煤與瓦斯突出礦井應(yīng)急廣播系統(tǒng)應(yīng)用研究

付強(qiáng) 鄒勁松 陳勝明 周忠國

摘 要：為保障礦井的正常安全生產(chǎn)，綠水洞煤礦根據(jù)礦井實(shí)際情況通過方案對比，優(yōu)選出適合煤與瓦斯突出礦井的應(yīng)急廣播系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)充分利用現(xiàn)有井下、地面工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺，有效地減少了材料設(shè)備投入，縮短了設(shè)備安裝時間，優(yōu)化了原有通訊線路接法、設(shè)備的供電模式，使系統(tǒng)負(fù)載能力提升了一倍，終端到網(wǎng)關(guān)通訊距離得到提高，信號線纜節(jié)約50%左右。

關(guān)鍵詞：突出；應(yīng)急；廣播

中圖分類號：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0161-03

Abstract： In order to ensure the normal and safe production of the mine， the emergency broadcasting system suitable for coal and gas outburst mine is selected according to the actual situation of the mine. The construction of the system makes full use of the existing underground and surface industrial Ethernet network platform， effectively reduces the input of materials and equipment， shortens the installation time of equipment， optimizes the original communication line connection method and the power supply mode of the equipment. The load capacity of the system is doubled， the communication distance from the terminal to the gateway is improved， and the signal cable saved is up to about 50%.

Keywords： prominence； emergency； broadcast

1 概況

綠水洞煤礦于2012年建成了一套KTJ4I礦用調(diào)度通訊系統(tǒng)。在井下的主要采掘工作面、變電所、避災(zāi)硐室、井底車場等重要地點(diǎn)均安裝有電話機(jī)，并通過專用的通訊電纜與地面的通訊主機(jī)連接，地面調(diào)度中心能直接撥打系統(tǒng)內(nèi)的任意分機(jī)號，各個分機(jī)也能相互撥打，為礦井安全生產(chǎn)提供了一定的安全保證。在井下通訊線路或地面主機(jī)出現(xiàn)故障時，某一區(qū)域或地點(diǎn)不能及時與地面進(jìn)行通訊聯(lián)系；區(qū)域內(nèi)部之間也無法點(diǎn)對點(diǎn)的聯(lián)系。若此時因生產(chǎn)需要，地面要及時與井下某個作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，井下的某兩個區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行工作聯(lián)系，或井下某個區(qū)域出現(xiàn)災(zāi)變需要及時報告地面調(diào)度指揮中心，都不能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（2016版）第685條規(guī)定，“礦井應(yīng)當(dāng)設(shè)置井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)，保證井下人員能夠清晰聽見應(yīng)急指令。”礦井現(xiàn)有的通訊系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足安全生產(chǎn)需要。通過在井下構(gòu)建一套應(yīng)急廣播系統(tǒng)，地面指揮中心通過麥克風(fēng)對井下區(qū)域直接進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)、全區(qū)廣播。在調(diào)度通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障、井下通訊電纜遭遇損壞以及井下遇到緊急情況時，只需要按下呼叫按鈕，即可與地面調(diào)度中心的人員進(jìn)行語音對講，從而更快捷的傳遞信息。建設(shè)一套與原調(diào)度通訊系統(tǒng)不同線路、不同主機(jī)的通訊系統(tǒng)，有助于礦井的安全生產(chǎn)。

2 技術(shù)方案

2.1 方案一：采用KXT23礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)

KXT23礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)廣播控制主機(jī)（音頻服務(wù)器）、KXT23.1礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播終端、KXT23.2礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播接口、KXT22.2礦用通信信號裝置分機(jī)、KXT22.3中繼、地面光端機(jī)、井下光端機(jī)、電源、電纜、光纜等組成。

2.2 方案二：采用KT455語音廣播系統(tǒng)

