时间：2022-04-10 10:54:56
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摘要：
剖析了我国煤矿产业在生产过程中存在的问题，通过概述煤矿生产调度管理系统的构建以及对煤矿生产调度管理系统的构成、功能、应用实例的介绍，对通信技术在我国煤矿生产调度管理系统中的运用前景进行了探析。
关键词：
通信技术；煤矿生产；系统；运用
煤炭在我国国民生产中占据举足轻重的地位，提高煤炭的生产调度技术管理的水准，成为保障煤炭产业发展的基石。虽然通信技术已经在我国的煤矿生产过程中得到了比较好的应用，但是在整个生产调度管理系统上仍然存在分散性、不连贯、不系统等缺点，不能通过运用通信技术获取相关生产信息，从根本上解决煤矿生产过程中所衍生的各项问题。因此，目前亟需将通信技术运用于我国煤炭生产调度管理系统中去。
1通信技术在我国煤矿生产调度管理系统中的运用前景探析
据国家安全生产监督管理总局数据显示，2014年煤矿等重点行业领域安全生产状况进一步好转，煤矿事故起数和死亡人数同比分别下降16.3%和14.3%，重特大事故同比分别下降12.5%和10.5%，连续21个多月没有发生特别重大事故。说明目前我国煤炭安全生产的形式呈现逐年好转趋势，但是，当与世界上其他国家的煤炭主产国相比较，我国仍有10倍的差距。深究其原因，一方面，我国煤炭地下开采量占比高达95%之多，小煤矿占比多，灾害频发，另一方面，煤矿生产调度管理系统信息化程度不够完善[1]。因此，我国亟需利用通信技术实现这一目标。随着通信技术领域的快速发展，我国社会生产的各个领域都受益良多，我国煤矿生产调度管理中的运用起到不可忽视的作用。在煤矿的安全生产中，煤矿生产调度是核心工作。传统管理模式中，电话是获取各种生产动态的主要途径，日常各资料统计汇总工作是以手工记录为主，存在着工作琐碎、信息传递不及时、误差大、记录方式不统一、不规范等缺点。基于通信技术构建一个煤炭生产调度管理平台则可以从根本上杜绝以上问题。
1.1煤炭生产调度管理系统利用VPN构建一个煤炭企业的内部加密网络，厂矿领导通过对整个VPN网络的控制来实现整个内部网络的有效运行[1]。在内部网络中，各生产部门或者科室是相互连接，相互监督的关系。在煤矿生产过程中，计划科、安监科、通风调度、综采队、掘进队和其他有关部门通过内部网络有机地连接起来，实现信息共享，完成生产调度信息的各部门采集，获取产量、掘进进尺、外运、瓦斯抽采、煤炭洗选、安全情况通报等信息。其通信连接方式如下页图1所示[2]。
1.2系统功能简介
1.2.1实现数据的分布式上传在保障煤矿日常安全生产、作业人员自身安全上，煤矿重大灾害预警技术的研发与推广具有重要意义[3]。普遍应用于各煤矿安全生产中的瓦斯实时监测、报警与断电系统等，在预警方面不能及时预警，不能满足煤矿在生产过程中对安全性的保障。因此，提高煤矿生产的安全性非常迫切。而基于通信技术构建的生产调度系统平台可以通过检测，掌握各项安全信息，并汇总上报，以备管理人员及时作出反应。各班次的生产开采情况由采煤队和掘进队通过系统本队组上报数据；生产计划由生产计划科组织信息上传；矿井安全动态、通风情况、瓦斯情况由安监科统计上传。
1.2.2优化数据统计分析方式按照一定的时间段如日、周、旬、月、年生成煤炭产量、掘进进尺、安全情况等数据，使各生产管理部门及时地掌握各项生产信息，对已经存在的生产问题进行改善，同时也可以根据已有数据，及时对煤矿生产过程进行不断完善。
1.2.3合理分配各项资源煤矿生产调度管理系统可对作业劳动力，设备、雷管、炸药的使用进行合理调配，既保障了供应，也实现了节约生产，同时可保障煤矿生产作业的安全性。
1.3煤矿生产调度信息的生成系统平台可以根据各个单位填报的调度信息日报表，全面系统地显示出全矿的生产情况，相比传统的记录方式而言，查找方便，错误率也大大降低[4]。各项数据清晰明了，对于有关部门和领导及时掌握相关的生产信息非常有意义，极大减少了信息处理者的工作量，也有助于对数据的分析和上报。
2利用通信技术构建煤炭生产调度管理系统的应用实例解析
2.1生产管理调度系统中全矿井安全生产信息调用目前，通信技术在全矿井安全生产调度、避险和应急救援中得到较好的运用。如，基于矿井无限传输衰减大、发射功率受限制、设备体积小、抗干扰能力强、防护性能好、电气防爆、电源电压波动适应能力强等特点，提出多基站矿井移动通信系统网络结构，矿井移动通信与应急通信系统性能要求和方法，研制成功了基于WIFI的矿井移动通信系统等。这种技术的应用，提高了井下人员与地面沟通联系，及时解决生产等相关问题。该信息可由安监科进行报送，保障矿井安全信息的及时通报、共享。
2.2生产管理调度系统中井下人员位置的监测通信技术在全矿井安全生产调度中发挥着重要作用，不仅可以防止工作人员靠近危险区域，对事故采取应急救援，而且可以考察作业人员的出勤率等，为煤矿的安全生产调度提供了保障。基于GPS信号无法覆盖全矿井，以及无线传输在矿井巷道的传输过程中衰减大等，通信技术已经在煤矿井下人员位置探测系统中得到运用。其技术要求体现在：识别卡与分站之间的无线传输距离应大于10m；识别卡位移速度要大于5m/s；识别卡并发数量要大于80个；系统漏读率要小于10-4；识别卡数量要大于8000个等等。其装备要求体现在：将分站安置于每个人员出入井口、开采重点区域出入口，以及以下盲巷等限制区域；为了准确监测持卡人员的移动情况，需设置2台以上的分站或者天线，并且在巷道分支处设置分站或者天线。这种技术的应用可以保障矿井的安全生产，利用生产管理部门和厂矿领导及时跟进人员位置信息，做到人员监管实时监测，心中有数。
2.3通信技术在煤炭安全生产远程监控系统中的运用目前，在煤矿生产过程中被使用的煤矿供电、排水检测系统，胶轮车运输监控系统，轨道运输监控系统等，充分保障了井下作业人员的人身安全，有效减少和避免了安全事故的发生，在减少事故发生率、生产工人死亡率、百万吨死亡率等方面发挥着重要作用。各项信息的及时报送提高了生产效率，有助于相关管理人员根据实时信息进行合理判断和决策，保障厂矿生产的安全进行。
作者：李赞 单位：潞安集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿
摘要
平煤股份八矿通信系统是以程控集成平台为核心，通过对现有通信联络系统（有线电话网、无线电话网、扩播电话网、扩音广播网、人员定位网）、安全监测系统集成，实现了在调度室程控调度操作台的统一调度指挥，为矿井的安全高效生产提供了有力的通信保障。
关键词
程控电话；扩音电话；程控集成平台；通信系统
平煤股份八矿作为中国平煤神马集团主力生产矿井之一，井下设备复杂多样、点多面广战线长，给通信系统的建设和维护造成很大困难。随着开采范围的不断扩大，多工种联合流水作业程度要求越来越高,加强矿井通信能力和覆盖范围、实现科学调度有效协调，成为企业决策者关心的重要问题。
1通信系统
平煤股份八矿通信系统采用KTJ119型矿用数字程控调度系统，支持电话门数720门，配置2台工业级2048键触摸屏键盘，可以实现手机，固话，长途电话的一键呼叫，群呼、组呼、电话会议、三方通话等调度功能。配置300路KTA116型矿用电话安全耦合器；使用全通道在线数字录音系统，对所有调度电话进行实时录音、回放、扩音、查询等功能；安装4×12V100AH免维护蓄电池，实现自动切换，保证断电后72h内不中断通话。具备强拆、强插、紧急呼叫、群呼、组呼、多方通话、电话会议、录音、监听、转接中通话、通话中转接等强大的全网调度功能。平煤股份八矿通信系统包括有线电话、无线电话等通讯方式。八矿扩播电话系统是八矿综合自动化信息化系统建设的一部分。主要分布在斜巷、皮带沿线、大巷乘车点井口、综采工作面等位置，目前为止共计安装26台网关，24台高级话机，6台程控免提电话、26台音箱和167台普通话机（包括采面扩播电话36台）。主要应用在以下几个方面：（1）自动化专业调度：目前八矿实现了皮带、水泵、筛分楼储装运的集中控制远程开车，皮带调度、筛分楼储装运专业调度利用扩播电话能实时与现场沟通，做到统一指挥调度，减少和杜绝因设备故障停车而联系不到现场巡检人员的情况。（2）自动化集控：自动化开车过程中，扩播电话起到打点和预警的功能。（3）现场沟通：现场维修、检修过程中便于沟通交流、协调工作，减少因沟通不畅引起的不必要的麻烦。（4）宣传、教育和通知：所有扩播电话都集成在一个平台上，系统可以设定一路或多路扩音电话播音内容和播音时间。通过定时播放新闻、通知和各种规章制度，起到宣传教育和通知的作用。
2人员定位系统
八矿人员定位系统采用KJ250矿井人员管理系统，具有井下人员实时跟踪定位、井下员工查询、员工考勤管理、员工信息管理等功能，能够对当前井下人员的行程路线进行实时跟踪定位，实时掌握员工的井下活动、停留时间、分布等情况，对个人、集体的考勤进行详细查询、分析和统计。
3“五网合一”的矿井通信系统集成方案
通过前期的建设和完善，八矿的通信系统形成了有线电话网、无线电话网、扩播电话网、扩音广播网、人员定位网，这“五网”除有线电话网和无线电话网实现互通之外，相互之间都是各自独立、自成体系，造成资源的重复建设和浪费。为了实现资源的共享，减少矿井通信系统的投入和维护成本，提高矿井通信和调度指挥效率，在充分调研的基础上，集团公司提出了“五网合一”的矿井通信系统集成方案：以程控调度集成平台为核心，通过对现有有线电话网、无线电话网、扩播电话网、扩音广播网、人员定位网的集成，实现各系统之间的相互联络和互动；通过对各子网设备的规范和接口的统一，实现“五网”集成后的矿井通信系统设备的集成化管理；通过集成，最大限度的融合现有的通信手段，为矿井安全生产、抢险救援、调度指挥提供安全可靠和集成化的矿井通信系统平台。但由于八矿人员定位系统的定位卡和基站不具备接收信息的功能，人员定位部分的集成暂不考虑。八矿基于程控集成平台的煤矿通信系统的建设于2015年7月初正式完成并投入使用。系统主要由程控电话调度台、程控交换机、SIP服务器、自动应答服务器、VOIP电话网关、程控免提电话等组成。系统通过SIP服务器，实现了无线通讯、扩音广播、扩播电话的集成，通过VOIP电话网关，实现了不同厂家扩音电话系统的集成，通过自动应答平台实现了人员定位系统的集成，完成了安全监测系统瓦斯超限自动拨打调度电话的功能。该系统是基于IP语音交换的通信保障系统，系统以调度主控制台、分控制台为核心，实现扩播电话系统、扩音广播系统与调度中心的互联互通。系统集成了华宁、华洋、大齐等品牌，采用127V供电，每部扩播电话和扩音广播均安装有可充电电池，经井上下测试，可充电电池在断电状态下，能提供2h的供电，确保系统正常工作。