无线以太网技术在煤矿通讯系统中的应用研究

浅谈３　Ｇ无线通讯技术在煤矿的应用　

隋景和　

（贵州盘江马依煤业有限公司　贵州六盘水５５３５３６）　

摘要ｉ本文就煤矿无线通讯发展过程的三种通讯制式对比，介绍了煤矿３Ｇ无线通讯系统（ＴＤ—ＳＣＤＭＡ）的特点和应用前景。　

关键词：３Ｇ无线通讯系统；ＴＤ—ＳＣＤＭＡ　

中图分类号：ＴＤ６５＋５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—７３４４（２０１３）１５—０１７３—０２　

１前言　

我国煤炭资源丰富、储量巨大，绝大多数煤矿地质条件复杂、开采难　

度极大，瓦斯、水、火、煤尘、顶板等灾害事故频发，是世界各主要产煤国　中开采条件最差、灾害最严重的。　煤矿事故的频发，往往是管理手段落后，以及与处于复杂工作环境　

的井下作业人员的通信不畅所造成，因此提升矿井管理水平、加强和完　善矿井通信系统刻不容缓。　依据国家安全监管总局、国家煤矿安监局的《煤矿井下安全避险“六　大系统”建设完善基本规范（试行）》对煤矿通信联络系统基本要求，其中　４４条款“宜安装应急广播系统和无线通信系统，安装的无线通信系统应　与调度电话互联互通。”的要求，大力发展煤矿无线通讯技术，实现矿井　多重联络渠道，保障指挥、调度畅通无阻，有效降低灾害损害程度，具有　

极为重要的意义。　２煤矿无线通讯现状　

最初在煤矿井下无线通讯使用较为广泛的是矿用ＰＨＳ无线通讯系　统（俗称小灵通）。矿用小灵通是将公网成熟的小灵通技术经防爆处理后　引入到煤矿井下，解决煤矿井下无线通讯问题。但随着国家发展３Ｇ移动　

通讯的需要，小灵通所占用的无线频段已让位给ＴＤ—ＳＣＤＭＡ移动通信，　小灵通核心技术制造商ｕＴ斯达康和中兴通讯已停止生产小灵通相关设　备，因此矿用小灵通已经实际退出应用舞台。　继小灵通后有些煤矿用户尝试使用ＷｉＦｉ无线通讯系统。由于ＷｉＦｉ　技术源于基于数据业务的无线以太网，其特点是对带宽要求高，对实时　性要求不高。ＷｉＦｉ终端登入某个基站后只要与该基站连接中断才开始重　

