煤與瓦斯突出礦井應急廣播系統應用研究

付強 鄒勁松 陳勝明 周忠國

摘 要：為保障礦井的正常安全生產，綠水洞煤礦根據礦井實際情況通過方案對比，優選出適合煤與瓦斯突出礦井的應急廣播系統。系統建設充分利用現有井下、地面工業以太網網絡平臺，有效地減少了材料設備投入，縮短了設備安裝時間，優化了原有通訊線路接法、設備的供電模式，使系統負載能力提升了一倍，終端到網關通訊距離得到提高，信號線纜節約50%左右。

關鍵詞：突出；應急；廣播

中圖分類號：TD712 文獻標志碼：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礦用調度通訊系統。在井下的主要采掘工作面、變電所、避災硐室、井底車場等重要地點均安裝有電話機，并通過專用的通訊電纜與地面的通訊主機連接，地面調度中心能直接撥打系統內的任意分機號，各個分機也能相互撥打，為礦井安全生產提供了一定的安全保證。在井下通訊線路或地面主機出現故障時，某一區域或地點不能及時與地面進行通訊聯系；區域內部之間也無法點對點的聯系。若此時因生產需要，地面要及時與井下某個作業地點進行聯系，井下的某兩個區域內部進行工作聯系，或井下某個區域出現災變需要及時報告地面調度指揮中心，都不能實現。根據《煤礦安全規程》（2016版）第685條規定，“礦井應當設置井下應急廣播系統，保證井下人員能夠清晰聽見應急指令。”礦井現有的通訊系統已經無法滿足安全生產需要。通過在井下構建一套應急廣播系統，地面指揮中心通過麥克風對井下區域直接進行點對點、全區廣播。在調度通訊系統出現故障、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，即可與地面調度中心的人員進行語音對講，從而更快捷的傳遞信息。建設一套與原調度通訊系統不同線路、不同主機的通訊系統，有助于礦井的安全生產。

2 技術方案

2.1 方案一：采用KXT23礦用IP網絡廣播系統

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

2.2 方案二：采用KT455語音廣播系統

KT455語音廣播系統由地面管理系統和井下廣播對講子站、電源等組成。系統建設主要分為地面和井下兩部分。地面部分需要建設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、網關等作為井下的基本單元。將井下相關的數據通過總線方式傳輸給交換機，再通過光纖環網與地面主站設備交換數據。

2.3 方案對比

兩個方案都能實現地面對井下進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，系統具有廣播錄音存儲功能，便于重復廣播，地面站與任意對講廣播終端可以實時監聽，地面站可以實時查詢或打印廣播終端的運行情況，均具備煤礦應急廣播系統的要求。方案一中廣播終端需要采用光纜或網線與井下光端機進行通信，若采用網線則傳輸距離短（不超過90m）、采用光纜又不方便安裝維護；采用線纜連接時只有廣播終端內的主機之間能相互通訊，主機不能與其他終端進行通訊。此方案的特點具有廣播終端內安裝維護方便，系統需安裝的設備多；方案二中系統設備少，支持半雙工雙向對講，可對一個、一組或所有廣播分站進行廣播，地面站與任意對講廣播終端可以實時強插監聽；因此通過對兩個方案進行比較后決定選優方案二，即川煤科技KT455應急廣播系統。

2.4 關鍵技術研究

（1）完成礦用應急廣播系統的建設，首先了解系統的主要構成、功能，在實施過程中可能存在的問題。應急廣播系統不等同于現有的調度廣播系統，不能像調度電話那樣將電話接線盒內的線纜與電話機連接即可、也不同于地面廣播系統。因此，煤礦井下應急擴播系統基于數字IP網絡廣播系統的設計原理進行構建與設計，數字IP網絡廣播系統，是基于TCP/IP協議的公共廣播系統，采用IP局域網作為數據傳輸平臺。該系統還具有：網絡好，可實現Internet傳輸；音質好，系統支持音頻碼率8Kbps-320Kbps自適應，支持全部MP3格式文件的播放；系統支持TCP、IP、UDP網絡協議，支持組播接收音頻數據。是將經數字化的音頻信號，在數字狀態下進行壓縮、編碼、打包等處理。將模擬音頻信號經過采集、量化、編碼、壓縮后形成的MP3格式的數字音頻文件，以數據包形式按照自定義的MP3_Phone傳輸協議將音頻文件通過工業以太網傳送到井下語音廣播終端，然后在廣播終端進行D/A轉換成音頻信號，經放大后驅動喇叭工作。（2）在實施過程中在節省投入的同時，保證系統網絡的暢通、穩定也是關鍵；如何進行按區域或邏輯分組廣播、分區域廣播、全礦廣播。如何將網關信號與廣播終端的穩定連接，網關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。因此在方案實施過程中信號傳輸及設備供電是關鍵。

3 應急廣播系統安裝

3.1 施工方法及工藝要求

（1）電纜、網線、電源、信號電纜敷設：電纜鉤、電纜管道應先進行路線勘察，確保順利敷設電纜。敷設前，應檢查電纜有無機械損傷，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。電纜的彎曲半徑應符合施工規范的要求。電纜應使用整條電纜。電纜在電纜鉤內應排放整齊并固定。（2）電纜接頭制作及核對：電纜接頭的制作應統一施工工藝，做到整齊美觀。電纜在巷道內排列整齊，層次清楚；電纜牌標識清楚，有電纜規格、起點、終點及電纜標號。電源電纜在設備通電前應使用萬用表測量每芯對地電壓。電纜在敷設完畢后應使用無碼測試儀對通道環回測試確認無誤。網線在敷設完畢后應使用網絡測試儀測試接頭是否接觸良好。（3）在廣播系統安裝廣播系統終端和相關設備，在配線架或機房安裝協議轉換器。嚴格按圖接線，電纜芯號牌采用塑料標號。

3.2 前端設備安裝

（1）設備安裝通用要求：安裝前應對設備進行檢測和調整，使設備處于正常工作狀態；設備應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備為宜，尾線須加保護措施；安裝過程中盡可能避免逆光安裝；室外安裝時設備若明顯高于周圍建筑時，應有避雷措施；在搬動、安裝廣播終端過程中，不得打開設備內部防護外殼；設備設置在便于人員觀察、調試、檢驗及支護良好、無淋水的巷道中；設備架子高度不小于300mm；纜線與設備相連接時，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）網關的安裝要求：網關安裝以就近原則安裝到交換機附近，距離井下交換機不大于50m，由網線連接，如無交換機的需要光釬鋪設到位；網關與廣播終端的走線方式為：單向串聯式；網關電源輸入：DC（9～25）V；出線方式：CAN1/CAN2/電源線，3組線用6芯線纜連出，在網關外接三通實現分線。（4）電源的安裝要求：電源輸入采用AC127V/AC660V；安裝位置應為方便取電就近原則，如變電所、避難硐室、絞車、皮帶機頭等。（5）吊掛線纜：監測纜線與動力纜線分掛在巷道兩側，受條件限制的可敷設在同一側，敷設在同一側時監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，臨時移設纜線用綁扎帶或其他柔性材料懸掛，懸掛點的間距不大于3m，且纜線有適當的馳度；其他符合機電完好標準及礦井安裝安全要求。

3.3 中心控制設備的安裝

（1）廣播終端的安裝：廣播終端應端正、平穩安裝在廣播終端機柜（架）上。應具有良好的通風散熱環境。控制臺應端正、平穩安裝，機柜內設備應安裝牢固，安裝所用的螺釘、墊片、彈簧、墊圈等均應按標裝好，不得遺漏。

（2）控制臺或機架柜內插件設備均應接觸可靠，安裝牢固，無扭曲，脫落現象。

（3）監控室內的所有引線均應根據廣播終端、控制設備的位置設置電纜線槽和進線孔。

（4）所有引線設備連接時，均要留有余量，并做永久性標志，以便維修和管理。

綠水洞煤礦應急廣播安裝地點詳見表1。

4 結束語

（1）該系統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度的緊張狀態，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生的不安全因素。為礦井安全生產提供有力的安全保證，減少因礦井調度通訊系統出現故障等帶來的安全隱患，能在井下出現災變時提供有力的通訊保障，減少事故帶來的經濟損失和人身安全。

（2）礦井的應急廣播系統在建設中充分利用了現有的井下環網，并在接線過程中優化了原有的網關和終端的接線方式。使建成后的系統更穩定可靠，減少了材料的投入。其思路可以為相似礦井的應急廣播系統建設提供借鑒和參考。該模式還可在集團建設廣播服務器。采用分布式架構，網絡廣播系統主、分服務器設置在各大煤礦的主、分控中心機房，所有的廣播設備可以由控制中心通過管理中心軟件來進行控制和管理。

（3）在應急廣播系統的安裝初期，廣播終端與網關之間的通訊只能采取串聯方式，非常費時、浪費線纜，增加了安裝過程中的安全風險，通過在網關內并聯100Ω的電阻，網關到廣播終端通過并聯信號電纜解決其通訊問題，節省了一半的電纜，使網關帶負載能力增加了一倍。

參考文獻：

[1]涂興子，樂旭，張玉璽，等.煤礦井下局部擴播與應急廣播系統融接技術的研究與應用[J].煤礦機電，2016（6）：45-48，50.

[2]付志勇，張朝平.煤礦井下應急廣播系統技術探討[J].煤礦機電，2013（5）：49-51，54.

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

[4]黃興榮，顧萬龍.煤礦井下語音應急廣播系統的設計與實現[J].電腦知識與技術，2014（4）：850-852.

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

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