应用J.行业通信，2012（2）.第 8 页 共 8 页