该系统实现了煤矿通信系统的全覆盖，包括斜巷、皮带沿线、大巷乘车点井口、综采工作面、掘进工作面、井底车场、避难硐室、行人巷道、猴车沿线和作业地点等，具有定时广播、多路广播、分区广播、人工呼叫自动广播、一键群呼、自动播放、自主定制预案、录音等功能，实现分区、分级广播控制管理等控制功能，并且该系统部署灵活，易于扩展。根据八矿自动化建设的情况和“五网”的现状，八矿对该系统的功能进行了扩展和应用，把安全监测系统纳入到系统中来，实现了瓦斯超限自动拨打电话报警功能，把矿井通信系统与综合自动化平台结合起来，实现在综合自动化平台内部计算机麦克风与有线电话、无线电话、扩播电话和扩音广播之间的通讯功能。通过建设和集成，基于程控集成平台的煤矿通信系统具备如下功能：（1）在程控平台上增加【小灵通】、【扩音电话】、【VOIP电话】和【紧急呼叫】界面，可通过程控电话调度台实现对程控电话、小灵通、扩播电话、扩音电话、VOIP电话的统一调度指挥，可通过触摸屏按钮或者拨打电话实现对以上四个通讯联络系统的直接呼叫；（2）实现了所有通讯设备（有线电话、无线电话、扩音广播、扩播电话）的区域呼叫和一键呼。在紧急情况下,通过程控电话调度台【紧急呼叫】界面实现对某一区域或全矿井区域内的所有通话设备的区域呼叫或者一键呼叫；（3）通过集成和改造，将有线电话、无线电话、扩音广播、扩播电话融为一体，实现程控电话系统与扩音广播系统、扩播电话系统的互通，矿井任意一部程控电话都可以与网内的扩音电话进行通讯；（4）采用原有的工业环网，利用网络电话技术，实现了井下有线电话网的扩展，结合扩音广播和扩播电话，实现了通信系统在采掘头面、皮带、地面煤楼、大巷、斜巷轨道沿线、候车点等人员聚集点的全覆盖；（5）实现对瓦斯检测系统数据的监视，当瓦斯达到或超过系统设定的报警值时，自动应答平台自动拨打调度电话通知报警，调度员可根据情况向对应区域发出指令进行调度指挥；（6）通过建立自动应答平台，实现了通信系统与综合自动化信息化平台的集成，专业调度员在综合自动化控制平台上就可以实现麦克风与任意电话的通讯，为综合调度和高效生产提供了有效的手段。
4结语
平煤股份八矿通过建设、改造和集成，节省了投资，最大限度地利用了现有通信系统的资源，实现了“有线电话网、无线电话网、扩播电话网、扩音广播网、人员定位网”五网合一，系统利用先进的技术，基于程控集成平台，实现了煤矿通信系统的扩展和完善，为矿井的安全高效生产提供了有力的保障。
作者：付耀杰 陶建平 李军鸿 单位：平顶山天安煤业股份有限公司
1煤矿自动化和通信技术的发展历程
1.1煤矿自动化技术煤矿自动化技术在我国的发展起始于20世纪60年代，继电器是当时主要的煤矿自动化器件，当时的煤矿自动化也只是简单的开停与闭锁控制，而且控制器不但体积庞大，安全性与可行性也很差。20世纪70年代和80年代中期，晶体管与逻辑电路开始的大量出现，它们的出现取代了继电器成为主要的煤矿自动化控制器件，它们的应用使控制器的体积得到了大幅度的缩小，并且把控制器的功能改进了。80年代末90年代初，开始出现了单片机，由于单片机的运算与控制能力都比较强，晶体管与逻辑集成电路控制系统很快被其取代，单片机成为了自动化控制系统的核心控制单元，这使得煤矿自动化控制系统的安全性与可靠性都得到了大幅度的提升，煤矿自动化控制与检测系统才真正具有了实用功能。但这个时期形成的煤矿自动化系统还属于独立系统，各系统之间不能进行信息交换。简单的调制方式是其内部信息传输的主要方式。直到21世纪初，随着太网信息网络技术的发展，实现了煤矿各专用监控系统之间的信息传输可以用高速信息网络来传输，总线传输技术也逐步成为各专用监控系统内部之间信息传输的主要方式，高速信息通道的建立，使煤矿各专用监控子系统的集成与实时监控得到了实现，使煤矿自动化系统的自动化水平跃上了一个新的台阶。
1.2矿井通信煤矿的生产指挥工作要想顺利进行，必须要做好矿井通信工作。由于煤矿企业的生产工序较多且作业地点分散，要想用一种通信系统和方式来把全矿覆盖很难。按使用方式可把矿井通信大致分为固定通信与移动通信，按通信覆盖区域可把煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。防爆磁电电话是我国早期主要采用的矿井调度通信方式，随着时代的发展矿用模拟程控调度通信系统在20世纪80年代开发出来了，90年代时数字程控调度通信系统也开发出来了，这时已经几乎能满足矿井调度通信的需求。矿用透地通信系统、矿用泄露通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统以及矿用CD-MA通信系统是矿用移动通信系统的主要形式。其中应急救灾时主要用到的通信系统是矿用透地通信系统，局部通信主要用到的通信系统是漏泄通信系统，感应通信系统，矿用载波通信系统，全矿井无线通信主要用到的通信系统是矿用小灵通系统与CDMA通信系统。
2煤矿自动化技术
2.1高速监控网络工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统是我国目前主要使用的高速监控网络。其中冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台，很多矿井都在使用。由于专用工业控制网的开放性比较差，在我国只有几个别的矿井在装备使用，而矿用CEPON网络系统是一种新系统，视频、数据、语音等信息都可以传输，其应用前景十分广阔。
2.2自动化平台软件管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的两种主要形式。管控软件在控制层的管控服务器内安装，Web服务软件在管理层的Web服务器中安装，它们是煤矿自动化控制的重要实现手段。
2.3局部生产环节自动化矿井局部生产环节自动化大致可以分为：安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统、调度控制矿井机车系统、矿井数字化工业电视系统、工作面巷道监控中心。
3煤矿通信技术
矿井有线通信主要使用的是矿井程控数字调度通信系统与工作面局部扩音通信系统。随着矿井大规模应用网络技术以及IP语音通信技术的逐渐完善，矿井有线通信一个重要的发展方向便是矿井IP调度通信系统。人们还在不断的探索和研究矿井移动通信技术，矿用透地通信系统、矿用泄漏通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统、矿用CDMA通信系统等等。
4若干技术问题
4.1完善与提高局部生产环节自动化技术已有多种高速监控网络方案供煤矿自动化控制选择，影响煤矿自动化正常运行能否实现的一个重要因素已经成为局部生产环节自动化，这主要是由于监控量大、面广、并且种类繁多是局部生产环节监控系统的主要特点，要想使矿井自动化系统更完善，这就需要各生产厂家不断完善与提高自身的技术。
4.2开发高强度快速安装式矿用光缆我国的矿井已经开始广泛应用光缆，但大巷是其主要应用的地方，而在工作面上的应用技术还不完善，这主要是由于工作面的生产条件更恶劣，易断是普通矿用光缆的主要特点，一旦这种普通矿用光缆断裂后很难修复。而工作面液压支架电液控制系统，顶板监测系统监控的信息量都非常大，要求的信息传输速度高，更适合采用光缆传输，为了适应矿井未来的发展需求，我们必须开发开发高强度快速安装式矿用光缆。
4.3煤矿供电安全技术电参数测量以及各种保护功能是目前防爆开关设备等供电设备主要具有的功能，他们一般都缺乏主动分析故障与报警的功能，这就需要我们继续在这方面加大研究力度，把井下变电所无人值守的整套设备争取能够开发出来。
5总结
实现煤矿高效安全开采的关键技术之一便是煤矿自动化技术，而矿井通信技术又是煤矿生产指挥必须具备的手段之一，历经几代人的努力钻研，开发出了一系列这方面的产品，并已经被广泛应用于煤矿企业的安全生产中，但就目前煤矿企业的发展现状而言，它们还远远不能满足煤矿企业安全高效生产的需求，为了真正满足这一需求，我们要不断利用新技术，新手段完善与提高煤矿自动化技术与通信技术，只有这样才能保证我们煤矿企业的安全、高效生产。
作者：王博翰 单位：陕西陕煤黄陵矿业一号煤矿
1煤矿井下无线通信技术的现状
1．1TD－SCDMA无线通信技术的应用现状TD－SCDMA技术是ITU研发出的第三代移动通信空间接口技术。其特点为上下频段统一，能通过对时隙配置提供无线承载。TD－SCDMA无线通信技术可以支持匀速为8kb／s～2Mb／s的所有3G业务。TD－SCDMA系统采用时分双工模式，但是由于载波占用的宽带为1．6MHz，TD－SCDMA系统提供的速率有一定的数据限制。目前，TD－SCDMA矿用通信系统采用BBU＋RRU方式，因没有办法直接使用太环网，当某个中间RRU故障会导致整个链上的RRU无法工作，维修、扩容比较困难。
1．2WCDMA无线通信技术的应用现状WCDMA技术与TD－SCDMA都是ITU正式的第三代移动通信空间接口技术规范之一，该无线通信技术集CDMA、FDMA技术优势于一体，是一种系统容量大、抗干扰能力较强的移动通信技术。WCDMA与TD－SCDMA相比，技术较为成熟，并且发展空间大，在扩频的基础上能够获得巨大的经济效益，此外，还支持所有的3G业务。WCDMA作为产业链最为成熟的技术，不仅可实现语音通信功能，还能提供高速率数据和图像传输功能。但其成本较高，使得多数煤矿企业望而止步。
2煤矿井下无线通信的技术难题
电磁波在矿井隧道中不能很好地进行传播这已是公认的事实。一直以来，井下通信的技术难题是制约煤矿安全的重要因素之一，下面将从3个方面进行论述。
2．1巷道的环境条件对电磁波的影响煤矿井下巷道一般比较狭窄，弯曲延伸，存在多个分支，且分布在不同的地下平面。巷道的截面宽度不同，且巷道四周为煤层，粗糙不平。这一特殊的传播环境对电磁波的传播特性产生重大影响。电磁波频率对传输的速度有较大的影响，巷道截面尺寸对电磁波传输也有影响，截面的尺寸与巷道内电磁波频率成正比。此外，矿井下有照明线、动力线、钢轨等纵向导体，这些线路的存在都会对电磁波的传输产生一定的影响。
2．2井下环境机电噪声干扰严重如今，井下作业机械化与自动化设备的应用，不可避免地会增加噪声的强度，但是这一问题并未引起人们的重视。通信技术中，噪声是衰减和损耗通信质量的又一个重要因素。机械设备的作业一般是24h不停歇，因机械设备自身配置量大，启动频繁，所产生的电气噪声频谱较宽。由于信号微弱会导致井下通信困难，噪声问题是井下移动通信需解决的技术难题。
2．3接收点有用信号十分微弱无线电在井下的传播可以被看作在一个特定的空间内进行，由于电磁波在传输的过程中受到煤岩层及磁导率的影响，因而其传播速度并不是恒定不变的。煤矿井下的管道由于表面比较粗糙，且分布不均，这些都会对电磁波的传输造成影响。对于某个接收点来说，接受机本身信号微弱，在干扰之后很可能接收不到信号，这种特性的存在破坏了有用信号的传输，最终导致电磁波传输距离减低为数百米，从而使得井下通信非常困难。