新搜索新的基站并从新登入，因此ＷｉＦｉ终端无法保证语音通讯的实时　性要求，存在语音通话断断续续的问题。加之鉴于ＷｉＦｉ无线发射功率偏　

基于工业以太网和ＷＩＦＩ　技术的无线通信系统在煤矿上的应用　挛卫中　（平煤集团天力公司吴寨矿河南・平顶山４６７０００）　摘要本文介绍了吴寨矿基于工业以太网和ＷｉＦｉ技术井下综合通信系统的建设，该系统为吴寨矿的信息化建设提　供了高效、可靠、宽带的信息基础平台。目前在此平台上实现了无线语音通信和调度指挥功能，取得了良好的效果。　该平台为吴寨矿未来的井下信息业务预留了带宽和接口。　关键词工业以太网　ＷｉＦｉ技术无线通信　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　１系统设计　由于吴寨煤矿属于中小型煤矿，构造井下百兆光纤工业　以太环网，采用ＫＪ３９９．Ｆ综合通信分站构造。ＫＪ３９９－Ｆ具有通　信分站和网络交换机的双重功能，并预留了足够的接口和交　换能力，未来如果需要建设井下千兆环网，可以增加井下千兆　工业以太网交换机之后，把ＫＪ３９９－Ｆ接入千兆交换机，构造千　兆＋百兆的分层次井下工业以太网系统。　根据吴寨煤矿目前实际需要，首先确定了网络和无线信　号的覆盖区域，之后对需要信号覆盖的区域进行现场勘察和　初步测试，然后根据现场勘测结果和具体情况需要，确定井下　的通信分站分布、天线安装、光纤走线、网络拓扑和电源取电　方式。保证井下宽带网络和无线通信信号的有效覆盖，保证　网络的高效可靠运行，以满足目前及未来的业务需求。　２通信分站的分布　地面一台室外大功率通讯分站（位置设在调度楼上）将对　地面的办公区域和生产区域进行覆盖，其中包括行政大楼，办　公楼，调度楼等。井下无线覆盖由３７台分站完成，具体的基　站分布如下说明：　（１）副斜井２台，行人斜井２台，主斜井１台，共５台。（２）　西翼轨道运输巷２台，西翼皮带运输巷ｌ台及西翼行人巷２　台。共５台。（３）集中运输巷，火药库附件各ｌ台，共２台。（４）　西翼己一采区行人下山，西翼己一采总进风巷及总回风巷共７　台。（５）西翼采区集中运输下山。西翼已一采运输下山及西翼　采区轨道下山共６台。（６）１１２００机巷，１１２００风巷各１台ｌ１１６０　机巷，风巷各ｌ台共４台。（７）庚组采区运输平巷，轨道平巷　共３台。（８）东翼庚组采区运输上山及东翼庚组采区轨道上山共　３台。（９）东翼一级轨道下山及东翼辅助轨道下山共２台。总　计：井下共设计３７台矿用通信分站。　３设备连接和网络拓扑结构　ＫＪ３９９．Ｆ综合通信分站有３个网络接口（光口或者电口），　满足树型网络的接口需求，无分岔点安装的分站还有１个或２　个接口可用于连接其它有线网络设备，未来如果需要连接的　有线网络设备较多，可以增加专门的防爆交换机以提供更多　网络接口。分站之间以及分站和交换机之间均采用４芯光缆　连接，用２芯备份２芯。网络采用“树形”拓扑结构。　４无线覆盖　本系统采用鞭型５ｄＢｉ全向天线完成井下巷道的无线覆　盖。相比较于定向天线和漏泄电缆，全向天线有以下优点：（１）　便于现场安装、调试以及维护。（２）成本较低。（３）其覆盖范　围与Ｗ．Ｆｉ的信号机制相匹配。　本系统的天线主要采用水平极化和垂直极化两种安装方　式。巷道截面尺寸影响着巷道中电磁波的传播特性，不同的　巷道条件需要选用不同的极化方向。　（１）在宽度尺寸大于高度尺寸的巷道中（即低矮的巷道条　１４２　件下），采用水平极化方式安装（水平于地面安装）。　（２）在高度大于宽度尺寸的巷道中（即窄而高的巷道条件　下），采用垂直极化方式安装（垂直于地面安装）。　（３）在空旷的巷道条件下，水平极化和垂直极化方式均可，　视安装条件而定。　（４）天线位置尽量规避巷道的弯曲、倾斜以及其他金属的遮挡。　５调度指挥系统　系统采用ＺＹＹ－ＸＨ０１多媒体调度台实现调度指挥功能，　具备完善的调度指挥能力，提供强插、强拆、转接、录音、会议、　应急呼叫等等调度手段，配有全触摸屏式双手柄调度台，图形　化界面，状态显示丰富。调度指挥员可以根据习惯和矿山特　性，灵活组建自己的操作界面，一键到位。大大提高生产效率，　降低劳动强度。　６成果的先进性　（１）建设基于宽带通信技术的矿用安全生产信息基础设　施，并在此基础上实现无线语音通信和调度指挥。　（２）综合考虑了矿山企业的通信现状、和未来对通信系统　扩展能力的要求。　（３）在技术、产品、系统三个层面做了全面考虑、整合和优　化。　（４）系统网络结构简单、模块化设计、接口灵活多样，适合　各种规模的矿山信息化建设要求。　（５）到全本安、精确定位、宽带、ＺｉｇＢｅｅ和ＷｉＦｉ综合通信　的系统。　（６）系统可与企业现有系统共存和联网运行，可连接如地　面固定电话、办公自动化网络等，使企业原有的各类系统都可　以方便地接入到统一的传输平台，充分利用现有资源，保护原　有投资。　７应用效果　目前，本系统已正常运行，效果良好。本系统与矿区原有　的程控调度指挥系统可以互联互通，实现互为备份、互为补充　的安全生产调度系统。目前吴寨煤矿通信系统可以满足日常　通信联络与抢险救援双重任务，井上调度员能随时与通信系　统内的任何一部电话（包括井下电话、ＷｉＦｉ移动电话、井上办　公电话等）建立联系，并可以随时与上级主管部门建立联系。　通过建设本系统，在吴寨煤矿建设了井下百兆工业以太　网，该网络可升级为千兆＋百兆分层工业以太网，本系统还预　留了带宽和数据接口，支持吴寨煤矿未来井下其它业务需求，　避免了井下大量的重复布线、设备堆积，减少了维护任务量，　提高了系统的可靠性、安全性和先进性。　参考文献　【Ｉ】张赞东浅析加强煤矿安全生产管理的思考【Ｊ】城市建设理论研究１２０１１（２０）　一