KT455語音廣播系統(tǒng)由地面管理系統(tǒng)和井下廣播對講子站、電源等組成。系統(tǒng)建設(shè)主要分為地面和井下兩部分。地面部分需要建設(shè)廣播通信信息采集處理中心，也稱廣播中心站。主要由專用廣播通信軟件和廣播主站等組成。井下部分以廣播子站、后備電源系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)等作為井下的基本單元。將井下相關(guān)的數(shù)據(jù)通過總線方式傳輸給交換機(jī)，再通過光纖環(huán)網(wǎng)與地面主站設(shè)備交換數(shù)據(jù)。

2.3 方案對比

兩個方案都能實(shí)現(xiàn)地面對井下進(jìn)行文件通知和安全知識的日常廣播功能，本地播放音樂或其它音頻文件，系統(tǒng)具有廣播錄音存儲功能，便于重復(fù)廣播，地面站與任意對講廣播終端可以實(shí)時監(jiān)聽，地面站可以實(shí)時查詢或打印廣播終端的運(yùn)行情況，均具備煤礦應(yīng)急廣播系統(tǒng)的要求。方案一中廣播終端需要采用光纜或網(wǎng)線與井下光端機(jī)進(jìn)行通信，若采用網(wǎng)線則傳輸距離短（不超過90m）、采用光纜又不方便安裝維護(hù)；采用線纜連接時只有廣播終端內(nèi)的主機(jī)之間能相互通訊，主機(jī)不能與其他終端進(jìn)行通訊。此方案的特點(diǎn)具有廣播終端內(nèi)安裝維護(hù)方便，系統(tǒng)需安裝的設(shè)備多；方案二中系統(tǒng)設(shè)備少，支持半雙工雙向?qū)χv，可對一個、一組或所有廣播分站進(jìn)行廣播，地面站與任意對講廣播終端可以實(shí)時強(qiáng)插監(jiān)聽；因此通過對兩個方案進(jìn)行比較后決定選優(yōu)方案二，即川煤科技KT455應(yīng)急廣播系統(tǒng)。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)研究

（1）完成礦用應(yīng)急廣播系統(tǒng)的建設(shè)，首先了解系統(tǒng)的主要構(gòu)成、功能，在實(shí)施過程中可能存在的問題。應(yīng)急廣播系統(tǒng)不等同于現(xiàn)有的調(diào)度廣播系統(tǒng)，不能像調(diào)度電話那樣將電話接線盒內(nèi)的線纜與電話機(jī)連接即可、也不同于地面廣播系統(tǒng)。因此，煤礦井下應(yīng)急擴(kuò)播系統(tǒng)基于數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行構(gòu)建與設(shè)計(jì)，數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，是基于TCP/IP協(xié)議的公共廣播系統(tǒng)，采用IP局域網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸平臺。該系統(tǒng)還具有：網(wǎng)絡(luò)好，可實(shí)現(xiàn)Internet傳輸；音質(zhì)好，系統(tǒng)支持音頻碼率8Kbps-320Kbps自適應(yīng)，支持全部MP3格式文件的播放；系統(tǒng)支持TCP、IP、UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持組播接收音頻數(shù)據(jù)。是將經(jīng)數(shù)字化的音頻信號，在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行壓縮、編碼、打包等處理。將模擬音頻信號經(jīng)過采集、量化、編碼、壓縮后形成的MP3格式的數(shù)字音頻文件，以數(shù)據(jù)包形式按照自定義的MP3_Phone傳輸協(xié)議將音頻文件通過工業(yè)以太網(wǎng)傳送到井下語音廣播終端，然后在廣播終端進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換成音頻信號，經(jīng)放大后驅(qū)動喇叭工作。（2）在實(shí)施過程中在節(jié)省投入的同時，保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的暢通、穩(wěn)定也是關(guān)鍵；如何進(jìn)行按區(qū)域或邏輯分組廣播、分區(qū)域廣播、全礦廣播。如何將網(wǎng)關(guān)信號與廣播終端的穩(wěn)定連接，網(wǎng)關(guān)及廣播終端供電電源的可靠性，沒有可靠的電源就不能保證廣播的正常播放。因此在方案實(shí)施過程中信號傳輸及設(shè)備供電是關(guān)鍵。