3无线通信技术的发展方向———Femtocell技术的运用
Femtocell是根据3G技术发展和无线技术宽带化发展方向而推出的一种低功率、超小型化的移动基站。它的运用在一定程度上提高了煤矿井下的安全性。Femtocell通过IP协议将用户最先具备的ADSL／LAN宽带进行线路连接，远端由专用网关实现从IP网到无线网的连接，具备安装便捷、能够自动配置、直接使用的优点。
3．1Femtocell的技术优势Femtocell技术的运用能够最大范围地覆盖宏小区不能覆盖的地方，可以减少来自宏小区基站的高功率开销并提高宏小区基站的性能。此外，辐射更低，手机电池也更耐用，这些优势都优于其他无线通信技术。当前在煤矿企业中，设备供应商主要是将NodeB和RNC功能集成于一个接入设备的扁平化架构，由于Femtocell网关的接口是Iu接口，扁平化架构可以将SGSN／GGSN功能集成于Femtocell接入设备，其技术优势在于符合下一代移动网络的发展趋势，并在减少节点时提高网络的可靠性。
3．2Femtocell的系统优势Femtocell技术采用的是小型化设备，可以随时使用，并能够维护系统安全，增强灵活性。系统内部采用电信级标准设计，确保系统的稳定可靠性，无线通信能够共享技术的应用，使系统的稳定性及可靠性大大提高，并能够满足设备的资源需求。Femtocell系统设备运营均衡，工作状态较为稳定。此外，Femtocell技术系统的运用采用的是国际通用的通信标准设计，设备可与终端设备兼容，并能够与多家主流设备的制造商生产的用户交换机进行交换。
4结语
无线通信技术的应用极大地实现了地面对井下作业的监测和管理，能够有效地保障井下作业的安全。就无线通信技术在井下使用的现状而言，无线技术与自动化系统的深度融合还存在一定的发展空间，因而，应当不断研究和实践，使其更好地应用在煤矿行业中。
作者：刘庆伟单位：中国神华神东煤炭集团锦界煤矿管理处
一、煤矿井下调度管理存在的问题
分析当前的煤矿生产调度系统，在运行过程中，存在以下几个方面的问题：第一，调度系统的工作效率较低，针对现有的煤矿生产调度系统，受技术条件的限制，煤矿企业还不能充分利用现代的网络技术来加强煤矿生产调度管理系统的建设，导致出现界面不友好、无法实时查看信息，用户操作困难，数据管理分散的现象，甚至调度管理中的信息出现重复记录的现象。在煤矿生产中，由于煤矿生产调度管理系统仅限于指挥部门使用，在没有对调度信息进行科学管理的基础上调度部门所获得的信息是不能被其他部门使用的，信息缺乏共享性，致使调度管理系统的使用效率低下。第二，缺乏完善的信息统计功能，由于调度信息缺乏共享性，这就给煤矿井下安全生产的决策分析带来了一定的困难，例如在某个时间段内生产事故等情况不能及时得到统计和处理，其严重影响了系统在煤矿安全生产中组织和协调作用的发挥，进而影响了煤矿井下的安全生产。第三，无法实现对生产调度台账和报表的实时生成，在煤矿生产调度管理系统中，虽然实现了基础数据的管理功能，但是，在调度管理系统中还没有真正实现实时生产报表的功能。在生产过程中，生产调度台账和报表的实时生产不仅可以起到统计作用，也可以起到组织和协调作用，其中，生产调度日报、煤矿井下生产值班情况表及掘进工作面调度记录等报表可以很直观的对煤矿生产进行科学决策分析。第四，无法实现动态查看功能，由于图形信息管理功能不全面，在现有的调度管理信息系统中，其只能实现经验的图形管理，而实时生成的动态图形在现有的调度管理系统中不能得到充分体现。在调度管理信息系统中，若采用无小型化网络设备，不仅成本高，设备体重大，也不具有支持数据业务的功能，因此，采用无线通信技术与安全生产管理调度系统，其可以有效满足煤矿井下安全生产的需求。
二、建立基于TD-SCDM无线通信的调度管理系统
随着计算机网络技术的发展，通信技术的应用已受到了社会各界的广泛关注，相应的网络平台经历了终端主机方式到服务器方式的演变。并且在信息数据收集、存储和处理上，也从封闭式逐步走向开放时。由此可知，通信技术的转变，促进了我国社会经济的发展。在科学技术不断发展的今天，井下越来越多的电力设备、调度中心的信息资源共享及工作流程优化的要求，为了有效满足煤矿井下的安全生产要求，建立基于通信技术的调度管理系统，不仅可以确保煤矿安全生产，同时也是促进煤矿企业经济可持续发展的重要保证。由于煤矿生产调度系统在煤矿井下安全生产中发挥着不可替代的作用，因此，利用通信技术来建立煤矿生产调度管理系统，规范煤矿生产的调度管理，减少指挥人员的工作负担，从而提高工作效率和精确度。
针对当前煤矿生产调度管理系统存在的问题，在建设调度管理信息系统中，首先应借鉴国内外比较先进的煤矿生产调度管理信息系统进行分析、研究，结合煤矿企业内部的具体生产情况和实际需求进行分析，将两者有效结合，采用TD-SCDM无线通信技术，并结合煤矿企业现有的信息化平台，提供语音、视频、数据一体的网络平台，如图1所示，通过利用通信技术与调度管理信息系统连接，其可以及时对井下生产进行指挥，同时也可以及时进行紧急情况的处理。采用TD-SCDM矿用无线通信与煤矿生产调度系统，其主要有以下特点：第一，具有先进的无线管理功能，通过搭载无线视频监控和人员定位等数字化建设，指挥调度人员只需要通过语音、视频进行调度或召开会议，则可以进行通信与管理；第二，信息收集与分析功能，对掘进队的生产数据及井下各个环节的安全生产情况等基础资料进行收集，按照年、月、日对煤炭生产产量及安全情况进行统计分析，实现信息共享，及时地、有效地解决煤矿生产中的实际问题；第三，资源合理分配功能，根据煤矿企业内部的具体情况和煤炭生产需要合理分配劳动力，对机电设备、配件、雷管等进行检查；第四，数据资料存储、查询功能，对收集到的生产数据及相关资料以超文本的形式存在，从而实现规范化的煤矿安全生产；第五，可靠的冗余功能，煤矿生产调度系统支持单板、设备、网络级等三级冗余能力，在煤矿生产中，若某一环节或节点发生故障，调度管理信息系统将会自动进行主设备的倒换，以保证整合系统的正常运行；第六，漫游功能，利用无线通信技术在煤矿井上设置多个基站，实现多点漫游和无缝却换的功能，这样系统不仅可以实时对煤矿井下的生产进行监测，也可以对各个基站的指挥调度人员进行网络级调度和漫游调度，该系统支持全局录音功能；第七，多级调度功能，指挥调度人员只需权限设置，则可以实现上级调度台对下级调度台的调度，同时总调度台可以对各分调度台进行调度，建设全网多级调度管理信息系统，以满足对多用户管理的需求。
三、结束语
煤矿井下生产是一项具有危险性、施工环境恶劣的工程，为了实现煤矿井下的安全生产，建设煤矿生产调度管理信息系统是非常重要的。通过加强信息化建设，建立生产调度管理信息系统，使调度生产管理信息系统在煤矿生产中起到组织、协调和指挥的作用，以保证煤矿安全生产，以促进煤矿企业的可持续发展。
作者：刘涛单位：神华神东煤炭集团开拓准备中心生产指挥中心
一、WiFi技术下的煤矿井下应急救援无线通信系统设计
所谓WiFi，其实就是一种现代化短距离无线网络传输技术，可以在一定范围内接入互联网的无线电信号，也属于一种无线相容认证。WiFi其实是由WECA（无线以太网相容联盟）宣传的业界术语。在迅猛发展的无线通信技术中，尤其是相继出现的IEEE802,11g，IEEE802.11A等标准，WiFi逐渐成为IEEE802.11标准系统称谓。其应急救援无线通信系统的主要组成部分，也就是其无线通信信道，通过计算机上的WIFI链路中心节点FFD1，就可以把救援人员的控制命令进行发送，直接发送到小车上的RFD采集终端。借助于WIFI技术的自组网功能，其新投放的节点会在其2个节点通信距离大于通信范围之后，直接在WIFI网络中加入，并成为其中间路由节点，通常对其通信链路产生延伸作用，对其正常运行提供有效保证。之后会继续将一些其他节点进行投放，在对其链路进行建立过程中，其救援前端的各种参数也会通过采集终端进行传送，救援中心就可以依照这些参数，对其具体的救援工作进行合理的安排。
(一)煤矿急救通信结构在煤矿井下发生灾害的时候，就需要立即将井下电力供应全部切断，其灾害现场环境具有一定的复杂性，所以，就结构而言，救援通信系统的构建主要包括井下指挥中心、无线救援通信系统以及地面指挥中心3部分。具体救援系统结构见图1，个人终端、井下指挥中心与中继台共同组成煤矿井下无线救援通信系统。就无线网络通信技术而言，煤矿急救通信结构属于无线与有线通信共同结合的紧急救援系统。因为煤矿井下有着非常特殊的巷道结构，在具有局限性空间中进行无线信号的传输，所传输的距离接近地面。所以在进行个人终端设计时，通过功放模块的增加来加大无线网络传输距离。此外，在井下指挥中心与个人终端间，依照现场需要，添置中继台。
(二)井下个人终端设计在煤矿井下，语音模块、环境参数采集模块、图像采集模块、液晶显示模块、WiFi模块、键盘输入模块、MCU处理模块以及无线功放模块等共同组成个人终端硬件。而且在国际国内市场中图像采集模块、语音模块、液晶显示模块以及键盘输入模块等都部件都比较成熟，无需独立性研究与开发；我院已研发出环境参数采集模块，而且在设计时，不必对MCU进行单独性使用。WIFi模块以串口方式对煤矿井下环境采集参数信息进行读取，采用G-SPI，即SPI方式与凸显采集、语音模块进行通信。采用GPIO中的IO接口与液晶显示模块、键盘输入模块进行连接，采用RX、TX管脚与无线功放模块进行连接。具体设计图如图2所示。
(三)中继台设计在井下指挥中心与个人终端之间进行中继通道的构建是中继台的主要作用，使其通信距离得以延长，中继台通过双WIFI芯片，定向天线与双功放方案，通过定向天线能够使其通信距离得以延长。具体中继台设计图如图3所示。
(四)监测监控系统设计煤矿井下所采用的传感器，例如CH4、O2、温度以及CO等，其目前所采用的全部都是频率信号输出，通常是在200～1000Hz，其系统均需要先把各种传感器全部都接入到监控分站，随后通过监控分站向地面中心站进行传送，其不但会对设备成本进行增加，同时在其数据传输过程中，如果距离超过2KM，就会受到电磁干扰，增加系统的不稳定因素。所以说在其传感器之中加上WIFI模块，将之中的数据在WIFI网络中进行接入，这样其数据就可以采用WIFI的形式进行发送，同时也能够通过光纤环网进行发送。
(五)移动数字视频设计目前在煤矿井下其监控系统即为在特定位置所安装的摄像仪，那么针对这一情况，如果是采用WIFI方式则可以对其有效性进行切实提高。比如说胶带巡检摄像仪的应用，就必须要借助于移动视频视频进行实现。其视频图像传输无线化对传统同轴电缆、光纤图像监视受限制等等进行了突破，其灵活性以及便利性更高。其中WIFI宽带最高能够达到300Mbit/s，其在高码流、高宽带以及高画质的音视频中非常适用，同时还具有超强的抗干扰和抗衰落能力，其可以对视频传输链路进行有效满足。
