礦井?dāng)?shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

1、煤礦數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)摘要：礦井?dāng)?shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是煤炭高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)的重要保障。而數(shù)字化建設(shè)的重點(diǎn)是礦井網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和礦井移動(dòng)通信的建設(shè)。煤礦綜合業(yè)務(wù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化管理是發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。關(guān)鍵字：數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò) 通信 監(jiān)測(cè)1 引言礦井?dāng)?shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用光纖為主干網(wǎng)，以礦井移動(dòng)通信為補(bǔ)充，并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)和依托，是基于數(shù)字交換技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開放式、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的各種信息的有機(jī)集成新型網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將語言通信、生產(chǎn)監(jiān)控、安全檢測(cè)三者綜合為一體，還可以實(shí)現(xiàn)與外部程控交換機(jī)的互聯(lián)。1、 礦井?dāng)?shù)字通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 礦井?dāng)?shù)字通信網(wǎng)絡(luò)主要用于監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和語音通信。監(jiān)控終端傳送的數(shù)據(jù)及圖像信息可以采用

2、數(shù)字光纖網(wǎng)進(jìn)行傳送，然而要實(shí)現(xiàn)更靈活、高效的語音信息的傳遞，使用傳統(tǒng)的井下防爆電話遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。理想的隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)通話業(yè)務(wù)可以用井卜移動(dòng)通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此井下數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)需要采用有線數(shù)字光纖網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)。礦井主干網(wǎng)以光纖光纜為傳輸通信，采用CAN(conlml area network)總線結(jié)構(gòu)，是一種全分散、智能化、多點(diǎn)互聯(lián)的雙向串行數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。 1.1網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部分礦井?dāng)?shù)據(jù)信號(hào)主要分為低速率數(shù)據(jù)信號(hào)和監(jiān)視圖像信息。井下低速率數(shù)據(jù)信號(hào)是指煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控信號(hào)，主要包括:各采掘工作面的氣體（CH4.CO等）、溫度、風(fēng)壓等與安全密切相關(guān)的模擬量的監(jiān)測(cè);礦井各種設(shè)備

3、的自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控和大型設(shè)備的故障診斷信息。主要包括:開采工作面工況監(jiān)測(cè)，井下數(shù)十條原煤膠帶的監(jiān)控，井下軌道運(yùn)輸監(jiān)控，電力電網(wǎng)監(jiān)測(cè)，束管監(jiān)測(cè)，提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通、壓、排設(shè)備監(jiān)測(cè)，原煤貯、裝、運(yùn)自動(dòng)化，對(duì)這些信號(hào)的井卜統(tǒng)一傳輸可采用低速率復(fù)接光纖傳輸光端機(jī)進(jìn)行復(fù)接調(diào)制、光纖傳輸。井下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、設(shè)備的圖像實(shí)時(shí)監(jiān)視采用煤礦光纖工業(yè)電視系統(tǒng)，主要山礦用光纖攝像儀(CCD攝像頭)、礦用視頻光端機(jī)、礦用阻嫩光纜、光纜分線盒、地面視頻光接收機(jī)、工業(yè)電視矩陣切換器等組成，以滿足煤礦一并下惡劣環(huán)境的特殊要求。為了提高光纖通道的寬頻帶特性及井卜防爆的特有特點(diǎn)，并考慮環(huán)境、復(fù)用技術(shù)和性能價(jià)格比等囚素，對(duì)于采用光纖傳