3 應(yīng)急廣播系統(tǒng)安裝

3.1 施工方法及工藝要求

（1）電纜、網(wǎng)線、電源、信號電纜敷設(shè)：電纜鉤、電纜管道應(yīng)先進(jìn)行路線勘察，確保順利敷設(shè)電纜。敷設(shè)前，應(yīng)檢查電纜有無機(jī)械損傷，電纜芯線間及芯線與屏蔽層絕緣是否合格，電纜盤是否完好。電纜的彎曲半徑應(yīng)符合施工規(guī)范的要求。電纜應(yīng)使用整條電纜。電纜在電纜鉤內(nèi)應(yīng)排放整齊并固定。（2）電纜接頭制作及核對：電纜接頭的制作應(yīng)統(tǒng)一施工工藝，做到整齊美觀。電纜在巷道內(nèi)排列整齊，層次清楚；電纜牌標(biāo)識清楚，有電纜規(guī)格、起點(diǎn)、終點(diǎn)及電纜標(biāo)號。電源電纜在設(shè)備通電前應(yīng)使用萬用表測量每芯對地電壓。電纜在敷設(shè)完畢后應(yīng)使用無碼測試儀對通道環(huán)回測試確認(rèn)無誤。網(wǎng)線在敷設(shè)完畢后應(yīng)使用網(wǎng)絡(luò)測試儀測試接頭是否接觸良好。（3）在廣播系統(tǒng)安裝廣播系統(tǒng)終端和相關(guān)設(shè)備，在配線架或機(jī)房安裝協(xié)議轉(zhuǎn)換器。嚴(yán)格按圖接線，電纜芯號牌采用塑料標(biāo)號。

3.2 前端設(shè)備安裝

（1）設(shè)備安裝通用要求：安裝前應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行檢測和調(diào)整，使設(shè)備處于正常工作狀態(tài)；設(shè)備應(yīng)牢固地安裝在平臺上或固定位置上，所留尾線長度以不影響設(shè)備為宜，尾線須加保護(hù)措施；安裝過程中盡可能避免逆光安裝；室外安裝時設(shè)備若明顯高于周圍建筑時，應(yīng)有避雷措施；在搬動、安裝廣播終端過程中，不得打開設(shè)備內(nèi)部防護(hù)外殼；設(shè)備設(shè)置在便于人員觀察、調(diào)試、檢驗(yàn)及支護(hù)良好、無淋水的巷道中；設(shè)備架子高度不小于300mm；纜線與設(shè)備相連接時，選取合適密封圈，將喇叭嘴、金屬 圈、密封圈依次穿入纜線，把纜線頭伸入接線腔，纜線護(hù)套伸入器壁5～15mm。（2）廣播終端的安裝要求：單臺終端與供電電源距離不超過2km；2臺終端與供電電源距離不超過1km，終端電源輸入：DC（9～25）V。（3）網(wǎng)關(guān)的安裝要求：網(wǎng)關(guān)安裝以就近原則安裝到交換機(jī)附近，距離井下交換機(jī)不大于50m，由網(wǎng)線連接，如無交換機(jī)的需要光釬鋪設(shè)到位；網(wǎng)關(guān)與廣播終端的走線方式為：單向串聯(lián)式；網(wǎng)關(guān)電源輸入：DC（9～25）V；出線方式：CAN1/CAN2/電源線，3組線用6芯線纜連出，在網(wǎng)關(guān)外接三通實(shí)現(xiàn)分線。（4）電源的安裝要求：電源輸入采用AC127V/AC660V；安裝位置應(yīng)為方便取電就近原則，如變電所、避難硐室、絞車、皮帶機(jī)頭等。（5）吊掛線纜：監(jiān)測纜線與動力纜線分掛在巷道兩側(cè)，受條件限制的可敷設(shè)在同一側(cè)，敷設(shè)在同一側(cè)時監(jiān)測纜線與動力纜線保持0.3m的距離，且位于動力纜線上方；固定纜線使用纜線鉤懸掛，臨時移設(shè)纜線用綁扎帶或其他柔性材料懸掛，懸掛點(diǎn)的間距不大于3m，且纜線有適當(dāng)?shù)鸟Y度；其他符合機(jī)電完好標(biāo)準(zhǔn)及礦井安裝安全要求。