二、结语
在WIFI技术的煤矿井下应急救援无线通信系统中，采用此设计方案，能够保证通信距离在5KM。而且此系统在目前依旧处于安标送审状态。基于WIFI技术可用于各类型的煤矿井下灾害救援工作。研究与开发煤矿安全监控始终受到国家鼓励与支持，我国煤矿安全生产标准与规程中明确提出煤矿一定要有充足安全装备。所以，基于WIFI技术必会得到政府的鼓励与支持。
作者：姜文峰单位：天地（常州）自动化股份有限公司
1我国井下通信方式
多年以来，对于井下无线通信技术，国内外进行了许多试验。虽然研制出了一些井下通信设备，效果却不理想，因此井下通信较地面通信发展缓慢。与发达国家相比，中国的煤炭工业信息化水平低，装备制造技术还很落后。20世纪90年代，我国开始组建煤矿井下计算机管理系统，提出矿井生产自动化系统与管理系统相连接，从而实现资源共享的信息系统集成设想。
1.1低频导引通信
低频导引通信工作在低频段通常只有几百千赫兹，其传输媒介为同轴电缆。每隔数百米需在电缆上布置一个辐射器，从而电波向电缆内外辐射，最终实现煤矿井下通信的目的。通常情况下低频导引通信信号覆盖范围为1km左右，在加接中继器的基础上，通信范围可进一步扩大。优点:低频导引通信系统造价低且简单实用。由于频率低、电缆的传输损耗小(2～4dB/km)，故信号传输距离大。缺点:由于低频处人为噪声很强，数据误码率高，可靠性低;波长较大，导致天线收发信号效率低下，同时由于井下巷道的限制，所以天线规格就受到限制;且低频导引通信为模拟通信方式，由于其频率低，故不适合高速数据通信方式。
1.2动力线载波通信
动力线载波通信方式作为一种较早应用于井下的通信方式，在煤矿井下控制、语音及信号监测等方面都有广泛应用。其原理是利用矿井机车架空线或动力电缆作为信道，将语音信号调成频率为数万赫兹的载波通过信道进行信号传输。优点:使用简单方便，借助于已有的电缆或者机车架空线，无需铺设专用线路，是煤矿早期实现电机车移动调度通信的主要手段。缺点:煤矿井下机车架空线及动力电缆分支较多，且由于各种机电设备的频繁启动，不易使信道参数保持信号传送需要的稳定状态，且架空线及动力电缆载波频率相对较低，架空线及动力电缆的传输阻抗不易与通信机匹配。
1.3井下光纤通信技术
井下光纤通信技术是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。目前井下光纤通信技术已在不同领域发挥作用，在监测监控系统中，光纤是仅次于语音通信的较为理想的高速信道。优点:其容量大、中继距离远、防爆性能好、抗干扰能力强。缺点:质地脆，机械强度差，不适于井下特殊的工作环境;光纤光缆的弯曲半径不能过小，在安装过程中需要专业技术人员指导。
1.4感应通信技术
感应通信是以普通金属导体为媒介，通过移动电台与普通导体间的静电耦合、电磁感应的方式实现通信的目的。具体做法是通过架设专用感应线或利用巷道内已有的导体(如电缆、管道、轨道等)进行导波的通信方式。由于它自身与无线电相似，人们又把这种通信方式称为“感应无线电”，其通信方式与普通电台十分相似。优点:价格低廉、构成简单、无需中继器且感应线敷设简便。缺点:感应通信方式选择较低传输频率来减小传输衰减，但井下通信在低频段的噪音较大，所以通信噪声大，质量不高;井下感应线一般敷设在巷道壁旁，会使感应信号发生较大损耗，从而影响实际传输距离。
1.5漏泄通信技术
漏泄通信技术的基本原理是人为地在同轴电缆的外导体开孔、开槽或采用疏织的方式破坏外导体的完整性，在巷道中起天线的作用，实现移动基站或电台之间的可逆耦合，达到较好的通信质量。具体做法为巷道中架设同轴电缆，等间距在电缆上开槽孔，槽孔周围可形成连续电磁波漏泄信号场，当无线电信号在开槽孔电缆上传输时，信号既可轴向传播，又能沿径向产生电磁波漏泄场漏泄信号场。优点:传输媒介为电缆，传输质量高、抗干扰能力强、工作频率高、频带宽、容量大，可满足井下无线式的数据、图像、话音的传输。缺点:灾变事故发生时漏泄电缆可能被挤压发生变形、断裂、短路及中继放大器的损坏都会造成系统的损坏，影响通信安全;在条件恶劣的采掘工作面及掘进头等地，无法架设电缆。
2国外井下通信方式
与国内相比，国外发达国家矿井通信技术起步早、发展快，现场监控系统体系结构相对成熟，已经在安全、生产监控领域得到广泛应用。
2.1矿用小灵通
矿用小灵通是针对井下作业环境和安全作业要求研制的一种无线调度通信系统。能实现有线、无线使用者的调度功能，井下手机与手机，地面与井下手机，调度电话与井下手机，地面固定电话与井下手机间均能够实现双向通话，还能根据实际需要对无线及固定用户进行统一编号、混合组网。美国UT斯达康公司于1995年率先设计制造了矿用小灵通通信系统，能实现矿区移动通信网与公众移动通信网的汇接联网，实现了矿区移动用户、固定用户的统一调度和指挥。
2.2分布式天线
分布式天线系统(DAS:DistributedAntennaSys-tem)是一个由分布于某个建筑物内、专门用于提供无线室内覆盖的多个天线组成的网络。这种系统既可以是有源系统，也可以是无源系统。一个无源DAS系统是一个由同轴电缆、耦合器和功分器(用于将RF信号分配给建筑物内的各个天线)组成的网络。无源DAS系统使用的是漏泄同轴电缆，而不是离散天线。使用漏泄同轴电缆还是使用离散天线通常取决于建筑结构和安装条件。加拿大最先将分布式天线系统应用到井下移动通信服务，采用无线电调制/解调技术原理，工作频段设置在851－891MHz(基站发)和700－825MHz(基站收)，将天线布置在巷道中并以一定的间隔距离周期地排列，工作频率为800MHz左右，利于电磁波在巷道中的传播。此种通信方式适用于较长直巷道的矿井，对于拐弯巷道多的矿井，则存在着通信盲区等问题。
2.3透地通信方式
NicolaTesla在1899年就提出采用极低频(ELF)电磁波，通过大地作为介质进行通信的假想，这是透地通信的最早理论构想。2006年，美国研究人员提出了透地语音通信系统，构建了双路语音透地模型，提出了电磁干扰的容许性、限制的要求和透地深度范围。国外研发的井下无线通信与急救系统(PED)是目前最先进的透地通信系统，已应用于井下急救。
3结语
在煤矿井下安全避险系统中，通信系统是不可或缺的六大系统之一，是矿井生产调度、安全避险和应急救援的重要工具。与国外相比我国井下移动通信系统及设备抗灾能力弱，在发生特大灾害后井下通信设施失效，无法与井下工人取得联系，影响救援速度。井下通信是目前都在研究的课题，如中国矿业大学徐钊教授、山东科技大学李恒文教授，坚信通过研究人员的不懈努力，更多高效的通信方式将广泛应用于矿井井下通信。
作者：王岳斌单位：潞安环能股份公司五阳煤矿
1井下通信的要求
1．1井下通信功能上的多样性
1)矿井生产调度人员在矿井通信系统中应拥有相对的优先权，拥有群呼、选呼、强插、录音等功能，目的是及时指挥井下人员在灾变时撤离到安全区域内;在某些关键通信点上需具备自动报警、双向报警及紧急呼叫的功能，同时提高通信设备应变能力。2)井下通信设备所处巷道狭长且环境潮湿，因此要求井下通信系统须具备适应恶劣环境的能力，且井下通信系统中的故障设备不影响其余非故障设备的正常工作。3)煤矿井下工作环境时常变动，随着井下通信设备可靠性的完善、成本的降低、通信质量的提高，矿井移动通信系统将承担主要救灾通信与生产调度的任务，故要求井下通信系统的信道容量足够大。
1．2井下通信系统性能上的要求
1)在井下通信系统自身的通信效果比较理想的基础上，井下通信设备要适应井下恶劣环境、满足矿井动态生产的要求。同时，井下通信设备自身运行过程不会对安全生产造成不良影响。2)井下通信系统需满足系统结构简单、通信设备移动方便，能适应采掘工作面等通信区域的变化，能在相关区域快捷、迅速地建立井下通信系统。3)井下用电设备较多，电磁辐射随着用电设备的频繁启动而大量产生，这对井下通信质量产生较大的影响。因此要求在井下运行的通信设备必须能适应较差的信道条件且拥有较强的抗干扰能力。
1．3井下通信安全上的要求
1)煤矿井下空气中含较多煤尘和可燃性气体，极易发生矿井煤尘及瓦斯爆炸事故。故要求构成井下通信系统的电气设备、通信设备拥有本质安全型级别的防爆功能。2)煤矿井下电源负荷大，电压波动一般在额定电压的75%～100%之间，波动范围大，因此要求井下通信设备所用电源拥有较强适应电压波动的能力，一旦发生事故，井下电网遭到破坏，要求备用电源应维持不小于24h的正常工作。
2我国井下通信方式
多年以来，对于井下无线通信技术，国内外进行了许多试验。虽然研制出了一些井下通信设备，效果却不理想，因此井下通信较地面通信发展缓慢。与发达国家相比，中国的煤炭工业信息化水平低，装备制造技术还很落后。20世纪90年代，我国开始组建煤矿井下计算机管理系统，提出矿井生产自动化系统与管理系统相连接，从而实现资源共享的信息系统集成设想。
2．1低频导引通信低频导引通信工作在低频段通常只有几百千赫兹，其传输媒介为同轴电缆。每隔数百米需在电缆上布置一个辐射器，从而电波向电缆内外辐射，最终实现煤矿井下通信的目的。通常情况下低频导引通信信号覆盖范围为1km左右，在加接中继器的基础上，通信范围可进一步扩大。优点:低频导引通信系统造价低且简单实用。由于频率低、电缆的传输损耗小(2～4dB/km)，故信号传输距离大。缺点:由于低频处人为噪声很强，数据误码率高，可靠性低;波长较大，导致天线收发信号效率低下，同时由于井下巷道的限制，所以天线规格就受到限制;且低频导引通信为模拟通信方式，由于其频率低，故不适合高速数据通信方式。
2．2动力线载波通信动力线载波通信方式作为一种较早应用于井下的通信方式，在煤矿井下控制、语音及信号监测等方面都有广泛应用。其原理是利用矿井机车架空线或动力电缆作为信道，将语音信号调成频率为数万赫兹的载波通过信道进行信号传输。优点:使用简单方便，借助于已有的电缆或者机车架空线，无需铺设专用线路，是煤矿早期实现电机车移动调度通信的主要手段。缺点:煤矿井下机车架空线及动力电缆分支较多，且由于各种机电设备的频繁启动，不易使信道参数保持信号传送需要的稳定状态，且架空线及动力电缆载波频率相对较低，架空线及动力电缆的传输阻抗不易与通信机匹配。
2．3井下光纤通信技术井下光纤通信技术是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。目前井下光纤通信技术已在不同领域发挥作用，在监测监控系统中，光纤是仅次于语音通信的较为理想的高速信道。优点:其容量大、中继距离远、防爆性能好、抗干扰能力强。缺点:质地脆，机械强度差，不适于井下特殊的工作环境;光纤光缆的弯曲半径不能过小，在安装过程中需要专业技术人员指导。
