新闻动态 Dynamic news
友情链接
行业动态

当前位置:首页 > 新闻动态 > 行业动态

3G无线通讯技术在煤炭企业的应用

2015-3-18 9:48:29

 

  我国煤炭资源丰富,但全国绝大多数煤矿为井工矿井,地质条件复杂,开采难度大,灾害类型多,分布面广,多数矿井同事具有瓦斯、水、火、煤尘顶板等灾害,是世界各主要产煤国家中开采条件最差、灾害最严重的。、

  煤炭生产主要在井下作业,受技术、资金的限制,我国煤矿井下环境一般比较恶劣,工作区域狭小、照明差、温度高、潮湿、粉尘浓度高,瓦斯浓度高,腐蚀性有害气体浓度高等情况不同程度的各个矿山存在。各种规模煤矿产量不同,人员数量、设备规模都不同,矿井种类繁多。井下人员、设备流动性大,从生产作业流程上看,在井下还具有多工种联合流水作业的特点,而且这种作业经常很多重型设备参与其中,设备之间的运输、安装、调试配合要求很高,往往必须井上井下协同作业完成。

  加强建设完善矿井通信系统,提高预防安全管理水平,更加安监总媒(2011)33号《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(实行)的通知》的要求,井下安装无线通讯系统,实现无线通讯系统与调度通讯电话互联互通等功能,确实做到全矿井多重渠道联络,做到信息畅通。

 1 矿井无线通信系统的发展和现状

  我国煤矿井下使用的载波通信系统采用频分复用技术,利用通信线路、低压动力电缆等载频介质进行语音和小流量监测数据通信,其有效通信距离较短,受载体负荷干扰较大。

  井下泄漏通信是利用泄漏电缆作为传输信道的无线通信方式。泄漏电缆是一种特殊结构的同轴电缆,通过外导体上的孔、槽或网眼将电波漏泄出来,可与收、发信机井下无线通信,传输特性与同轴电缆相似。该通信方式可工作于数兆赫兹到百兆赫兹的频段,受环境影响小,70年代以来在欧美各国发展较快,但价格较高。我国煤矿早期引进该技术,仅用于语音及数据量较小的监测传输。

  随着地面通信技术的突飞猛进,煤矿井下无线通信的技术也在不断的发展。各个时期的井下无线通信技术为煤矿的安全生产和现代化管理作出了不同的贡献。井下无线通信的发展经历了动力线载波通信、中频通信、漏泄通信、超低频透地通信等,至今已发展成为无线移动通信网络系统。随着3G无线通讯系统逐步溶入  矿山信息通信系统,在现代化大中型矿山企业中正扮演着越来越重要的角色。3G无线通讯系统与矿用通信(话音通信、数字分组通信)、调度(电话调度、会议汇接)、控制及信息采集等功能进行如何,数字终端技术对安全管理、视频监控、信息化管理等功能井下平台集成。

2 3G无线通信技术在煤矿的应用的方式

1)CDMA 无线通信系统

  CDMA 是在扩频通信技术上发展起来的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,将宽带信号转换成原信息数据的窄带信号,即解扩,以实现信息通信。

  目前在煤矿井下普及率不高。采用CDMA2000 1X技术的煤矿无线通信系统主要局端设备(包括服务器、操作维护子系统、无线交换机)、基站控制器、基站、功率分配器、功率合成器、近端光模块、矿用无线信号变换器、线路耦合器、无线功分器、数据终端、视频终端、手机等组成。

煤矿CDMA 无线通信系统主要用于井上、井下作业人员的语音通信,同时还具备设备管理及监测数据和图像的传输功能。该系统采用软切换技术,从而降低了掉话率,话音质量好。

2)WIFI无线通信系统

  WIFI是 IEEE在1997提出802.11无线网络规范的基础上发展而来的,其最大的有点事无线传输速度较高,可达到11Mbps.WIFI系统是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP称为网络桥接器或 接入点,是传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁,其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或路由器。目前在煤矿井下普及率不高。该系统采用802.11b/g网络标准,主要由管理主机、UPS电源、PBX网关、矿用网络交换机、矿用本安手机、矿用无线通信基站组成。