4、輸寬頻帶的井下工業(yè)電視圖像信號(hào)，目前煤礦中基帶傳輸?shù)姆绞捷^為實(shí)用。在距離較遠(yuǎn)的情況下，可以采用二波分復(fù)用或四波分復(fù)用技術(shù)。在不需要實(shí)時(shí)監(jiān)視或不太重要的場(chǎng)合.可以采用時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)。1.2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)布局礦井?dāng)?shù)字網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)以光纖光纜為傳輸信道，考慮并下的特殊情況，宜選擇多模光纖，利于井下光纖的接續(xù)。光纜主要鋪設(shè)于副井筒、井下大巷和主要的聯(lián)絡(luò)巷道、主于網(wǎng)考慮到礦井的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎每偩€型加分支器可構(gòu)成樹型網(wǎng)絡(luò)。井下防爆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的傳輸采用100 MB的光纖以太網(wǎng)通信方式，防爆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與其他關(guān)聯(lián)設(shè)備接人光纖主干網(wǎng)有光纖接人、同軸電纜接入、漏泄電纜無線接人等3種方式. 礦井光纖網(wǎng)絡(luò)采用CA

5、N總線結(jié)構(gòu)，井下網(wǎng)絡(luò)為二級(jí),即一級(jí)高速主干控制網(wǎng)，下接一級(jí)設(shè)備級(jí)總線網(wǎng)。子網(wǎng)調(diào)度室總線監(jiān)控瓦斯監(jiān)控1溫度監(jiān)控風(fēng)壓監(jiān)控交換機(jī)基站1控制中心中繼器1中繼器2變電所基站3基站2瓦斯監(jiān)控2CAN總線 （1）調(diào)度室。負(fù)責(zé)整個(gè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)、圖像的分析和處理。 (2)監(jiān)測(cè)監(jiān)控。監(jiān)測(cè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)山攝像頭，傳感器等部分組成，包括瓦斯監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、給排水節(jié)點(diǎn)、通風(fēng)機(jī)錢點(diǎn)和電網(wǎng)供配電節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下生產(chǎn)、安全系統(tǒng)運(yùn)行。 (3)總線監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)。主要負(fù)責(zé)總線上各類功能節(jié)點(diǎn)與總線聯(lián)系正常與否的巡回監(jiān)測(cè)，并形成監(jiān)測(cè)報(bào)告隨時(shí)向總線公布。 4)控制中心、交換機(jī)、基站節(jié)點(diǎn)。在交換中心和基站之間采用光纖有線連接，基站和移動(dòng)臺(tái)之間是

6、無線連接。1.3監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)管理監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)管理作為礦井安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其管理對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的可靠運(yùn)行及作用的有效發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用，從礦井現(xiàn)場(chǎng)來看，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)管理監(jiān)督：1、 地面主控室主、副機(jī)，UPS電源、服務(wù)器、通信設(shè)備的日常巡檢、維護(hù)，數(shù)據(jù)的維護(hù)、瓦斯數(shù)據(jù)保存、報(bào)表定期打印2、 主通信線路的定期檢查、測(cè)試。3、 井下現(xiàn)場(chǎng)分站、分站電源、各種傳感器的管理檢修維護(hù) 除此之外，礦井應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以瓦斯涌出量定風(fēng)、以風(fēng)定產(chǎn)的規(guī)定，杜絕瓦斯超限作業(yè)，定期對(duì)礦井瓦斯數(shù)據(jù)、瓦斯發(fā)展變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，掌握全礦瓦斯變化規(guī)律，對(duì)全礦采掘銜接、安全生產(chǎn)等決策提供可靠的理論依據(jù)。2、礦井移動(dòng)通信部分

7、 礦井移動(dòng)通信部分主要是為了實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的語音通信而設(shè)計(jì)的，是有線光纖數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。由于礦井萬巷道眾多，造成電磁波傳輸衰減很大，僅使用電磁波進(jìn)行無線通信是很難實(shí)現(xiàn)，因此要想實(shí)現(xiàn)井下無線通信必須在巷道口設(shè)置基站，在基站與移動(dòng)臺(tái)之問采用無線信道進(jìn)行通信兇為光纖頻帶很寬，基站與基站之間、基站與交換機(jī)之間的信息傳輸都可以利用已有的光纖數(shù)字網(wǎng)。2.1移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)布局 因?yàn)橄锏婪植紡?fù)雜，特別是巷道中有很多拐彎，巷道內(nèi)的電磁波損耗嚴(yán)重。對(duì)于一個(gè)直角拐彎來說，電磁波的傳輸距離幾乎縮短一半，因此，對(duì)礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)組網(wǎng)方式而言，采用多基站組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)全礦通信，必須在巷道交義處設(shè)置基站，以消除通信盲區(qū)，達(dá)到

