數(shù)字式應(yīng)急通信系統(tǒng)在煤礦井下的應(yīng)用

胡 瑞

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

引言

早期的應(yīng)急通信系統(tǒng)采取定壓式的方式，隨著“數(shù)字化礦井”概念的提出，數(shù)字式通信逐漸應(yīng)用于礦井中。目前，井下應(yīng)急通信系統(tǒng)中語(yǔ)音通信采取模擬與數(shù)字混合應(yīng)用的方式。數(shù)字式應(yīng)急通信系統(tǒng)與定壓式相比，具有擴(kuò)展性好、不受傳輸距離限制、廣播形式多樣化等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多礦井開始使用數(shù)字式通信［1］。

本文研究的應(yīng)急通信系統(tǒng)是基于IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的純數(shù)字式通信系統(tǒng)，系統(tǒng)采用數(shù)字化音頻處理方式，解決了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中易發(fā)生失真和產(chǎn)生噪聲等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)損傳輸。該系統(tǒng)主要用于正常情況下的快速生產(chǎn)調(diào)度和緊急情況下的應(yīng)急指揮調(diào)度，主要表現(xiàn)在：音質(zhì)好，擴(kuò)展性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)限拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)特定區(qū)域單獨(dú)廣播、任意分組廣播、尋址群發(fā)廣播、播放語(yǔ)音、播放音樂(lè)等多種形式的廣播。

1 功能需求分析

應(yīng)急通信系統(tǒng)是專門應(yīng)用于煤礦井下的，目的是實(shí)現(xiàn)緊急情況下的應(yīng)急指揮調(diào)度和正常情況下的快速安全生產(chǎn)調(diào)度［2］。要達(dá)到此目的，應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

1）雙向?qū)χv功能。作為應(yīng)急通信系統(tǒng)，雙向?qū)χv是必須具備的功能。在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，井下工作人員可以通過(guò)系統(tǒng)的此功能把井下險(xiǎn)情告知地面人員，以尋求救助。地面人員通過(guò)此功能及時(shí)了解井下突發(fā)事件發(fā)生的地點(diǎn)以及危險(xiǎn)程度等，以便更好的采取救援措施。

2）播放語(yǔ)音（音樂(lè)）功能。煤礦開采行業(yè)是一種對(duì)安全性要求極高的行業(yè)，工人安全生產(chǎn)意識(shí)的提高是煤礦安全生產(chǎn)最基本的保障，應(yīng)急通信系統(tǒng)的播放語(yǔ)音功能使得管理人員在調(diào)度室就可以向全礦區(qū)或指定區(qū)域范圍通過(guò)播放已經(jīng)錄制好的煤安規(guī)程，進(jìn)行煤礦安全生產(chǎn)教育。也可以播放領(lǐng)導(dǎo)講話，傳達(dá)上級(jí)精神。還可以分時(shí)段向全礦區(qū)或指定區(qū)域范圍進(jìn)行音樂(lè)播放，使工人陶冶情操，愉悅身心，調(diào)動(dòng)工人快速生產(chǎn)的積極性。

3）廣播功能。此項(xiàng)功能可以有選擇性地制定區(qū)域廣播，在險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)第一時(shí)間通過(guò)廣播組織、指揮現(xiàn)場(chǎng)工作人員安全撤離險(xiǎn)區(qū)，避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

4）分區(qū)警報(bào)功能。礦井下應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)具備在火災(zāi)、水災(zāi)、瓦斯爆炸等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，迅速發(fā)出告警信號(hào)的功能。

5）報(bào)警強(qiáng)插功能。煤礦應(yīng)急通信系統(tǒng)需具備報(bào)警強(qiáng)插功能，當(dāng)突發(fā)性事件發(fā)生時(shí)，管理人員在調(diào)度室通過(guò)應(yīng)急通信系統(tǒng)的強(qiáng)插功能向礦區(qū)發(fā)布險(xiǎn)情信息，并進(jìn)行應(yīng)急指揮。

