基于復雜惡劣環境下無線傳輸技術在提升機控制信號中的研究與應用

李雅江

摘要：煤礦提升井筒環境復雜惡劣，多淋水并且時有落石或煤塊等掉落，極易砸斷通訊電纜而造成信號中斷影響提升的事故，引進一套無線信號系統能從根本上避免這一問題的出現。

關鍵詞：通訊中斷;無線

1.?概述

提升信號是礦井安全提升的重要組成部分，使用頻繁。井筒環境又相當惡劣復雜，經常有落石或煤塊等掉落井筒造成通信電纜的砸斷等故障，同時給有線信號傳輸帶來了很大的困難。為解決這一難題，經公司多部門及生產廠家合作，研發了煤礦無線提升信號控制系統。

煤礦無線提升信號控制系統是一個新型產品，針對煤礦提升信號中出現的各種影響安全的因素，采用傳感器感知并將信號通過智能控制器轉化為邏輯控制信號，通過可編程的邏輯智能控制器控制傳輸來完成提升信號的控制傳輸。

2.?技術方案

2.1工作原理

系統集成無線、磁電等多種傳感探測技術。無線傳輸針對井筒控制信號、語音對講信號的傳輸;霍爾傳感器檢測提升機實時位置，涵蓋了提升過程事故隱患的檢測，控制信號可觸發光電顯示和語音提示，同時發送到控制單元，通訊接口可通過無線方式傳輸控制及語音信號。

2.2功能介紹

根據煤礦提升信號控制系統的要求，主要功能如下：①提升信號的數字顯示功能：數字“2、3、4、5”分別表示“快上、快下、慢上、慢下”，數字“0”表示停車。②提升指令的漢字顯示功能：全線顯示屏均有“檢修、急停”（加水平信號還有所選提升水平的顯示功能）。③信號記憶功能：能存儲前三次所發信號。④急停報警功能和急停擴展功能。⑤信號之間的閉鎖功能：當其中一個信號發出后，其它信號不能發出。⑥加水平信號水平之間的閉鎖功能，當多水平提升時，只有被選擇的水平可發提升信號，其它水平不能發出提升信號，只能發出停車信號和急停信號。⑦信號與開車回路的閉鎖功能：信號不發到車房，絞車不能啟動。⑧提升次數的記憶功能。⑨具有與信號顯示相同次數的打點音響報警功能。⑩具有車房、井口、井下各水平的雙功語音通訊功能。11有與計算機聯網的232接口。

2.3系統控制示意圖

圖1系統控制流程示意圖

3.關鍵技術與創新點

3.1關鍵技術

（1）針對煤礦無線提升信號控制系統中的各種安全隱患采用的綜合無線傳輸技術，有線無線相結合并能提供可編程的智能化控制信號的集成技術。

• 針對提升機控制精度要求提供實時控制的無線傳輸同步技術。

（3）網絡語音對講技術應用于提升控制系統中排除了井筒惡劣環境對聲音的干擾。

（4）無線信號傳輸技術應用于煤礦干擾大的井筒中。

• 控制狀態的聲光提示警告智能化聯動技術。

（6）可通過通訊接口擴展技術實現數據存儲、狀態顯示、雙向語音及調度室干預控制。

3.2創新點：

（1）在煤礦井筒惡劣的環境條件下，國內首次研制使用該多種方式傳輸組合的無線提升信號控制裝置。

（2）研發專用無線發射電路，將控制信號及其語音對講信號整理打包通過特定的穩定的頻率傳輸出去。

經研發的無線發射電路可以實現在環境條件惡劣復雜的井筒中不少于800米穩定可靠的傳輸，無線發射電路包含了對原有設計理念的改變和電路的改變，成為本課題的一項重大突破。

（3）研發的多重傳輸結合的設計理念，于有線無線兩種方式同時傳輸進一步保證了提升信號穩定可靠的傳輸，進而進步上杜絕了誤操作的可能。

（4）2.4GHz無線傳輸頻率首次在煤礦井筒環境條件下使用，2.4GHz傳輸頻率相比于其他傳輸頻率有著傳輸距離遠、功耗低、抗干擾性能強、工作穩定性高等特點。

（5）該裝置設計可通過通訊接口擴展技術實現以太網傳輸、進行本地/異地數據存儲、本地/異地狀態顯示、雙向語音調度及調度室干預控制。

4.應用價值和推廣前景

煤礦無線提升信號控制系統主要針對于煤礦提升信號控制過程中發生通訊故障及時切換無線傳輸并故障報警，不影響安全生產，有效的提高了煤礦的生產效率，同時有效保證現場人和設備的安全，以我礦現運行的副井提升信號控制系統為基礎，進行煤礦無線提升信號控制系統的改造和推廣，致力于無線信號控制系統有線和無線（主、備）兩種傳輸方式的快捷轉換、傳輸頻率于井筒內的抗干擾能力、無線信號控制系統于惡劣環境條件下適應能力等方面的研究。

信號故障嚴重的影響了人員的升入井及物料的周轉，按全年累計發生信號中斷事故3次，每次恢復事故需3小時（即每次影響生產3小時）算，（換算成提煤量計算，每小時提煤46勾，每勾8噸）

年影響提升煤噸數：8×46×9=3312噸

年費用：300×3312=99.36萬元

此外，副井在人員提升過程中，信號中斷直接導致提升機的緊急制動，從而造成罐籠里人員的恐慌甚至可能誘發心臟病等，危及員工生命。無線信號系統的研發，從根本上避免了上述情況的發生，具有巨大的社會效益。