  煤矿WIFI无线通信系统可用于井上、下无线通信、人员定位、监测监控数据无线收发、视频信号无线传输、多媒体通信及构建井下无线局域网。

3)TDSCDMA 无线通信系统

  TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G),TDSCDMA的提出比其他标准较晚,但TDSCDMA 吸纳了九十年代以来移动通信领域最先进的技术,在一定程度上代表了技术的发展方向,具有前瞻性和强大的后发优势。TDSCDMA系统综合采用了联合检测、智能天线和上行同步等先进技术,系统内的多址和多经干扰得到了极大缓解,从而有效地提高了频谱利用率,进而提高了整个系统的容量。特别适合煤矿向导的覆盖。TDSCDMA支持多载波、载频之间切换很容易实现。灵活高效承载非对称数据业务。

3 采用数字技术给煤矿企业带来的作用

1) 减少矿山安全事故

  地面监控人员可以直接对井下情况进行实时监控,能及时发现事故苗子,防患于未然,也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料。

当事故发生时,救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形、迅速了解被困人员信息、位置等情况,及时采取相应的措施,开展救援,提高应急救援的效率。

2)提高资源利用率

  建立统一资源管理平台,统一管理。统一分布,将各种矿山资源整合到一起,减少资源的重复建设,提高矿山资源的利用率。

  系统对工作人员下井升井时间精心记录,事故发生事第一时间掌握井下人员数量和人员名单;同时对未按时升井人员信息于输出到显示平台进行预警。

  3G网络覆盖更多通讯手段,防止信号覆盖盲点造成的通讯中断,为企业提供优质稳定的通讯网络。

3)推动矿山信息发展

  通过无线调度系统,使矿山管理者能够及时、准确地将井下各个区域的人员及设备的动态情况反映到地面调度中心平台上,使管理人员随时掌握井下人员、设备的分布状态和每个矿工的运行轨迹,通过3G手机通信系统,对井下工作人员进行合同调度;配合环境监测系统,对井下环境的实时监测,智能控制风机运行排除危险、有害气体,安全隐患无处可藏,从而推动矿山的信息化发展。

4 3G数字矿山的系统架构

  “数字煤矿”整体解决方案可以采用四层系统架构,分别为应用管理层、生产执行层、过程控制层、基础实施层。

  应用管理层:主要负责为企业的安全生产、日常经营管理和管理决策制定提供及时手段和决策依据,通过综合信息集成平台,集成包括井下无线通信、调度指挥(集群对讲)、安全生产监测监控、人员定位、视频监控、安全生产管理、OA办公、企业网站等系统于一体,通过该系统能够为生产调度、安全管理提供及时保障,实现保障安全生产的目标。

  生产执行层:生产执行层是信息化系统建设的关键层次,起到连接过程控制层和资源管理层的重要作用。该层主要功能包括生产管理系统、煤矿地理信息系统、生产调度系统。

过程控制层:过程控制层由煤矿各个生产过程监测、监控子系统构成,完成煤炭生产各个环节的过程监测、自动化控制及安全监测。该层主要功能是实现对井下环境参数的监测和对采区工作面中的采煤机械、运输机、提升机、水泵、地面通风机、选煤厂洗选设备、煤炭装车设备等主要设备的自动化控制与监测。该层还包括井下人员定位、视频监控、产量监控等。

  基础设施层:基础设施层包含基础网络、信息化基础实施等为煤炭企业提供基本的硬件条件和通讯环境。

5 3G数字技术与煤矿信息化的相互融合

  3G 终端应用系统通过系统提供各种通用的数据接口,使煤矿生产单位可以方便地将已有的企业网站、生产信息、销售信息、财务信息、视频监控、OA、人员定位、安全生产监测、安全管理信息、决策支持信息等多个系统进行无缝连接,并将管理平台中大量的重要信息充分提取出来,通过无线网络进行远程数据通信,利用运营商网络覆盖面广的特点,通过监测数据发送至智能手机终端,展现给矿业相关管理人员。3G终端应用系统可以实现人员管理、生产查询、视频监控、报表发送、人员定位、安全信息报警、信息管理等功能。煤矿管理人员在出差和不在现场的情况下,可以实现对企业运行情况的实时了解和掌握,对生产过程中极易发生事故的危险及时发现和排除,大大提升了企业工作效率,减少风险的可能发生,从而达到优化生产、优化管理。