3.3 中心控制設(shè)備的安裝

（1）廣播終端的安裝：廣播終端應(yīng)端正、平穩(wěn)安裝在廣播終端機(jī)柜（架）上。應(yīng)具有良好的通風(fēng)散熱環(huán)境。控制臺應(yīng)端正、平穩(wěn)安裝，機(jī)柜內(nèi)設(shè)備應(yīng)安裝牢固，安裝所用的螺釘、墊片、彈簧、墊圈等均應(yīng)按標(biāo)裝好，不得遺漏。

（2）控制臺或機(jī)架柜內(nèi)插件設(shè)備均應(yīng)接觸可靠，安裝牢固，無扭曲，脫落現(xiàn)象。

（3）監(jiān)控室內(nèi)的所有引線均應(yīng)根據(jù)廣播終端、控制設(shè)備的位置設(shè)置電纜線槽和進(jìn)線孔。

（4）所有引線設(shè)備連接時，均要留有余量，并做永久性標(biāo)志，以便維修和管理。

綠水洞煤礦應(yīng)急廣播安裝地點(diǎn)詳見表1。

4 結(jié)束語

（1）該系統(tǒng)建成后通過廣播終端播放輕松的音樂，緩解職工在井下長期高強(qiáng)度的緊張狀態(tài)，使職工能夠輕松愉快地工作，提高工作效率，減少因職工的心情煩躁產(chǎn)生的不安全因素。為礦井安全生產(chǎn)提供有力的安全保證，減少因礦井調(diào)度通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障等帶來的安全隱患，能在井下出現(xiàn)災(zāi)變時提供有力的通訊保障，減少事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失和人身安全。

（2）礦井的應(yīng)急廣播系統(tǒng)在建設(shè)中充分利用了現(xiàn)有的井下環(huán)網(wǎng)，并在接線過程中優(yōu)化了原有的網(wǎng)關(guān)和終端的接線方式。使建成后的系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠，減少了材料的投入。其思路可以為相似礦井的應(yīng)急廣播系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒和參考。該模式還可在集團(tuán)建設(shè)廣播服務(wù)器。采用分布式架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)主、分服務(wù)器設(shè)置在各大煤礦的主、分控中心機(jī)房，所有的廣播設(shè)備可以由控制中心通過管理中心軟件來進(jìn)行控制和管理。

（3）在應(yīng)急廣播系統(tǒng)的安裝初期，廣播終端與網(wǎng)關(guān)之間的通訊只能采取串聯(lián)方式，非常費(fèi)時、浪費(fèi)線纜，增加了安裝過程中的安全風(fēng)險，通過在網(wǎng)關(guān)內(nèi)并聯(lián)100Ω的電阻，網(wǎng)關(guān)到廣播終端通過并聯(lián)信號電纜解決其通訊問題，節(jié)省了一半的電纜，使網(wǎng)關(guān)帶負(fù)載能力增加了一倍。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂興子，樂旭，張玉璽，等.煤礦井下局部擴(kuò)播與應(yīng)急廣播系統(tǒng)融接技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].煤礦機(jī)電，2016（6）：45-48，50.

[2]付志勇，張朝平.煤礦井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)技術(shù)探討[J].煤礦機(jī)電，2013（5）：49-51，54.

[3]朱存福.淺析煤礦井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)[J].能源與節(jié)能，2015（12）：18-19.

[4]黃興榮，顧萬龍.煤礦井下語音應(yīng)急廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2014（4）：850-852.

[5]王春明.基于雙網(wǎng)的煤礦井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)的研究[J].科技視界，2013（15）：54，149.

[6]陸士軍.光纖應(yīng)急廣播系統(tǒng)在煤礦井下的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2012（2）：157，159.