煤矿的井下通信系统

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【摘 要】现代化煤矿生产建设中,科学管理中,井下通信系统尤为重要,但煤矿井下通信系统由于受到井下特殊工作环境,通信设备和通信技术等问题的制约,还存在诸多问题有待研究和解决,为煤矿安全平稳高效生产保驾护航.

【关 键 词】煤矿井下；通信技术；通信设备

现代化煤矿在机械化生产和自动化程度方面已经呈现飞跃式的发展,煤矿工作环境比较特殊,井下条件恶劣,空间受限严重,生产工序多样,生产环节复杂,任何一个工序和环节出现问题都会波及整个生产系统产生巨大影响甚至引起安全事故的发生.因此,必然需要建立一套完善、便利、可靠、实用、灵活的煤矿井下通信系统,来统筹调度,周密指挥,保证各个环节的运作正常,有效协调各个工序的生产,一旦发现问题,及时反馈问题,快速解决问题,从而在最短时间内,排除各种设备故障和危险情况,做到安全、质量、高效、平稳的生产.

1.煤矿井下通信系统的特点

随着煤矿生产日渐现代化,煤矿井下通信系统作为主要煤矿生产关键因素之一,已经渗透到每一个生产环节和工序中,在整个生产协调和调度中占据主导地位,由于煤矿井下生产的特殊性,环境的制约性,其通信系统在功能上和设备上都有着比较与众不同的特征.

1.1煤矿井下通信系统功能上的特点

1.1.1在关键通信点上,必须具备双向报警功能和紧急情况呼叫功能,用以提高紧急情况下对设备故障和安全事故的及时反馈.

1.1.2煤矿井下通信系统必须对生产调度人员有最高呼叫有限权,可以畅通无阻的进行选呼、群呼、录音、强插、扩音、强拆等诸多功能,以方便调度人员紧急情况下及时协调安排.

1.1.3井下通信系统应当具备较强的移动通信功能.无线电波在井下受限空间受到阻碍,信息不能畅通无阻的进行传播,信息交流受到最基本的限制,矿井隧道曲折复杂空间狭窄,严重制约安全生产.

1.1.4井下通信系统应具有较强的抗干扰性,任何其他的无线电波及信号都无法干扰其运作.

1.2煤矿井下通信系统设备上的特点

1.2.1井下通信系统复杂,启动停用频繁,电器设备配置量庞大,每个信道形成的电气之间的干扰强烈、电平较高、噪声频谱较宽.极大的影响井下通信设备的运行,产生不良效果.这就要求,井下通信系统在设备性能上更要具备更好的适应性能和抗干扰性能,以适应较差的信道环境.

1.2.2由于煤矿井下条件恶劣,潮湿、通风条件差、粉尘严重,并且在狭窄的空间内,隧道里布满管线、容器、电缆、电线、铁道、支架、工具等金属性部件,这无疑会对通信设备的专用信道以及借用信道造成不同程度的干扰,严重阻碍信息的传递和交流,造成不可估量的后果.

2.煤矿的井下通信系统技术

建设功能强大,设备完善的井下通信系统对完善机械化生产、科学信息化管理、防止安全事故发生、提高煤矿生产率和自动化程度方面起着举足轻重的作用,对工业生产的现代化有着非常重大的意义.煤矿井下通信系统作为现代通信技术的重要组成部分,目前正在研究、探索、开发、完善和提高,其中主要的通信系统有一下几种：

2.1蓝牙通信技术

它采用2.4GHz和I频段无需授权,利用跳频的方式分成79个无线信道来拓展频谱.就目前的应用状况来看,蓝牙芯片有着功率低、成本低、体积小、接口标准等诸多优点,其应用已不仅仅局限于移动设备和电脑,任何数字设备都可以集成进去,特别是技术要求不高的井下移动通信和便携装备,具有很强大的抗干扰能力.

2.2载波技术

煤矿井下通信技术应用较早的一种通信技术就是载波通信技术,在信号检测、语音和控制方面应用极为广泛,煤矿井下早期实现移动电机车调度通信的主要手段就是架线机车动力载波通信技术,但是通信效果和质量并不理想,载波通信技术使用的借用信道大都是机车架线和动力电缆等,借用信道分支较多,且在线路上,设备启动停用次数频繁,引起借用信道的参数伴随着地点和时间而变化,严重影响通信效率和质量.目前,在通话清晰度、传输距离和抗干扰能力等多种方面,载波通信技术与泄露通信技术和感应通信技术相比,已经有相当大的差距,或被逐步替代.

2.3井下PHS技术

井下PHS通信技术与其他无线通信系统的设计理念完全不同.目前井下应用无线通信系统,包括井下泄露通信技术.其技术采用日渐成熟的移动通信技术,也就是PHS通信系统.有着传统井下通信技术难以突破的技术优势,它是经过研究突破传统井下通信技术,改造后移植在井下的.PHS系统具有较强的可扩展性能,其作为一种无线传输平台,可以完全实现人员信息定位、数据高速传输业务等,并且可以用来提供井上和井下的无线传输业务,系统应用空间更为广阔,形成一种井上、井下立体覆盖无线移动通信的一套调度生产系统.PHS系统在现代公众无线通信高技术平台上继续开发,与传统煤矿井下通信系统相比,其性价比和可靠性更胜一筹,生产厂商能够长久支持.

2.4泄露技术

泄露通信技术是实现基站之间和移动电台之间的可逆耦合,采用表面开孔的泄露电缆在深邃巷道中起到长天线的作用,通信质量非常只好.其无线电波克服井下工作的环境恶劣性,成为一种比较理想的传输形式,并广泛应用与铁路隧道、公路、地铁、地下公用场所及地下停车场,受到国内外一致好评.但其缺点也不容忽视,系统造价成本昂贵,必须设置专用传输线,距离导线30m以内信号才能接收正常,且维护保养费用高昂.

2.5井下光纤技术

光纤通信具有抗干扰能力强、中继距离短、防爆性能好、容量大等优点,促使光纤通信技术的应用和发展很快.目前煤矿井下光纤通信技术应用十分广泛,在许多领域发挥很大作用,光纤通信的高速信道是检测监控系统中理想传输方式,打破传统的语音通信.光纤通信的另一优点使其成为井下工业电视系统的主导,即低损耗无中继传输.光纤通信的诸多优点还有待进一步挖掘和探究,且一定会在煤矿井下通信系统中发挥更大的作用.

2.6感应技术

感应通信技术是利用普通的金属导体的电磁感应,产生静电耦合的一种通信方式.金属导体如：钢轨、电线、电缆等.它既像有线电又像无线电,即美称为“感应无线电”.感应通信技术的优点在于它能以较小的发射功率完成较长的距离通信,且无需中继器、系统组成简单、感应线敷设简便、价格较低,在煤矿井下通信系统中比较受欢迎的一种通信技术.感应通信系统采用传输频率在2MHz以下,以减少传输衰减.其缺点也令人担忧,感应线距离巷道壁距离太近时,极易造成电磁场分布不均匀的情况,继而引起巨大损耗,影响传输质量和距离.而井下的低频段电磁噪声比较大,引起井矿内感应的通话质量比较差,且噪音较大.

除此以外,还有更多井下通信技术如：扩频技术、复用多址技术等等,可根据煤矿井下实际环境择优应用.

3.结语

井下通信技术在飞速的计算机科技和电子科技发展中不断突破,进一步开发出更有效、更合理、更可靠的井下通信方式和手段,为煤矿井下通信开辟更广阔的发展领域,对进一步提高煤矿井下工作的劳动生产率、防止安全事故和灾害具有重大意义.