２００６年第２期　煤矿机　电　・２９・　

工业以太网技术在矿井通信的应用水　

郭星歌，赵培培，李世银　

（中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州２２１００８）　

摘　要：　本文通过对现场总线通信技术的局限性分析，讨论了工业以太网技术弓Ｉ入煤矿井下通信　

的可行性和必然性，提出了工业以太网在煤矿井下通信中的典型应用。　

关键词：　现场总线；工业以太网；井下通信　

中图分类号：ＴＮ９１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—０８７４（２００６）０２—００２９—０４　

Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉ　ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ｔＯ　Ｍｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　

ＧＵＯ　ｘ　ｇ・ｇｅ．ＺＨＡＯ　Ｐｅｉ－ｐｅｉ．ＬＩ　Ｓｈｉ—ｙｉｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｂｕｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｃｏａｌ　

ｍｉｎｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｂｒｉｎｇｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ．　

２０１３年第３８卷第３期　Ｖ０１．３８　Ｎｏ．３　能源技术与管理　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　１６３　

ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９９４３．２０１３．０３．０６５　

工业以太网监控系统在煤矿的研究与应用　

梁建民，孙守金　

（徐州矿务集团夹河煤矿，江苏徐州２２１１４１）　

［摘要］基于工业以太网视频监控系统实现矿井以煤矿斜巷绞车安全运行为生产监测数据　（包括巷道人员检测装置、视频监控装置、信号闭锁保护装置）基础、以可编程控制　器为框架、以数学模型系统为支撑、以高新技术为手段，建设综合性视频监控平台。　绞车司机根据人车安全监护报警以及视频监控装置，查看斜巷各车场的甩车道岔　及车场入口情况，保证运输时斜巷内无滞留矿工，落实安全行车行人规定，经济和　社会效益显著。　［关键词］　工业以太网；视频监控系统；安全运行；经济和社会效益　［中图分类号］ＴＤ７６［文献标识码］Ｂ［文章编号】１６７２＿９９４３（２０１３）０３一Ｏ１６３－Ｏ２　

０引　言　

建设高产高效现代化矿井是当今世界煤炭生　产发展的主流，并以一矿一面或一矿两面的生产　

模式实现高产高效。对煤矿各个生产与保障环节　的主要参数进行监测与控制，是煤矿安全生产的　

重要保障。煤矿井上、井下光纤工业电视系统的实　施，对安全生产、调度指挥、科学决策提供了直观、　

可靠的手段。　传统的工业以太网一般只能传输各种数字信　

号，而不能传输视频图像，该系统则把这些要害　（危险）区域进行数字化，应用视频服务技术把视　

频信号转变成数字网络信号，通过网络传输到地　面或井下其它地方。这样在地面或是在井下可以　随时接入网络，实时监控这些要害（危险）区域。　

１　概况　

夹河矿…６００　１　０１０　ｍ轨道暗斜井斜长　

１　１５０　ｍ，平均倾角２１。，担负着从一６００　ｍ水平至　

一１　０１０　ｍ水平排矸、运送材料设备的任务。斜巷主　

要安全设施有安全门、道挡、捕车器。安全设施操　作系统全部实现远控风动操作。道岔安装司控道　岔。斜巷使用泄露通讯系统，方便斜巷检修人员及