数字式应急通信系统在煤矿井下的应用

胡 瑞

（山西汾西矿业集团双柳煤矿，山西 柳林 033300）

引言

早期的应急通信系统采取定压式的方式，随着“数字化矿井”概念的提出，数字式通信逐渐应用于矿井中。目前，井下应急通信系统中语音通信采取模拟与数字混合应用的方式。数字式应急通信系统与定压式相比，具有扩展性好、不受传输距离限制、广播形式多样化等优点，越来越多矿井开始使用数字式通信［1］。

本文研究的应急通信系统是基于IP数据网络的纯数字式通信系统，系统采用数字化音频处理方式，解决了数据传输过程中易发生失真和产生噪声等问题，实现了数据的无损传输。该系统主要用于正常情况下的快速生产调度和紧急情况下的应急指挥调度，主要表现在：音质好，扩展性强，可实现网络的无限拓扑，实现特定区域单独广播、任意分组广播、寻址群发广播、播放语音、播放音乐等多种形式的广播。

1 功能需求分析

应急通信系统是专门应用于煤矿井下的，目的是实现紧急情况下的应急指挥调度和正常情况下的快速安全生产调度［2］。要达到此目的，应急通信系统应具备以下功能：

1）双向对讲功能。作为应急通信系统，双向对讲是必须具备的功能。在发生突发事件时，井下工作人员可以通过系统的此功能把井下险情告知地面人员，以寻求救助。地面人员通过此功能及时了解井下突发事件发生的地点以及危险程度等，以便更好的采取救援措施。

2）播放语音（音乐）功能。煤矿开采行业是一种对安全性要求极高的行业，工人安全生产意识的提高是煤矿安全生产最基本的保障，应急通信系统的播放语音功能使得管理人员在调度室就可以向全矿区或指定区域范围通过播放已经录制好的煤安规程，进行煤矿安全生产教育。也可以播放领导讲话，传达上级精神。还可以分时段向全矿区或指定区域范围进行音乐播放，使工人陶冶情操，愉悦身心，调动工人快速生产的积极性。

3）广播功能。此项功能可以有选择性地制定区域广播，在险情发生时第一时间通过广播组织、指挥现场工作人员安全撤离险区，避免人员伤亡和财产损失。

4）分区警报功能。矿井下应急通信系统应具备在火灾、水灾、瓦斯爆炸等自然灾害发生时，迅速发出告警信号的功能。

5）报警强插功能。煤矿应急通信系统需具备报警强插功能，当突发性事件发生时，管理人员在调度室通过应急通信系统的强插功能向矿区发布险情信息，并进行应急指挥。

6）录音功能。调度台对所有通话进行录音，并对录音文件进行保存。

7）防爆功能。所有的矿井设备必须具备隔爆，抗高、低温，抗压等特性。

2 数字通信系统结构

为实现功能需求分析所提到的系统功能，解决煤矿井下应急通信系统所要满足的实时性和应急性特性，煤矿井下应急通信系统结构图（如图1）。

图1 煤矿井下应急通信系统结构图

该系统主要由地面主控室调度台、矿用本安型IP扩播终端、矿用本安型扩播电话以及环网交换机等构成［3］。多台环网交换机以手拉手形式构成光纤以太环网。IP扩播终端挂接在以太环网上，IP扩播终端之间也可以通过专用电缆级联。扩播电话直接挂接在IP扩播终端上或通过专用电缆相互级联。系统覆盖全矿井，任意扩展，任意拓扑。

1）双服务器。系统选用两台服务器，通过双机软件把两台服务器集成起来，保证系统运行的可靠性。

2）环网交换机。环网交换机选用工业以太网交换机，与普通以太网交换机相比，工业以太网交换机更能适应煤矿高湿、高温、高压、强电磁干扰、巷道易变形等恶劣环境，且工业以太网交换机除能实现设备的冗余性和实时性外，还具有广播风暴抑制功能。

3）本安型IP扩播终端。本安型IP扩播终端是由后备电源板模块、网络延长器模块、VOIP（Voice over Internet Protocol）模块、控制板模块等模块组合而成的，且每个子模块都有各自特殊的功用。

4）本安型扩播电话。矿用本安型扩播电话为矿用本安型扩播通信装置，特别适用于煤矿井下有煤尘爆炸、瓦斯爆炸等危险的环境。

3 结语

1）采用的数字式应急通信系统具有音质好、抗干扰能力强、传输距离远、故障率低、广播方式多样等优点，大大改善了应急系统的性能。

2）采用以太网进行数据传输，充分利用以太网环形拓扑结构的冗余备份功能。当环网上某点出现链路故障时，通信线路会迅速切换到冗余备份链路上来，且链路切换时间极短，保证了全网数据通信的正常运转，大大增强了通信网络的可靠性。

3）应急系统在正常情况下，可对矿井工作区进行广播，通过广播让井下作业人员了解国家大事、当今实事，上级精神等，也可以播放音乐，以愉悦工人身心，提高工人进行快速生产的积极性，或通过播放语音传达上级指示等；在灾难发生时，还可以通过紧急广播发布遇险信息，并对现场作业人员进行疏导、疏散、应急指挥等。

［1］ 王芳.应急广播在自然灾害中的作用及其发展［J］.中国无线电，2011（7）：25－26.

［2］ 范高贤，周波，殷庆平.光纤工业以太环网在煤矿安全监控系统中的应用［J］.工矿自动化，2007，12（6）：1－3.

［3］ 赵芳芳.应急广播网络管理系统的实现［D］.北京：北京邮电大学，2011.