8、系統(tǒng)的最大覆蓋。鑒于以上分析，提出了采用移動(dòng)臺(tái)、基站和程控交換機(jī)的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，組成單區(qū)多基站系統(tǒng)。采用該種組網(wǎng)方式可以使各基站的移動(dòng)用戶接續(xù)速度快、時(shí)間短。系統(tǒng)由系統(tǒng)控制中心、交換機(jī)、基站、移動(dòng)臺(tái)組成見圖CAN總線控制中心交換機(jī)心基站1交換機(jī)基站2基站n移動(dòng)臺(tái)2.2移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主要功能 (1)基站單元。主要有無線收發(fā)裝置,DSL傳輸模塊和反饋系統(tǒng)。其功能主要完成移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)之間以及移動(dòng)臺(tái)與有線用戶之問的話音通道控制和接續(xù)，負(fù)責(zé)小區(qū)內(nèi)話音接續(xù)控制以及完成越區(qū)移動(dòng)臺(tái)間通話信息的轉(zhuǎn)發(fā)等。 (2)交換機(jī)單元。主要由系統(tǒng)控制管理模塊、轉(zhuǎn)發(fā)器接口電路、電話互聯(lián)器、程控交換單元及電源組成。其功能主要是管

9、理和控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，包括選擇和分配信道、監(jiān)視話音信道狀態(tài)、監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行和故障報(bào)警等 (3)系統(tǒng)控制中心。主要由1臺(tái)公控機(jī)及系統(tǒng)管理軟件組成，并與系統(tǒng)控制器連接。山于所有的交換和控制是由系統(tǒng)管理終端完成的，系統(tǒng)控制器和系統(tǒng)管理終端的數(shù)據(jù)交換極為頻繁，所以，系統(tǒng)控制器和系統(tǒng)管理終端之間的連接必須用高速數(shù)據(jù)總線。 (4)移動(dòng)臺(tái)。主要是車載臺(tái)和手持機(jī)。車載臺(tái)和手持機(jī)都工作在雙工方式，移動(dòng)臺(tái)由收發(fā)信機(jī)、天線、電源和控制單元組成。3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邵分 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是綜合調(diào)度信息通信系統(tǒng)地面部分實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和依托，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用Intranet技術(shù)，由各種服務(wù)器和WWW瀏覽器組成實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)及調(diào)度數(shù)據(jù)信息

10、、WWW瀏覽功能以及監(jiān)視圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸和控制。 該網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)煤礦安全、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的再采集和處理，存入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，并和生產(chǎn)、營銷、調(diào)度、管理各類數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)形成綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種信息資源共享。應(yīng)用Inlranet技術(shù)，經(jīng)過對(duì)該綜合數(shù)據(jù)庫文件的格式轉(zhuǎn)換，形成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上W WR瀏覽功能。數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸存儲(chǔ)進(jìn)人Microsoft SQL Server網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，利用Asp和Active:技術(shù)，通過frontpage等工具開發(fā)制作后，再經(jīng)Microsnf Information Server在網(wǎng)絡(luò)中以Web瀏覽方式發(fā)布。4、結(jié)語 礦井?dāng)?shù)字化網(wǎng)絡(luò)是滿足煤礦安全生產(chǎn)的有效手段木方案在發(fā)揮光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，充分考慮到礦井特殊環(huán)境的要求，引人礦井移動(dòng)通信，以滿足煤礦安全生產(chǎn)對(duì)信息化的要求。actively carry out the law on civil air defense education, drawn out of the air defense in Pingliang city Building under easy fare, daily special inspection and regulation, ove