2．4感应通信技术感应通信是以普通金属导体为媒介，通过移动电台与普通导体间的静电耦合、电磁感应的方式实现通信的目的。具体做法是通过架设专用感应线或利用巷道内已有的导体(如电缆、管道、轨道等)进行导波的通信方式。由于它自身与无线电相似，人们又把这种通信方式称为“感应无线电”，其通信方式与普通电台十分相似。优点:价格低廉、构成简单、无需中继器且感应线敷设简便。缺点:感应通信方式选择较低传输频率来减小传输衰减，但井下通信在低频段的噪音较大，所以通信噪声大，质量不高;井下感应线一般敷设在巷道壁旁，会使感应信号发生较大损耗，从而影响实际传输距离。
2．5漏泄通信技术漏泄通信技术的基本原理是人为地在同轴电缆的外导体开孔、开槽或采用疏织的方式破坏外导体的完整性，在巷道中起天线的作用，实现移动基站或电台之间的可逆耦合，达到较好的通信质量。具体做法为巷道中架设同轴电缆，等间距在电缆上开槽孔，槽孔周围可形成连续电磁波漏泄信号场，当无线电信号在开槽孔电缆上传输时，信号既可轴向传播，又能沿径向产生电磁波漏泄场漏泄信号场。优点:传输媒介为电缆，传输质量高、抗干扰能力强、工作频率高、频带宽、容量大，可满足井下无线式的数据、图像、话音的传输。缺点:灾变事故发生时漏泄电缆可能被挤压发生变形、断裂、短路及中继放大器的损坏都会造成系统的损坏，影响通信安全;在条件恶劣的采掘工作面及掘进头等地，无法架设电缆。
3国外井下通信方式
与国内相比，国外发达国家矿井通信技术起步早、发展快，现场监控系统体系结构相对成熟，已经在安全、生产监控领域得到广泛应用。
3．1矿用小灵通矿用小灵通是针对井下作业环境和安全作业要求研制的一种无线调度通信系统。能实现有线、无线使用者的调度功能，井下手机与手机，地面与井下手机，调度电话与井下手机，地面固定电话与井下手机间均能够实现双向通话，还能根据实际需要对无线及固定用户进行统一编号、混合组网。美国UT斯达康公司于1995年率先设计制造了矿用小灵通通信系统，能实现矿区移动通信网与公众移动通信网的汇接联网，实现了矿区移动用户、固定用户的统一调度和指挥。
3．2分布式天线分布式天线系统(DAS:DistributedAntennaSys-tem)是一个由分布于某个建筑物内、专门用于提供无线室内覆盖的多个天线组成的网络。这种系统既可以是有源系统，也可以是无源系统。一个无源DAS系统是一个由同轴电缆、耦合器和功分器(用于将RF信号分配给建筑物内的各个天线)组成的网络。无源DAS系统使用的是漏泄同轴电缆，而不是离散天线。使用漏泄同轴电缆还是使用离散天线通常取决于建筑结构和安装条件。加拿大最先将分布式天线系统应用到井下移动通信服务，采用无线电调制/解调技术原理，工作频段设置在851－891MHz(基站发)和700－825MHz(基站收)，将天线布置在巷道中并以一定的间隔距离周期地排列，工作频率为800MHz左右，利于电磁波在巷道中的传播。此种通信方式适用于较长直巷道的矿井，对于拐弯巷道多的矿井，则存在着通信盲区等问题。
3．3透地通信方式NicolaTesla在1899年就提出采用极低频(ELF)电磁波，通过大地作为介质进行通信的假想，这是透地通信的最早理论构想。2006年，美国研究人员提出了透地语音通信系统，构建了双路语音透地模型，提出了电磁干扰的容许性、限制的要求和透地深度范围。国外研发的井下无线通信与急救系统(PED)是目前最先进的透地通信系统，已应用于井下急救。
4结语
在煤矿井下安全避险系统中，通信系统是不可或缺的六大系统之一，是矿井生产调度、安全避险和应急救援的重要工具。与国外相比我国井下移动通信系统及设备抗灾能力弱，在发生特大灾害后井下通信设施失效，无法与井下工人取得联系，影响救援速度。井下通信是目前都在研究的课题，如中国矿业大学徐钊教授、山东科技大学李恒文教授，坚信通过研究人员的不懈努力，更多高效的通信方式将广泛应用于矿井井下通信。
作者：王岳斌单位：潞安环能股份公司五阳煤矿
本文作者：于长波单位：河北能源职业技术学院
我国煤矿领域无线通信市场近年来得到迅猛发展，专网无线通信技术得到极大发挥，涌现出各种新式通讯工具如：WiFi无线局域网、数宇无线对讲、PHS小灵通、SCDMA大灵通，当前最新技术产品为NGP技术。广大煤矿企业如何选择适合的通讯工具成为一项重要课题，文中对比分析了煤矿企业目前已应用的通信技术的特点。
1应用在煤炭企业的通信技术
1.1PHS技术
又称矿井小灵通，是全球四大移动通信标准（GSM/CDMA/3G/PHS）之一，有国家电信公网商用运营的经历，符合国际电信联盟标准，是目前井下无线通讯的主要应用产品之一。该系统的结构设计上采用一体化，广泛应用了大量硬件技术像FPGA、DSP。该系统的软件是基于模块化开发的，它的控制体系采用逐级分布。系统的配置非常灵活，用户可根据需要灵活调整业务功能和系统容量，这都是归功于该系统的数据驱动技术。该系统的另一特点是能够统一指挥和调度矿区内的固定和移动用户，实现公众通信移动网络和矿区通信移动网络相连接。
1.2SCDMA技术
也就是所说的矿区大灵通，这项技术在通信行业里属于边缘技术，因为它不符合国际电信联盟标准，所以没有得到大规模的应用。从技术层面来看，该技术在煤矿行业应用存在以下局限：第一，该技术覆盖矿井坑道的通信方式是泄露电缆，这样做是为了大蜂窝基站不用在井下多点安装分布网络，尽管节约成本，但信号衰减很大，影响通讯质量；第二，整个矿井仅设一个或几个定点放置的大功率基站，限制了手机定位，无线通讯依赖性强。
1.3矿井无线数宇对讲
此项产品成熟性较高，配套设备及产品产业链完善，在传统企业专网无线通信市场中应用广泛，可靠、实用、价位适当，矿井通信领域使用历史较长，但这种技术受到手持机点对点或点对多点、一播通信方式限制，应用范围较窄，主要缺憾在于：（1）没办法实现一部手机全双工的保密通信，企业大规模的组网无法实现（;2）很难实现电信公网和企业原有的固话交换之间的相互通联；（3）业务信道不足、覆盖面积窄、通话安全性低、手持机功率大等。
1.4WIFI（矿井无线局域网）
WIFI(WirelessFidelity）技术，属短距无线宽带数据传输，属于国际电信联盟ITU，为非移动无线宽带数据通信，不支持无线语音业务和移动数据传输，主要应用于无线网片和无线网桥。该技术存在如下技术劣势：（1）缺乏语音压缩算法，只能进行数据压缩传输计算，通话最失真；（2）手机跨基站移动通话常掉线，通讯只能在本基站下进行；（3）每部手机在不恒定的空口无线业务信道带宽的环境下很难保证正常通话。WIFI技术在煤矿企业的光纤环网对接和综合自动化监控数据的传输以及多个网络合并的网关等通信设备中应用非常广泛，这是因为该技术以太网传输和宽带数据接入功能非常强大，所以适合在煤矿开展宽带数据通信。
1.5第四代移动通信技术（NGP）
NGP技术具备矿井小灵通通话音质好的特性，同时也能发挥WIFI技术中的数据传输优势，通过国际电信联盟ITU的标准认证。该技术能够提供质量好、速率高的多媒体服务。在煤矿系统，这项技术的作用得到了极大发挥，能够满足矿井监控、工作人员的位置定位、提供高质量的通讯等要求，尤其是它的并网传输能力，降低了矿井工作中网络通信的成本。将5种技术具体指标进行对比，见表1。
2当前煤矿各种无线通讯技术发展趋势
2.1PHS技术
矿井小灵通是当前煤矿通信领域应用最广的无线通信系统，近500家企业采用，具备强大技术优势，如语音通话质最好、移动切换呼通率高、组网通信规范严格等。2011年，小灵通的原有频段将让给3G组网。
分析如下：（1）PHS基站和手机功率小，属于无线微蜂窝通信体制，基站对3G的网络通信影响不大。（2）该技术基站通过自动调整可以确保完成在线通话手机的信道频点无缝实时切换，能够实现动态选择质量最好的频点重新进行业务信道分配。（3）一些商用3G网络建设较成熟的国家，当地PHS和与DECT系统均能实现与3G网络兼容并网，因此可借鉴其先进经验。（4）矿井小灵通通信主要集中在矿井下，对地面3G网络信号不产生干扰；且国家无线电管理委员不限制20mW以下的无线微蜂窝通信，因此当前矿井普遍采用小灵通在矿井通信中是比较可行的。
2.2WiFi无线局域网技术
WiFi技术系统因其部署和调度的强大优势，正在逐步取代PHS技术。在该技术支持下，矿井工作人员在同一个平台上，可以同时完成无线和有线网络通信，网络接入十分便利，井上、下网络通讯可轻松完成。
2.3NGP移动通信技术
NGP技术系统较其他通信技术节约电缆，更具备其他技术难以实现的人员定位功能，还能进行自动监控井下作业，它独特的多媒体技术支持奠定了矿井多网合一无线通讯的技术基础；该技术的新通信协议可以实现即时精确的定位和上传定位信息，是真正的移动生产调度系统，基站接收灵敏度和井下直线通信距离比传统矿井小灵通更远，具有宽带视频接入和窄带串口数据采集监测分控功能；使用NGP技术的同时，PHS与3G频段不发生冲突，因此小灵通业务可以在该技术系统下继续使用。
3结语
新的通信技术和协议在不断更新和升级，但传统的PHS由于有悠久的运营历史，尤其在中国，该技术特点和产品优势非常明显。随着煤矿矿井通信要求的提高，新的通信技术如新一代PHS通信技术如NGP和WiFi技术等，将逐步改进和升级原有的通信技术系统，为煤矿通信领域提供更加精准和高质量的通信服务。
摘要：将电子视频监控技术应用在煤矿安全生产监控中，可以极大提升煤矿的生产安全性。笔者针对视频监控的主要形式、视频监控在煤矿生产中的应用及发展趋势开展详细的探讨，希望通过相关介绍，煤矿企业能够进一步加强对电子监控技术的研究及应用，确保煤矿生产的安全性。
关键词：视频监控；煤矿；生产安全
将视频监控技术运用在煤矿安全生产中，可以有效保证生产的安全，视频监控技术是指利用信息交换、集中及共享等操作，实现将多个功能完善且独立的系统综合为有机的整体，实现系统维护以及管理的自动化、软件界面合成、多种信息集成。信息技术与计算机生产技术成为了煤矿智能化生产的重要基础。由于当前煤矿对安全生产的要求在不断提升，视频监控技术也逐渐被广泛运用在煤矿生产中，当前自动化控制系统已逐渐成为煤矿生产设备运行监测、设备调控检测和设备运行状态校正切实有效开展的重要保障。依据事前设置的规则开展网络视频安全控制、危机处理、节能减排及生产告警等各项工作。
1视频监控技术
目前煤矿企业对生产安全有着较高的要求，因此，借助视频监控系统的全新技术，这样可以良好控制煤矿的安全生产，实现生产的高效、稳定、可靠[1]。视频监控系统有着十分完善的运行日志，可以按类型、时间、设备、报警等开展有效的统计。设备时间日志中，用户能够监控某个设备的某一时间段内的运行状况，查看该设备在选定时间段内的报警记录。在事件日志内，用户可以借助日志记录，详细查看该设备在运行过程中出现的各种事件，开展综合分析，如设备的开启和关闭功能是否良好。视频监控测点由于具备信息管理系统，该系统中用户只用选择某设备或测点，自行设置上下限、比例变换、语音文件、报警级别、专家意见等多种信息。