  实现矿山环境监测:通过手机终端综合管理系统,可以查询环境监测系统传感设备上传的矿山高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、顶板压力、烟雾等各种矿井下面环境监测数据。

  实现远程生产监控:通过手机终端综合管理系统,可以远程查看生产监控管理系统上传的视频数据,不用到现场,管理者就可以远程知晓矿区的生产情况,掌握生产人员和设备的信息。

  实现矿山信息共享:通过手机终端综合管理系统,将矿山环境监测系统、生产监控系统、人员定位系统等各种信息管理系统的数据进行整合、实现矿山综合信息和资源的共享。

  提供决策分析数据:将矿山的生产调度、作业、产量等生产数据形成调度/生产日报、周报、月报等数据报表,已柱状图、饼形图、曲线图等多种图形表现形式进行分析,为矿山管理者提供决策分析数据,根据数据及时调整生产能力和方向。

6 3G数字技术对于煤矿建设存在的问题

  3G技术对煤矿企业的安全生产和信息化管理方面做到了实时、准确、迅捷等优点,但对于煤矿发展依然存在着诸多的问题。

1)设备线路调整维护方面

 通过自组网可以根据井下工作地点变化的实际情况对各矿3G网络范围内的线路、基站等设备井下随机的调整、更换、维护、增加、撤除等工作;若采用公网扩展模式,井下的基站、网络设备均需在运营商公网进行注册,由运营商统一管理,导致井下设备不能随意进行安装、撤除等各项工作,既矿井随着巷道及采区布置的延伸需对井下各基站设备改动前必须向地方运营商或更上一级运营商进行申请批复,同意后才可进行施工。这对矿井生产建设发展造成极大的不利因素。

2)运营商网路管理方面

  由于各大运营商网络的管理制度所约束,各大运营商需定期都要对其网络系统下的设备进行数据备份维护、设备运行情况检测等检修工作,届时会造成井下移动网络的停用或部分功能无法使用,因此既无法正常保证各矿井的生产所需,也给矿井日常维护增加了工作量。如果采用通过自组网方式,实现与运营商网络进行区域分离,检修、维护、扩展等工作由使用方根据自身实际情况进行操作,则可以避免过多的被动工作量,保障矿井生产期间的正常通信,同时满足了安全生产范围内的手机通信的零资费。

3) 通信资费方面

  通过自行组网可以达到在自组网范围里的通信零资费。当需要对外通信时可以通过与运营商的专线进入运营商网络与外部通信,这部分通信由于进入运营商网络,产生资费的费用由个人承担。如果采用公网扩展方式,任何移动终端通话数据都会进入运营商网络系统,从而产生语音话费和数据流量费用,这将带来大量的费用支出。

4) 矿井调度管理方面

  在自组网方式下,各矿可以针对群呼、单呼、移动终端的入网、出局呼叫权限、上下井呼叫权限区分、多用户级别等功能以及管理功能进行自行设定;如采用公网扩展方式,系统的大量功能的实现需要通过运营商来进行设定,不能做到根据矿井的实际情况进行及时调整修改。

7 结束语

  综上所述,3G无线技术对于实现煤矿井下和井上的无线通讯、数据传输、语音、视频、移动信息等功能,促进信息化与煤炭安全生产相融合起到积极的作用。目前由于运营手段和管理规范方面存在一些问题,随着3G技术的不断升级、新型设备的不断完善、管理手段的不断提高,最终实现矿山资源与开采环境数字化、生产过程可视化、安全管理信息化、信息管理集约化、生产管理与决策动态化的发展目标。

                       (文章摘自:山东能源龙口矿业集团信息中心  贾政 李宗磊 等论文集)


销售热线:0791-88162111 0791—88162978 版权所有:Copyright〔c〕2008 All rights Reserved 江西南昌高新技术产业开发区京东大道168号联创科技园 技术支持: