煤礦多業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)通信平臺(tái)設(shè)計(jì)

潘錦錦

西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司鎮(zhèn)城底礦 山西 太原 030053

引言

當(dāng)前煤礦迫切需要從裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)自動(dòng)化、管理智能化入手，提高工作效率，最大程度減少危險(xiǎn)環(huán)境下易于遇險(xiǎn)人群數(shù)，為此需要除掘進(jìn)工作面等少數(shù)子系統(tǒng)外實(shí)現(xiàn)無人值守操作的目標(biāo)，在調(diào)度中心遠(yuǎn)程完成生產(chǎn)過程監(jiān)控工作，瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)，在煤礦建成一套適合我國(guó)現(xiàn)有基礎(chǔ)條件，具有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、高速寬帶無線網(wǎng)為傳輸平臺(tái)集數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音為一體的智能物聯(lián)礦山綜合監(jiān)控系統(tǒng)，將監(jiān)控目標(biāo)從區(qū)域、設(shè)備延伸到每一個(gè)礦工，從監(jiān)控手段從數(shù)據(jù)采集、組態(tài)畫面擴(kuò)展到數(shù)據(jù)分析挖掘及智能預(yù)警。

煤礦的生產(chǎn)過程中由于存在著各種各樣的安全隱患從而帶來了高頻率事故出現(xiàn)，所以對(duì)于提高煤礦生產(chǎn)過程中的安全系數(shù)，加強(qiáng)安全監(jiān)管，提升自身安全性能就顯得尤為重要。其中以有毒性的氣體排放為主，比如甲烷。煤礦在開采，生產(chǎn)等過程中會(huì)產(chǎn)生大量的甲烷，而該氣體則是引起瓦斯事故的罪魁禍?zhǔn)住Ｓ绕涫窃陂_采深度逐漸增加的情況下，煤巖層中甲烷氣體釋放的含量也會(huì)逐漸提高，進(jìn)一步加大了事故風(fēng)險(xiǎn)。所以，提前做好預(yù)防工作以及事故一旦發(fā)生的應(yīng)急預(yù)案都需要提前籌劃和安排。不僅如此，在工人作業(yè)的過程中同樣要提升井下預(yù)警能力，保證信息流通的準(zhǔn)確與暢通，尤其是通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的到位，確保事故發(fā)生后與井內(nèi)工作人員及時(shí)聯(lián)系，確保事故具體情況。再加上利用信息化設(shè)備對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的深入分析，保證安全事故的提前預(yù)防和預(yù)測(cè)[1]。

1 研究?jī)?nèi)容

煤礦在生產(chǎn)過程中由于安全性較差且操作起來較為復(fù)雜所以出現(xiàn)事故的風(fēng)險(xiǎn)極高，比如瓦斯爆炸，火災(zāi)等。所以安全系統(tǒng)的建立是煤礦生產(chǎn)行業(yè)正常運(yùn)作的基本保證。但目前涉及的每一個(gè)安全系統(tǒng)都是由獨(dú)立的人員操控且獨(dú)立運(yùn)作的子系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)方面還尚且不足，從而使得預(yù)警工作沒有得到充分的發(fā)展。所以多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模式研發(fā)和技術(shù)突破將是煤礦產(chǎn)業(yè)信息化整合聯(lián)動(dòng)的根本。

首先整合各個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)合統(tǒng)一，如人員定位，廣播，電話通訊，視頻監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)通信等。從而實(shí)現(xiàn)總操控室的統(tǒng)一調(diào)度和管理，收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析比對(duì)，優(yōu)化數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，第一時(shí)間預(yù)防和規(guī)避險(xiǎn)情。其次，一旦事故發(fā)生后，如何引導(dǎo)作業(yè)人員迅速撤離和進(jìn)行場(chǎng)外施救是關(guān)鍵，所以保證人員定位系統(tǒng)準(zhǔn)確性和各項(xiàng)通信設(shè)備正常運(yùn)作是關(guān)鍵，并且擴(kuò)大覆蓋面，增加無線和有線雙渠道布控，實(shí)現(xiàn)上下有效通訊，確保無死角。最后保證地下作業(yè)工作場(chǎng)所的監(jiān)控系統(tǒng)輻射范圍廣且清晰，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)要與通信系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，保證在出現(xiàn)危險(xiǎn)情況是能夠第一時(shí)間監(jiān)控到且及時(shí)通知給涉及人員[2]。礦井無線通信系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 礦井無線通信系統(tǒng)

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案

對(duì)于煤礦多業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)通訊平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要是在信息交換技術(shù)的帶領(lǐng)下，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的有效串聯(lián)整合，從而方便統(tǒng)一指揮和調(diào)度。其中涉及的子系統(tǒng)主要包括聯(lián)動(dòng)客戶端，聯(lián)動(dòng)接口和聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)管理平臺(tái)以及需要設(shè)計(jì)者完美的利用好無線和有線兩種通信方式在平臺(tái)的整體設(shè)計(jì)過程中。保證結(jié)構(gòu)中涉及到的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠相輔相成，同時(shí)各個(gè)子系統(tǒng)之間也能夠無縫對(duì)接。實(shí)現(xiàn)這一目的就要用到數(shù)字程控系統(tǒng)，從而保證網(wǎng)絡(luò)通信，程控設(shè)備，電話，廣播等通訊渠道都能被統(tǒng)一的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)其一致性和信息實(shí)時(shí)共享的特點(diǎn)。除此之外監(jiān)控系統(tǒng)也要與操控人員定位聯(lián)動(dòng)，從而最大程度上保證多種異構(gòu)通信系統(tǒng)和人員定位的聯(lián)通，方便工作人員統(tǒng)一指揮和操控[3-4]。