2视频监控系统的结构
当前视频监控系统产品主要包含两种类型，分别为数字视频监控系统及模拟视频监控系统。其中模拟视频监控系统也包含两种：一是以PC机为主的监控系统，该系统能够切换和控制矩阵主机，借助计算机软件，能针对煤矿的安全生产实行报警及控制，如在煤矿生产中，借助瓦斯监控系统能有效监控矿井的瓦斯含量，一旦瓦斯超过了安全定值，系统将自动报警，有关人员可以及时疏散并处理相应的事故；借助以单片机为基础的监控系统，能够很好地开展监控。煤矿电子监控系统能够分成井上光纤部分、井下光纤部分、电视系统及调度室控制等。在使用中，各种系统能够将井上以及井下的实时信息传输至调度室，从而管理人员能直接分析矿井的实际状况[2]。借助电子监控系统，能够全面、及时和准确管理矿井的安全生产。
3视频监控在煤矿安全生产中的运用
煤矿生产安全包含了很多内容，因此，在设计煤矿安全监控系统中必须要确保系统具有较强通用性和实用性，在安全生产过程中必须要对整个业务开展系统有效的分析，业务处理往往十分繁琐，对此必须要结合具体的情况及业务过程明确具体的算法、参数等，并且还要规范相应的业务流程。及时发现并及时处理安全生产中出现的问题。煤矿生产中使用的视频监控涉及的主要操作为：分离正常监控视频信息的监控数据，保存系统监控中必须要监控的数据和近期数据。剥离历史监控数据，同时将数据导入备份数据库中，随后在备份监控数据库中再重新构建监控安全系统。实现网络监控生产流程化，具体有效地针对各种种类的煤矿安全生产监控系统设置操作要求及规范，实时分析所有网络监控数据和保证网络监控资料完善、准确[3]。不同岗位的视频检测热点可以有效掌握不同网络监控流程、信息和进度，班组长要按照监控中心的网络合理开展监控，借助监控达到实时监控的目的，显著提升监控工作效率及水平，实现精细化及人性化监控。伴随视频监控的不断开展和工作内容的不断增加，监测数据相应的也会不断发生各种问题。目前我国的煤矿生产安全监控系统的运行速度并不高，因此，往往会发生监控数据查询超时这一问题。要想切实有效地解决这一问题，必须要在正常视频监控的过程中实现监控数据和监控视频数据相分离，同时还要将历史监控数据分离出来，定期导入设备监控数据库，以此来提升监控系统的运行速度。关于视频监控数据的分离工作，主要是指转换并迁移监控数据、分析生产监控数据表、查询变更信息、查询生产监控、统计相关信息、核对并查询日志、确保移动生产安全和查询报警电话等，进而确保生产安全监控有着更好的安全监控系统查询和分析统计功能，而且无需利用众多监控数据就能进一步分析煤矿安全生产中的异常数据[4]。
4监控和通信技术在煤矿安全生产中的运用
4.1矿用无线通信技术
为了防止假冒机电设备运用在煤矿安全生产中，保证煤矿井下生产安全，可以采用基于物联网的矿用无线通信技术。众所周知，无线传输在煤矿井下衰减程度较大，在地面上可以有效运用的物联网技术难以有效运用于煤矿井下，因此，必须要根据煤矿井下的特点，有效运用物联网技术。针对矿用物联网信息数据进行编码、输送及整理操作；设计与研究煤矿用车、人员等多种动静态目标管理系统；对多数工作及操作人员设计人机环闭锁系统；针对矿用产品和重大设备设计跟踪系统。随着科学技术和网络信息技术的持续进步，煤矿井下多种矿用产品及重要设备都需要利用物联网无线通信技术实现，并且利用这一技术来提升生产效率、保障生产质量。
4.2矿下人员精准定位技术
煤矿是事故多发的场所，一旦出现煤矿事故必须要及时准确地对矿下工作人员进行定位，从而对被困人员有一个全面的了解，协助救助人员开展高效救援[5]。但是全球GPS定位难以全面覆盖煤矿井下的各巷道，当下我国多数煤矿的井下人员定位技术使用的是无线射频识别技术，该技术虽然也能对矿下人员展开定位，但是其定位并不十分精准，难以有效协助救援工作的开展。因此，必须要有效结合矿下的具体环境特点，深入和细致研究矿井下的网络定位系统及算法，研究与开发更加精准的煤矿井下人员定位系统，为矿下工作人员提供更强大的生命安全保障。
4.3全方位传感技术
为了能够实时检测井下瓦斯浓度，防止瓦斯浓度超过规定值而产生重大煤矿安全事故，要在矿下的各个重要位置布置传感器。传感器的大量分布并不会造成安全投入成本的增加，反之还会有效分担系统工作。实际系统运行和使用中，可结合矿井下煤矿采掘具体位置、巷道风速、瓦斯分布的波动等情况来设计和安置传感器（如图2所示），对各种设备是否吊挂、断电浓度、报警临界值等进行监测，实现传感器的大范围分布，保障煤矿井下工作人员的安全，确保煤矿井下各项工作的顺利开展[6]。
4.4矿下生命探测技术
一旦煤矿井下出现了恶劣的安全事故，借助生命探测设备可以快速开展抢救，加快搜救速度，尽可能减少人员的伤亡。通常煤矿下的环境及条件都十分恶劣和复杂，有些技术无法被有效运用于矿井下，对此为了更好应对出现安全事故后的井下环境，必须要研发高效的定位矿井下生命的技术。这一技术可以穿透煤矿岩石层，及时掌握并了解矿井下人员的生命情况，借助生命探测技术，可以最大程度降低事故中的人员伤亡率，切实为矿井下工作人员的安全提供保障。
5结语
在煤矿视频监控系统和通信技术不断发展的今天，煤矿企业的工作人员能够合理运用视频监控系统，加大对煤矿安全生产的监管力度，并且借助视频监控系统来杜绝各种不安全行为和因素，极大提升煤矿生产的安全性。
作者:陈丽 单位:六盘水宏通通讯信息有限公司
摘要:现如今，我国煤矿的发展已经越来越好，很多大型煤矿已经充分意识到自动化技术和通信技术的重要性。在实际的煤矿开采中，人们应用非常先进的技术手段，将煤矿开采工作推向了更高的层次。从目前的情况来看，我国煤矿开采融合了自动化技术和通信技术，这些都是现代化煤矿发展中的核心内容。为了能够更好地提升煤矿产业的高效发展，有关工作人员应该充分认识到煤矿自动化和通信技术的重要性。本文将会针对煤矿自动化和通信技术的发展历程进行简单的分析，并对煤矿自动化技术和煤矿通信技术等内容进行具体的阐述。
关键词:煤矿;自动化技术;通信技术;现代化发展
1煤矿自动化和通信技术的发展历程
1．1煤矿自动化技术。煤矿自动化技术最早出现于20世纪60年代，当时继电器是一项主要的自动化器件，但是由于受到技术方面的限制，继电器的体积非常庞大，不仅操作起来十分困难，其安全性也较差，并不能够实现长期稳定的发展目标。到了20世纪70年代，我国自动化继电器的发展出现了一定的进步，主要是晶体管与逻辑电路的发展开始出现，这为继电器的使用给予了有力的保障。后来，单片机的出现开始替代了传统的自动化设备，这些都将会影响到煤矿自动化通信的安全性。随着社会的不断发展和进步，越来越多的高效设备已经融入到煤矿自动化设备的发展当中，并且为提升煤矿开采的高效性奠定了坚实的基础。1．2矿井通信。在煤矿开采的过程中，会涉及很多的内容，为了确保矿井通信设备的快速发展，不仅要保证矿井设备的先进性，还需要保证通信系统的分散性。由于在实际的矿井通信中，经常会遇到各种各样的问题，要想从根本上保证矿井内部工作人员的安全性，就应该充分认识到矿井通信的重要性，要求矿井覆盖面积达到一定的程度，然后按照区域覆盖面积将煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。这些都是矿井通信技术所包含的主要内容。在矿井通信技术的发展中，还有一些矿用通信系统是为了更好地提升矿用透地通信系统的工作效率，常见的有CDMA通信系统、小灵通系统与矿用载波通信系统，这些都是矿井通信系统中能够经常运用的系统。
2煤矿自动化技术
2．1高速监控网络。随着社会的发展和信息化技术的进步，高速监控网络已经实现了快速的发展，这为提升我国煤矿自动化技术的发展奠定了坚实的基础。工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统都是我国煤矿产业中常见的高速监控网络系统，其中，冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台。但是，从宏观的角度来看，由于我国工业控制网的开放性比较差，在我国只有少数煤矿企业应用该技术。然而，在矿井装备当中，常用的矿井网络系统会将视频、数据、语音等多种信息结合到一起，这样的通信效率会更高，也会更加准确地掌握煤矿自动化技术的发展情况，所以，综合来看，煤矿自动化系统将会有着更好的发展前景和发展空间。2．2自动化平台软件。煤矿自动化控制不仅需要专业的人力资源，更需要先进的信息化网络技术，管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的主要形式。自动化平台软件之所以能够更好地推动煤矿通信技术的发展，就是因为自动化平台软件可以结合很多现代化的信息技术，让先进的科学技术与实际的网络化发展完美地融合到一起。其中，Web服务软件在管理层的Web服务器中比较安全，也可以起到很好的自动化控制作用，让自动化平台服务的发展实现全面的发展。不仅如此，煤矿自动化发展在现代化的社会发展中必将会具有非常广阔的发展前景和发展空间。与传统的煤矿产业相比，现代化的煤矿产业中，自动化平台软件的发展将会更受欢迎，因为现代化的自动化平台软件不仅大大地节省了人力资源，还会很好地提升煤矿开采效率，为提升自动化平台的快速发展奠定了坚实的基础。2．3局部生产环节自动化。在煤矿自动化和通信设备发展的过程中，经常会涉及一些安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统以及调度控制矿井机车系统等，这些系统在实际的矿井自动化运行中有着十分重要的意义和作用。矿井数字化工业电视系统在实际的矿井生产中也起着至关重要的作用。局部生产环境自动化是煤矿发展过程中的主要内容。为了更好地提升煤矿自动化的发展和建设，就应该充分认识到现代化技术的科学性，不要一味地运用传统式的技术对煤矿进行开采，这样不仅会浪费人力、物力，还会严重影响到矿井的未来发展。为了更好地提升矿井自动化发展，就应该从根本上落实煤矿生产环境自动化体系。让矿井实现数字化、工业化的发展。
3煤矿通信技术
在现代化的矿井通信技术发展过程中，矿井有线通信技术占据着十分重要的地位，无论是网络技术还是IP语音通信技术都应该不断地发展，为推动矿井有线通信技术的快速发展奠定坚实的基础。现如今，为了推动煤矿产业的高效发展，还应该学会不断地探索和研究矿井移动通信技术，矿井移动通信技术与传统的矿井通信技术相比具有很多的优势，首先，矿井通信技术能够更加全面地掌握矿井的内部情况。现如今还有很多较为科学的通信技术在实际的通信系统运行中都应用非常广泛。
