煤矿多业务联动通信平台设计

潘锦锦

西山煤电集团有限责任公司镇城底矿 山西 太原 030053

引言

当前煤矿迫切需要从装备现代化、生产自动化、管理智能化入手，提高工作效率，最大程度减少危险环境下易于遇险人群数，为此需要除掘进工作面等少数子系统外实现无人值守操作的目标，在调度中心远程完成生产过程监控工作，瞄准国际先进煤矿生产自动化系统技术，在煤矿建成一套适合我国现有基础条件，具有国内自主知识产权，以千兆工业以太环网、高速宽带无线网为传输平台集数据、视频、语音为一体的智能物联矿山综合监控系统，将监控目标从区域、设备延伸到每一个矿工，从监控手段从数据采集、组态画面扩展到数据分析挖掘及智能预警。

煤矿的生产过程中由于存在着各种各样的安全隐患从而带来了高频率事故出现，所以对于提高煤矿生产过程中的安全系数，加强安全监管，提升自身安全性能就显得尤为重要。其中以有毒性的气体排放为主，比如甲烷。煤矿在开采，生产等过程中会产生大量的甲烷，而该气体则是引起瓦斯事故的罪魁祸首。尤其是在开采深度逐渐增加的情况下，煤岩层中甲烷气体释放的含量也会逐渐提高，进一步加大了事故风险。所以，提前做好预防工作以及事故一旦发生的应急预案都需要提前筹划和安排。不仅如此，在工人作业的过程中同样要提升井下预警能力，保证信息流通的准确与畅通，尤其是通信设备和网络系统的到位，确保事故发生后与井内工作人员及时联系，确保事故具体情况。再加上利用信息化设备对实时数据进行精准的深入分析，保证安全事故的提前预防和预测[1]。

1 研究内容

煤矿在生产过程中由于安全性较差且操作起来较为复杂所以出现事故的风险极高，比如瓦斯爆炸，火灾等。所以安全系统的建立是煤矿生产行业正常运作的基本保证。但目前涉及的每一个安全系统都是由独立的人员操控且独立运作的子系统，在实现各系统联动方面还尚且不足，从而使得预警工作没有得到充分的发展。所以多系统联动模式研发和技术突破将是煤矿产业信息化整合联动的根本。

首先整合各个子系统联合统一，如人员定位，广播，电话通讯，视频监控，网络通信等。从而实现总操控室的统一调度和管理，收集各项数据建立数据库进行分析比对，优化数据精准度，第一时间预防和规避险情。其次，一旦事故发生后，如何引导作业人员迅速撤离和进行场外施救是关键，所以保证人员定位系统准确性和各项通信设备正常运作是关键，并且扩大覆盖面，增加无线和有线双渠道布控，实现上下有效通讯，确保无死角。最后保证地下作业工作场所的监控系统辐射范围广且清晰，同时监控系统要与通信系统联动，保证在出现危险情况是能够第一时间监控到且及时通知给涉及人员[2]。矿井无线通信系统如图1所示。

图1 矿井无线通信系统

2 平台设计

2.1 设计方案

对于煤矿多业务联动通讯平台的设计主要是在信息交换技术的带领下，实现各个子系统的有效串联整合，从而方便统一指挥和调度。其中涉及的子系统主要包括联动客户端，联动接口和联动业务管理平台以及需要设计者完美的利用好无线和有线两种通信方式在平台的整体设计过程中。保证结构中涉及到的各个网络能够相辅相成，同时各个子系统之间也能够无缝对接。实现这一目的就要用到数字程控系统，从而保证网络通信，程控设备，电话，广播等通讯渠道都能被统一的调控，实现其一致性和信息实时共享的特点。除此之外监控系统也要与操控人员定位联动，从而最大程度上保证多种异构通信系统和人员定位的联通，方便工作人员统一指挥和操控[3-4]。

当然在总体设计的系统组成中主要是由SIP服务，交换器，自动应答服务平台，程控交换调度平台，无线通信系统，有线通信系统，电话等组成。在一定程度下可以利用专用转换器对信令进行实时转换，视频监控和广播等系统分别可以通过SDK和其网关于联动通信平台成功接入。同时在煤矿生产期间区域报警功能，危险区域人员信息显示功能，内部业务信息等都可以通过联动客户端来实现。从而以最快的速度告知操作人员目前的具体情况，提高异常，危险处理的时间效应。再者，利用音频联动，视频联动，通信联动，预案管理等功能实现用户端的管理行为，满足用语对各种业务管理的需求。这些在联动接口的作用下链接个子系统从而实现多系统的统一联动。也就是说在程控调度平台的作用下实现了各大通信系统，监控系统，业务管理系统等的全面联动，进而提高了操作效率和危险处理的及时性[5-6]。

2.2 功能体现

为了确保煤矿生产过程中联动通讯的各项功能多业务通信平台的联动设计一定要符合以下几点，首先针对像无线扩音等各种类型的电话通信系统来说，必须要做到统一化的管理和险情发生讯息的及时性，在第一时间能够实现利用电话直接触达到各个通信系统。其次，视频监控是在险情出现后第一时间得到真实画面的辅助工具，因此，在视频监控装置中可以根据实际情况分区域监控，且确保各个区域的摄像头完好无损，清晰可见，确保事故险情出现后能够最快速度合理规划撤退线路，标记危险区域范围。同时，绝对保证各种类型的无线和有线通信设备之间的互通，一旦出现险情保证双向通信和多项通讯绝对畅通。通常在矿井工作过程中由于空间内瓦斯的含量逐渐升高，导致其浓度超出规定的标准范围，因此，经常会发生瓦斯爆炸和火灾等事件[7-8]。所以对瓦斯浓度的及时监控是第一时间避免事故发生的必要手段，确保空气中瓦斯浓度超标时监控系统能够第一时间将超标预警信号告知给操控中心的管理人员，第一时间采取正确防范措施，并且通过通信设备告知所有作业工人，以最快时间远离事故发生区域，及时撤离确保人员安全。最后在整体设计中还需要保证利用人员定位功能可以远程锁定作业人员位置，并且实现总操控中心与作业人员一对一和一对多通讯，一旦出现险情在作业人员第一时间收到事故发生信号后在总机室人员的指引下或广播通知下找到安全撤离路线。如若无法撤离或出现伤亡等情况下可以发出求救信号，通过系统定位锁定出事人员具体位置，进行及时救援[9-10]。矿井多业务远程通信监测系统框架图如图2所示。

图2 矿井多业务远程通信监测系统框架图

3 结束语

煤矿产业事故高频发生一直是关注的重点，不仅危机到人身安全也会带来巨大的经济损失，其中以瓦斯爆炸，火灾等较为严重。当然险情的发生直接与管控力度，设备操作，通讯及时程度等有着直接的关系，所以实现煤矿多业务系统联动通信就尤为重要。一旦危机情况发生由总操控室人员统一管理，借助联动信息平台保证及时预警，作业人员安全撤离，第一时间施救等。所以多业务联动通讯平台的设计是实现基本功能保证的第一步。合理化设计和可操作性能够最大程度上提高险情处理效率，挽救生命安全，减少经济损失。