當(dāng)然在總體設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組成中主要是由SIP服務(wù)，交換器，自動(dòng)應(yīng)答服務(wù)平臺(tái)，程控交換調(diào)度平臺(tái)，無線通信系統(tǒng)，有線通信系統(tǒng)，電話等組成。在一定程度下可以利用專用轉(zhuǎn)換器對(duì)信令進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，視頻監(jiān)控和廣播等系統(tǒng)分別可以通過SDK和其網(wǎng)關(guān)于聯(lián)動(dòng)通信平臺(tái)成功接入。同時(shí)在煤礦生產(chǎn)期間區(qū)域報(bào)警功能，危險(xiǎn)區(qū)域人員信息顯示功能，內(nèi)部業(yè)務(wù)信息等都可以通過聯(lián)動(dòng)客戶端來實(shí)現(xiàn)。從而以最快的速度告知操作人員目前的具體情況，提高異常，危險(xiǎn)處理的時(shí)間效應(yīng)。再者，利用音頻聯(lián)動(dòng)，視頻聯(lián)動(dòng)，通信聯(lián)動(dòng)，預(yù)案管理等功能實(shí)現(xiàn)用戶端的管理行為，滿足用語(yǔ)對(duì)各種業(yè)務(wù)管理的需求。這些在聯(lián)動(dòng)接口的作用下鏈接個(gè)子系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)。也就是說在程控調(diào)度平臺(tái)的作用下實(shí)現(xiàn)了各大通信系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)等的全面聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而提高了操作效率和危險(xiǎn)處理的及時(shí)性[5-6]。

2.2 功能體現(xiàn)

為了確保煤礦生產(chǎn)過程中聯(lián)動(dòng)通訊的各項(xiàng)功能多業(yè)務(wù)通信平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)一定要符合以下幾點(diǎn)，首先針對(duì)像無線擴(kuò)音等各種類型的電話通信系統(tǒng)來說，必須要做到統(tǒng)一化的管理和險(xiǎn)情發(fā)生訊息的及時(shí)性，在第一時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)利用電話直接觸達(dá)到各個(gè)通信系統(tǒng)。其次，視頻監(jiān)控是在險(xiǎn)情出現(xiàn)后第一時(shí)間得到真實(shí)畫面的輔助工具，因此，在視頻監(jiān)控裝置中可以根據(jù)實(shí)際情況分區(qū)域監(jiān)控，且確保各個(gè)區(qū)域的攝像頭完好無損，清晰可見，確保事故險(xiǎn)情出現(xiàn)后能夠最快速度合理規(guī)劃撤退線路，標(biāo)記危險(xiǎn)區(qū)域范圍。同時(shí)，絕對(duì)保證各種類型的無線和有線通信設(shè)備之間的互通，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情保證雙向通信和多項(xiàng)通訊絕對(duì)暢通。通常在礦井工作過程中由于空間內(nèi)瓦斯的含量逐漸升高，導(dǎo)致其濃度超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，因此，經(jīng)常會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸和火災(zāi)等事件[7-8]。所以對(duì)瓦斯?jié)舛鹊募皶r(shí)監(jiān)控是第一時(shí)間避免事故發(fā)生的必要手段，確保空氣中瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠第一時(shí)間將超標(biāo)預(yù)警信號(hào)告知給操控中心的管理人員，第一時(shí)間采取正確防范措施，并且通過通信設(shè)備告知所有作業(yè)工人，以最快時(shí)間遠(yuǎn)離事故發(fā)生區(qū)域，及時(shí)撤離確保人員安全。最后在整體設(shè)計(jì)中還需要保證利用人員定位功能可以遠(yuǎn)程鎖定作業(yè)人員位置，并且實(shí)現(xiàn)總操控中心與作業(yè)人員一對(duì)一和一對(duì)多通訊，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情在作業(yè)人員第一時(shí)間收到事故發(fā)生信號(hào)后在總機(jī)室人員的指引下或廣播通知下找到安全撤離路線。如若無法撤離或出現(xiàn)傷亡等情況下可以發(fā)出求救信號(hào)，通過系統(tǒng)定位鎖定出事人員具體位置，進(jìn)行及時(shí)救援[9-10]。礦井多業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖如圖2所示。

圖2 礦井多業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦產(chǎn)業(yè)事故高頻發(fā)生一直是關(guān)注的重點(diǎn)，不僅危機(jī)到人身安全也會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，其中以瓦斯爆炸，火災(zāi)等較為嚴(yán)重。當(dāng)然險(xiǎn)情的發(fā)生直接與管控力度，設(shè)備操作，通訊及時(shí)程度等有著直接的關(guān)系，所以實(shí)現(xiàn)煤礦多業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)通信就尤為重要。一旦危機(jī)情況發(fā)生由總操控室人員統(tǒng)一管理，借助聯(lián)動(dòng)信息平臺(tái)保證及時(shí)預(yù)警，作業(yè)人員安全撤離，第一時(shí)間施救等。所以多業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)通訊平臺(tái)的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)基本功能保證的第一步。合理化設(shè)計(jì)和可操作性能夠最大程度上提高險(xiǎn)情處理效率，挽救生命安全，減少經(jīng)濟(jì)損失。