4若干技术问题
4．1完善与提高局部生产环节自动化技术。随着信息化技术的不断发展和进步，越来越多的人已经认识到自动化技术对矿井生产的重要性。很多高速监控网络方案能够为煤矿自动化控制选择给予保证。影响煤矿自动化正常运行是提高煤矿生产效率的先决条件，为了更好地让煤矿实现长期稳定的发展，就应该不断地提高局部生产环节自动化技术，让自动化技术充分融入到实际的煤矿生产当中，为加强通信技术的发展给予更有力的保障。在未来的发展中，煤矿自动化和通信技术必将迎来更加广阔的发展前景。随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人已经认识到先进技术的力量。无论是在实际的煤矿开采中，还是在自动化技术的研究中，高科技技术都是推动煤矿产业前行的有力保障。4．2开发高强度快速安装式矿用光缆。煤矿生产力越来越大，传统的矿用电缆已经不能满足现代化煤矿产业的发展。只有将光缆融入实际的煤矿自动化中，才能加快自动化设备的运转效率。因为一旦这种普通矿用光缆断裂后就很难修复，不仅会对煤矿内部的正常运行造成一定的影响，还会对煤矿工作人员的安全带来一定的隐患。为了更好地确保矿用电缆的安全，就应该将原有的旧式电缆替换成光缆，这样不仅可以提高电缆的利用效率，还可以大大提高煤矿的生产效率。4．3煤矿供电安全技术。现如今，煤矿供电安全技术发展十分迅猛，很多时候煤矿供电设备会出现一些故障，如果处理不当很容易对工作人员和煤矿自身带来严重的影响。为了能够进一步加强煤矿的生产安全，就应该充分认识到煤矿供电安全技术的重要性，加强供电过程中的安全问题，避免出现一些不必要的安全隐患。为了大大减少人力资源的损失，还应该加大设备研究力度，争取研制出无人监管设备。这样的设备管理模式不仅可以降低人力资源成本，还会大大提升监管效率，为煤矿供电安全给予更有力的保障。
作者:司志良 单位:安徽恒泰电气科技股份有限公司
煤炭作为重要的能源，在国民经济发展过程中发挥着重要的作用，然而煤矿生产过程的安全问题一直没有得到有效解决。国家和企业对煤矿安全生产十分重视。将现代计算机监控和通信技术利用到煤矿生产过程中，能够对煤矿生产进行实时监控，减少事故发生的概率。
一、安全生产监控系统
安全监控系统是集计算机监控、信号采集、通信技术为一体的实时监控系统，将系统软件程序各个子系统、硬件电路模块化设计，从而便于硬件系统线路的连接，使安全监控系统在恶劣的工作环境下依然能够正常运行，因此，在煤矿企业生产过程中，利用安全生产监控系统，煤矿生产管理人员不仅能够对井下生产环境和工人作业情况进行实时监控，而且通过监控数据采集和分析，管理人员还能对生产环境做出决策，看井下工作环境是否安全，从而及时停止生产，避免安全事故的发生。同时利用计算机通讯技术，能够将煤矿生产活动记录下来，企业管理人员根据生产活动记录能够发现生产过程中存在的一些不足，而通讯技术则可以将煤矿生产的视频信息转化为数据信息。
二、安全生产监控和通信技术应用现状
（一）煤矿安全生产监控技术
不同的矿井应该使用不同的监控技术。我国煤矿开采已经进入深井作业，矿井深度达到500~1000米。这种深井作业电线传输的距离比较远，电气设备在这种复杂的环境中很容易发生爆炸，这种矿井可以使用树形结构的监控系统。如果矿井作业环境很恶劣、电压幅度变化大，很容易影响系统设备的传感器，所以用远程供电的方式代替煤矿安全生产监控系统中的传感器。
（二）GPS定位系统应用在生产过程中
煤矿生产过程的GPS定位系统的技术要求更高：比如井下识别卡安装的总数量不应该少于8000，煤矿安全生产监控系统的识别卡位速度应该大于5m/s；安全生产监控系统识别卡与分站之间无线传输的距离不得低于10m。
（三）煤矿移动通信技术
根据矿井作业的无线传输的规律和特点，可以分析矿井运行环境对移动通信技术的要求。对井下作业环境复杂，且电压变化大的矿井，应该采用全矿井移动通信系统和技术，同时结合现代高科技的无线网络技术，保证通信信号能够覆盖到矿井每一个区域内。一旦矿井发生问题，能够将信息及时，矿工及时撤离现场。
三、煤矿安全生产监控与通信技术未来发展方向
我国煤矿安全生产监控工作也得到了一定的发展，但是依然有不少问题。特别是当下很多煤矿企业已经进入深井作业，这对我们的监控和通信提出了更高的要求。随着网络技术、通信技术以及智能化技术的发展，煤矿安全生产监控系统可以更多地与这些高新技术进行融合，提高监控的效率和准确性。
（一）煤矿安全生产监控系统与物联网融合
利用物联网技术整合煤矿生产所需物资，比如将物资的质量、价格等信息进行比较，让煤矿企业选择合适的物资，从而降低企业生产成本，实现企业资源优化。同时，物联网技术也便于国家对煤矿企业生产经营活动进行有效监管。
（二）建立煤矿一体化通信系统
为了能对煤矿生产进行全方位监控，需要建立一体化通信系统。一体化系统具有生产调度、紧急呼叫、报警联动、应急扩音通讯、位置监测、避险与逃生声光提示、视频、语音、短信等功能。这样一旦生产过程中存在什么问题，煤矿工人通过通信系统能够及时与通信技术人员进行交流，从而对生产过程中存在的问题进行分析和指导。一体化技术还能帮助企业管理者与基层工人进行有效的沟通，及时将企业上层指令和思想传达到基层生产环节。
（三）无人地面遥控技术
煤矿采掘面是安全生产的重灾区，一些工作环境恶劣和危险的工作，可以利用无人地面遥控技术来完成。遥控技术可以大大降低企业人力资源成本，减少煤矿生产事故发生的概率。当前煤矿采掘面采用巷道遥控和记忆割煤，这种技术需要有人识别煤层才能完成作业，所以无法实现无人控制。因此还需要进一步提高煤岩识别技术，提高监控的精准度。虽然目前我们国家大力发展新能源，但是煤矿作为经济发展的重要能源，这种情况短时间是无法改变的。要利用现代科学技术、提高煤矿安全生产、实现煤矿生产的现代化、信息化，从而推动煤矿产业的发展。
作者:张帆 单位:长治技师学院
摘要：煤炭开采是在移动的生产环境中进行，因此，应用新技术进行新型煤炭开采和运输势在必行，也是提高煤炭行业安全生产的主要途径。针对复杂、危险的煤矿生产环境，以及应急系统的需求，本文将对无线通信技术在煤矿运输安全中的作用进行解析，对目前使用的几种无线通信技术进行分析，即系统组网、应急通信、人员定位、安全监测监控等，并阐述其可行性，为将来在煤矿运输中更广泛的应用无线通信技术提供借鉴。
关键词：无线通信；wesh技术；应用；应急系统；WiFi
针对复杂、危险的煤矿生产环境，以及应急系统的需求，煤炭开采是在移动的生产环境中进行的，当一个煤矿开采完毕后，需要将采掘设备、通信设备和人员等转移到下一个矿区。而井下巷道的掘进工作也是面临着不断移动的工作环境，设备规模之大，但同样需要根据工作进度随时搬迁。因此，减员增效是其提升安全生产管理水平的手段及目标。不能否认的是，我国的煤炭开采技术水平与发达国家相比有一定的差距，95%以上的煤矿都是井工进行开采，巷道深、煤炭赋存条件差、开采难，这无疑加大了煤矿减员增效的难度。针对这些基本状况，无线通信技术以其更便捷、更小、机动性更好的技术特征成为煤矿井下工作首选的通信技术。
一、现有无线通信技术及研究
迄今为止，我国煤矿井下采用的通信方式主要为有线通信，即采用光缆或通信电缆传输，但井下目前所用的无线通讯仅限于语音通信，多功能无线通信的应用少之又少。我国的语音无线通信方式有感应通信、小灵通通信、大灵通通信、漏泄通信和透地通信等通信系统。矿用小灵通技术是来源于移动电信网络中被广泛应用的PHS系统，井下及地面的语音无线业务功能主要由其实现；与小灵通系统相比，矿用大灵通通信系统基于CDMA2000技术，工作在450MHz，大灵通在某些方面克服了小灵通的一些特点，具有信号稳定、移动性好、通话清晰、抗干扰能力强、支持无线高速分组等业务特点。当然大灵通也有不足：功能单一、抗灾变能力差、协议标准化差等。而透漏泄通信、透地通信和感应通信都普遍存在着易受电磁干扰、信道容量小、可靠性低等缺点，从而使其应用范围受到限制。当然，新兴的3G技术可以在一定程度上弥补这些不足，但3G系统过于复杂且造价很高，关键是会受到严格的频率控制。所以，以上这些技术都不宜作为未来多功能煤矿无线通信的选择。
二、相关无线技术介绍及应用
1.蓝牙（Bluetooh）技术介绍。蓝牙技术采用扩频跳频技术的无线技术，采用高斯频移键控调制技术，在2.4GHz运行的非授权ISM频段，通信距离为10米左右，其传输速率最高可达3Mb/s[2]。蓝牙穿透障碍物很容易，可以实现点对多点全方位的数据传输。蓝牙技术融入安全的理念，一是内置128位加密和PIN密码；二是采用自适应跳频，可以限制来自其他信号的干扰。2.WiFi，即wirelessfidlity。WiFi被人们习惯用来称呼802.11b协议。该协议规定的发射功率实际为60--70毫瓦，不可超过100毫瓦，因此此类设备可作为符合安全要求的煤矿本质安全型设备[3]。WiFi系统以局域网技术为基础，组网方便，维护较容易，无需备案且不用任何费用，更加便于地面无线网络的覆盖使用，使用更加便捷；WiFi符合发展的趋势，相较于其他设备有更多的通话信道，通话质量更好，扩展能力也更强。WiFi技术具有价格低廉、可移动性好等众多优点，必然成为高速有线接入技术的有效补充，并且在有线接入需要无线延伸的领域中得到了广泛应用。由于可靠性、覆盖范围和数据速率的差异，WiFi技术作为有线接入技术在宽带应用上的补充。尽管会与蜂窝移动通信发生少量竞争，但是其会成为蜂窝移动通信技术的补充。不得不说，虽然3G技术是一个比较完美的系统，但其弱点是不能保证有效的区域和范围，WiFi亦是3G的重要补充，因此，3G技术与WiFi技术的结合将会有更广阔的前景。由于WiFi具有以太网传输和宽带数据接入的强大功能，因此也可以作为综合自动化监控数据传输、多网合一及光线环网对接的网关设备应用，于目前煤矿来说是较好的宽带数据通信解决方案。3.RFID技术介绍。RFID是一种通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的非接触的自动识别技术。基本的RFID技术包括天线、阅读器和标签三部分组成；阅读器在解码并读取信息后，由处理系统进行数据的处理；标签在进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，由感应电流获得的能量发送信息，或者主动把信息以某一频率的信号发送。
三、无线通信技术在井下应急中的应用井下应急系统中存在的问题