6）錄音功能。調(diào)度臺(tái)對(duì)所有通話進(jìn)行錄音，并對(duì)錄音文件進(jìn)行保存。

7）防爆功能。所有的礦井設(shè)備必須具備隔爆，抗高、低溫，抗壓等特性。

2 數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)功能需求分析所提到的系統(tǒng)功能，解決煤礦井下應(yīng)急通信系統(tǒng)所要滿足的實(shí)時(shí)性和應(yīng)急性特性，煤礦井下應(yīng)急通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（如圖1）。

圖1 煤礦井下應(yīng)急通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)主要由地面主控室調(diào)度臺(tái)、礦用本安型IP擴(kuò)播終端、礦用本安型擴(kuò)播電話以及環(huán)網(wǎng)交換機(jī)等構(gòu)成［3］。多臺(tái)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)以手拉手形式構(gòu)成光纖以太環(huán)網(wǎng)。IP擴(kuò)播終端掛接在以太環(huán)網(wǎng)上，IP擴(kuò)播終端之間也可以通過(guò)專用電纜級(jí)聯(lián)。擴(kuò)播電話直接掛接在IP擴(kuò)播終端上或通過(guò)專用電纜相互級(jí)聯(lián)。系統(tǒng)覆蓋全礦井，任意擴(kuò)展，任意拓?fù)洹?/p>

1）雙服務(wù)器。系統(tǒng)選用兩臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)雙機(jī)軟件把兩臺(tái)服務(wù)器集成起來(lái)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2）環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。環(huán)網(wǎng)交換機(jī)選用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，與普通以太網(wǎng)交換機(jī)相比，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)更能適應(yīng)煤礦高濕、高溫、高壓、強(qiáng)電磁干擾、巷道易變形等惡劣環(huán)境，且工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)除能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的冗余性和實(shí)時(shí)性外，還具有廣播風(fēng)暴抑制功能。

3）本安型IP擴(kuò)播終端。本安型IP擴(kuò)播終端是由后備電源板模塊、網(wǎng)絡(luò)延長(zhǎng)器模塊、VOIP（Voice over Internet Protocol）模塊、控制板模塊等模塊組合而成的，且每個(gè)子模塊都有各自特殊的功用。

4）本安型擴(kuò)播電話。礦用本安型擴(kuò)播電話為礦用本安型擴(kuò)播通信裝置，特別適用于煤礦井下有煤塵爆炸、瓦斯爆炸等危險(xiǎn)的環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

1）采用的數(shù)字式應(yīng)急通信系統(tǒng)具有音質(zhì)好、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、故障率低、廣播方式多樣等優(yōu)點(diǎn)，大大改善了應(yīng)急系統(tǒng)的性能。

2）采用以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，充分利用以太網(wǎng)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的冗余備份功能。當(dāng)環(huán)網(wǎng)上某點(diǎn)出現(xiàn)鏈路故障時(shí)，通信線路會(huì)迅速切換到冗余備份鏈路上來(lái)，且鏈路切換時(shí)間極短，保證了全網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，大大增強(qiáng)了通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3）應(yīng)急系統(tǒng)在正常情況下，可對(duì)礦井工作區(qū)進(jìn)行廣播，通過(guò)廣播讓井下作業(yè)人員了解國(guó)家大事、當(dāng)今實(shí)事，上級(jí)精神等，也可以播放音樂(lè)，以愉悅工人身心，提高工人進(jìn)行快速生產(chǎn)的積極性，或通過(guò)播放語(yǔ)音傳達(dá)上級(jí)指示等；在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，還可以通過(guò)緊急廣播發(fā)布遇險(xiǎn)信息，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行疏導(dǎo)、疏散、應(yīng)急指揮等。

［1］ 王芳.應(yīng)急廣播在自然災(zāi)害中的作用及其發(fā)展［J］.中國(guó)無(wú)線電，2011（7）：25－26.

［2］ 范高賢，周波，殷慶平.光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.工礦自動(dòng)化，2007，12（6）：1－3.

［3］ 趙芳芳.應(yīng)急廣播網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2011.