（1）网络冗余问题灾害极容易对通信系统的通信基站、线缆等造成直接损毁，要确保网络中单点的设备或线缆损毁不会导致整个系统的瘫痪，就要求应急通信网络要有多路由的网络冗余功能。（2）通信系统的应急通信问题救援成功的案例告诉我们，灾后井下的人员自救至关重要，但通信系统在灾害中易同时受损，如供电停止、线缆中断等。因此，通信系统终端在灾害背景下必然要具备应急脱网通信功能。（3）应急调度的问题应急情境下的常态应用与通信调度往往是很不相同的，出现的的线路拥塞这些情况，必须使应急通信系统具备特有的应急调度功能。上述问题中，采面与掘进面的通信终端与网络冗余的应急通信功能是较难实现的。随着更新的无线通信技术在煤矿运输安全中的应用，使得一切变得更为容易。
目前现有的大灵通、小灵通、透地传输等无线通信系统，均难以满足现实的需要。而WiFi技术和无线Mesh技术以其独有的自我修复、自我有话、无线传输等特点，使得煤矿应急能力大为提高，而这些新兴的无线通信技术将会在未来的煤矿安全生产运输中发挥越来越重要的作用。煤矿安全的标准一再提高，这在不断促使着技术的革新；技术的革新又在提升着煤矿生产运输的安全系数，二者相互推动、相互促进。
作者:闫自有 单位:云南东源煤电有限公司一平浪煤矿
1煤矿自动化和通信技术的发展历程
1.1煤矿自动化技术
煤矿自动化技术在我国的发展起始于20世纪60年代，继电器是当时主要的煤矿自动化器件，当时的煤矿自动化也只是简单的开停与闭锁控制，而且控制器不但体积庞大，安全性与可行性也很差。20世纪70年代和80年代中期，晶体管与逻辑电路开始的大量出现，它们的出现取代了继电器成为主要的煤矿自动化控制器件，它们的应用使控制器的体积得到了大幅度的缩小，并且把控制器的功能改进了。80年代末90年代初，开始出现了单片机，由于单片机的运算与控制能力都比较强，晶体管与逻辑集成电路控制系统很快被其取代，单片机成为了自动化控制系统的核心控制单元，这使得煤矿自动化控制系统的安全性与可靠性都得到了大幅度的提升，煤矿自动化控制与检测系统才真正具有了实用功能。但这个时期形成的煤矿自动化系统还属于独立系统，各系统之间不能进行信息交换。简单的调制方式是其内部信息传输的主要方式。直到21世纪初，随着太网信息网络技术的发展，实现了煤矿各专用监控系统之间的信息传输可以用高速信息网络来传输，总线传输技术也逐步成为各专用监控系统内部之间信息传输的主要方式，高速信息通道的建立，使煤矿各专用监控子系统的集成与实时监控得到了实现，使煤矿自动化系统的自动化水平跃上了一个新的台阶。
1.2矿井通信
煤矿的生产指挥工作要想顺利进行，必须要做好矿井通信工作。由于煤矿企业的生产工序较多且作业地点分散，要想用一种通信系统和方式来把全矿覆盖很难。按使用方式可把矿井通信大致分为固定通信与移动通信，按通信覆盖区域可把煤矿通信系统分为全矿井通信与局部矿井通信。防爆磁电电话是我国早期主要采用的矿井调度通信方式，随着时代的发展矿用模拟程控调度通信系统在20世纪80年代开发出来了，90年代时数字程控调度通信系统也开发出来了，这时已经几乎能满足矿井调度通信的需求。矿用透地通信系统、矿用泄露通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统以及矿用CD-MA通信系统是矿用移动通信系统的主要形式。其中应急救灾时主要用到的通信系统是矿用透地通信系统，局部通信主要用到的通信系统是漏泄通信系统，感应通信系统，矿用载波通信系统，全矿井无线通信主要用到的通信系统是矿用小灵通系统与CDMA通信系统。
2煤矿自动化技术
2.1高速监控网络
工业以太网、专用工业控制网、CEPON网以及MCIP系统是我国目前主要使用的高速监控网络。其中冗余工业以太网是我国煤矿自动化系统的主要传输平台，很多矿井都在使用。由于专用工业控制网的开放性比较差，在我国只有几个别的矿井在装备使用，而矿用CEPON网络系统是一种新系统，视频、数据、语音等信息都可以传输，其应用前景十分广阔。
2.2自动化平台软件
管控软件和Web服务软件是自动化平台软件的两种主要形式。管控软件在控制层的管控服务器内安装，Web服务软件在管理层的Web服务器中安装，它们是煤矿自动化控制的重要实现手段。
2.3局部生产环节自动化
矿井局部生产环节自动化大致可以分为：安全监控系统、电力监控系统、水泵自动化系统、调度控制矿井机车系统、矿井数字化工业电视系统、工作面巷道监控中心。
3煤矿通信技术
矿井有线通信主要使用的是矿井程控数字调度通信系统与工作面局部扩音通信系统。随着矿井大规模应用网络技术以及IP语音通信技术的逐渐完善，矿井有线通信一个重要的发展方向便是矿井IP调度通信系统。人们还在不断的探索和研究矿井移动通信技术，矿用透地通信系统、矿用泄漏通信系统、矿用感应通信系统、矿用载波通信系统、矿用小灵通通信系统、矿用CDMA通信系统等等。
4若干技术问题
4.1完善与提高局部生产环节自动化技术
已有多种高速监控网络方案供煤矿自动化控制选择，影响煤矿自动化正常运行能否实现的一个重要因素已经成为局部生产环节自动化，这主要是由于监控量大、面广、并且种类繁多是局部生产环节监控系统的主要特点，要想使矿井自动化系统更完善，这就需要各生产厂家不断完善与提高自身的技术。
4.2开发高强度快速安装式矿用光缆
我国的矿井已经开始广泛应用光缆，但大巷是其主要应用的地方，而在工作面上的应用技术还不完善，这主要是由于工作面的生产条件更恶劣，易断是普通矿用光缆的主要特点，一旦这种普通矿用光缆断裂后很难修复。而工作面液压支架电液控制系统，顶板监测系统监控的信息量都非常大，要求的信息传输速度高，更适合采用光缆传输，为了适应矿井未来的发展需求，我们必须开发开发高强度快速安装式矿用光缆。
4.3煤矿供电安全技术
电参数测量以及各种保护功能是目前防爆开关设备等供电设备主要具有的功能，他们一般都缺乏主动分析故障与报警的功能，这就需要我们继续在这方面加大研究力度，把井下变电所无人值守的整套设备争取能够开发出来。
5总结
实现煤矿高效安全开采的关键技术之一便是煤矿自动化技术，而矿井通信技术又是煤矿生产指挥必须具备的手段之一，历经几代人的努力钻研，开发出了一系列这方面的产品，并已经被广泛应用于煤矿企业的安全生产中，但就目前煤矿企业的发展现状而言，它们还远远不能满足煤矿企业安全高效生产的需求，为了真正满足这一需求，我们要不断利用新技术，新手段完善与提高煤矿自动化技术与通信技术，只有这样才能保证我们煤矿企业的安全、高效生产。
作者:王博翰 单位:陕西陕煤黄陵矿业一号煤矿
1煤矿自动化
煤矿自动化，是指在煤矿生产和管理的过程中对各项工作都实现自动化的管理行为，包括对煤矿生产过程中生产环节的自动化、生产过程中煤矿安全保护自动化、监控进程自动化、管理行为自动化等一系列自动化的行为，最终将煤矿自动化的工作内容综合组成一个煤矿自动化运行平台，实现煤矿的生产和管理内容自动化的目标。具体来讲，煤矿自动化的功能特点和关键技术可以根据煤矿在生产管理过程中的不同任务内容来具体划分为以下内容：
1.1煤矿机械设备的运行和管理自动化随着现代计算机技术的不断发展，现代科技早已经实现了通过传感器和计算机技术对机械设备进行智能监控与管理的过程。将这一新型计算机技术应用在煤矿生产过程中和机械设备的运行当中，对煤矿机械设备的运行自动化进程有着质的帮助和提升。在煤矿的生产以及管理过程中，已经实现运行自动化的机械设备包括采煤机、工作面运输机等多项设备，其中采煤机自动化主要是通过计算机对采煤机各电机及液压系统的控制，实现采煤机在运行和管理过程中的自动化；运输机则是通过对其和计算机技术相结合来实现运输机的智能控制和管理，使其能够自动负担更加大容量、高强度、重型化的工作内容和具有更长使用期限的寿命优点。
1.2煤矿运输系统的自动化
煤矿运输系统的自动化是指在矿产资源运输的过程中对有关运输的机械设备进行自动化管控的过程。当前我国对于煤矿运输系统已经开始逐渐引进国外先进的胶带运输方法，随之而来的是胶带大载荷长距离运输对动力系统的高要求，对保护投入的严标准，目前利用计算机技术，将主电机和皮带运行中的各种数据利用传感器采集并汇集到PLC自动控制系统上，通过上位程序对胶带运输设备进行集中的控制和保护，对相关设备在运行过程中出现的故障能够及时地作出预防和处理，保护矿产资源在运输过程中的安全性，提高煤矿运输的效率和质量。
1.3煤矿洗选系统自动化
煤矿洗选系统自动化是指针对提高煤质去除矸石的洗选设备进行集中控制，对设备运行中的各种参数进行在线监控，使各种保护能够有效的联锁，确保洗选系统安全高效运行的控制系统。当前各洗煤厂使用的控制系统不尽相同，常见的系统有美国AB，德国西门子，相比使用人力去就地控制各种水泵、皮带、破碎机、分级筛等设备，使用自动控制系统可以大量缩减人员的投入，减少因噪音、粉尘等对人体的伤害，同时各种保护的联锁投入也可以消除因个别设备的故障造成洗选系统的崩溃，避免机电生产事故的发生，对煤矿来说洗选自动控制系统的参与即减少了企业的运营成本，又大大提高了安全生产效率。
2煤矿通信技术
煤矿通信技术是指将现代通信技术应用在煤矿生产和管理的过程中而形成的煤矿系统特有的通信技术类型。煤矿通信技术根据煤矿生产任务以及应用环境的不同，具体可以总结为以下内容。
2.1全矿井生产调度通信技术
全矿井生产调度通信技术是指在煤矿井下的生产过程中对矿井的生产过程施行通信管理的一种技术，其通信设备一般包括调度主机、安全隔离器以及本安自动电话机等，煤矿管理人员可以通过对以上设备的利用来实现对煤矿井下生产和运输过程的即时管理和控制，保证煤矿井下生产过程的安全和效率。全矿井生产调度通信技术也有不同的技术类型，例如煤矿井下建立专用的调度主机和行政交换机相互结合使用的通信技术方法，通过煤矿井下生产调度员的管理来对调度主机和行政交换机综合使用，实现对煤矿井下生产过程的管理和控制，比较适用于大型煤矿企业。其他例如不建立专用的调度主机，只使用行政交换机的通信技术类型或者只建立专用的调度主机不使用行政交换机的通信技术类型则比较适用于较小的煤矿企业。
2.2井下光纤通信技术
井下光纤通信技术则是指将光纤通信技术应用在煤矿井下生产过程的管理和控制过程中，井下光纤通信技术相较于其他通信技术来说具有通信速度更快、通信质量更高、通信容量更大等一系列的优点，具有优秀的防爆阻燃性能和通信抗干扰的能力。目前井下工业环网的普及应用，为煤矿信息化建设搭建了基础接入平台，使通信系统、人员定位系统、综采设备运行监控、电力系统监控、视频监控等多种系统进行融合成为了可能，成为煤矿数字化建设的重要推动力。
3结语
煤矿的自动化技术和通信技术是保证煤矿生产与管理过程中工作质量和工作效率的重要方法之一，也是煤矿工作未来发展的必然趋势，加强煤矿自动化技术和通信技术的进程，实现对煤矿生产与管理过程的有效保护和支撑。
作者:高小川单位:陕西清水川能源股份有限公司冯家塔矿业分公司
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