矿井通信技术与系统.pdf

第3 8 卷第1 2 期 2 0 1 0年 1 2月煤炭科学技术 Co a l Sc i e n c e a n d Te c h n o l o g y V0 I ． 38 De c． No ．1 2 2 01 0 l l 。 l l l | 蔓藕臻矿井鞠呈避险‘‘ 穴大系统， ’ 霹析矿井通信技术与系统孙继平中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京1 0 0 0 8 3 摘要研究了矿井通信系统在煤矿安全生产调度、安全避险和应急救援方面的作用。提出了技术和装备要求①煤矿必须装备矿用调度通信系统；调度电话应直接连接地面调度交换机含安全栅，并由调度交换机远程供电；严禁调度电话由井下就地供电，或经有源中继器接调度交换机。 ②矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中央变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、采掘工作面、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室或救生舱必须设有直通地面调度室的调度电话。积极推广应用矿井广播通信系统。④积极推广应用矿井移动通信系统。⑤煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦斯检查员、安全检查员、电钳工等流动作业人员，宜配备矿用移动电话。⑥救护队应装备矿井救灾通信系统。⑦严禁矿用 I P电话通信系统和矿井移动通信系统替代矿用调度通信系统。关键词安全避险；矿用调度通信；矿井广播通信；矿井移动通信；矿井救灾通信；矿用 I P电话中图分类号 T D 6 7 文献标志码 A 文章编号 0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 1 0 1 2 0 0 0 1 0 3 M i n e Co mmun i c a t i o n Te c h no l o g y a nd S y s t e m S UN J i p i n g S t a t e K e y L a b o 厂C o a l R e s o u r c e s a n d S a f e tyMi n i n g ，C h i n a U n i v e r s i ty o fMi n i n g a n d T e c h n o lo g y B e ij i n g ，B e ij i n g 1 0 0 0 8 3， C h i n a Ab s t r ac t Th e pa p e r h a d a s t ud y o n t h e r o l e o f t h e mi n e c o mmun i c a t i o n s y s t e m i n t h e mi n e s a f e t y p r o d u c t i o n di s pa t c h i n g，t h e s a f e t y p r e v e n t i o n a n d t h e e m e r g e n c y r e s c u e ． T h e p a p e r p r o v i d e d t h e t e c h n i c a l a n d e q u i p m e n t r e q u i r e m e n t s ． C o a l m i n e s h a l l b e e q u i p p e d w i t h t h e mi n e di s pa t c h i n g a n d c o n u nu n i c a t i o n s y s t e m． Th e d i s p a t c hi n g t e l e ph o n e c a n be di r e c t l y l i n ke d wi t h t he s ur f a c e di s pa t c h i n g s wi t c h b o a r d i n c l u d i n g t h e s a f e t y r a i l i n g a n d s h a l l b e p o w e r s u p p l i e d r e m o t e l y b y t h e d i s p a t c h i n g s w i t c h b o a r d ．T h e d i s p a t c h i n g t e l e p h o n e s h a l l b e s t r i c t l y f o r b i d d e n t o b e e n e r g i z e d i n t h e u n d e r g r o u n d n l i n e o r s t r i c t l y f o r b i d d e n t o b e l i n e d v i a t h e p o w e r e d r e l a y ．T h e m i n e s u r f a c e s u b s t a t i o n，t h e s u r f a c e v e n t i l a t o r r o o m ，t h e ma i n a nd a u x i l i a r y h o i s t r o o ff l s，t h e s u r f a c e a i r c o mp r e s s o r r o o m ，t h e u nd e r g r o un d mi n e ma i n wa t e r p u mp i n g c h a mb e r ，t h e u n d e r g r o u n d n fi n e c e n t r a l s u b s t a t i o n ，t h e mi n e s h a f t b o t t o m，t h e u n d e r g r o u n d t r a n s p o r t a t i o n d i s p a t c h i n g c h a m b e r ，t h e mi n i n g b l o c k s u b s t a t i o n，t h e u n d e r gro u n d d i p a n d u p wi n c h c h a mb e r ，t h e wa t e r p u mp i n g c h a mb e r ，t h e u n d e r gro u n d b e l t c o n v e y ． o r c e n t r a l c o n t r o l c h a mb e r ，t he ma i n e l e c t r i c a n d me c h a n i c a l e qu i pme n t c ha mb e r s，a nd t he n ea r p l a c e s o f t h e mi n i n g a nd e x c a v a t i o n f a c e s a n d t h e o u t b u r s t s e a m mi n i n g f a c e s ，t h e p e r s o n n e l g a t h e r i n g p l a c e d u r i n g t h e b l a s t i n g o p e r a t i o n ，t h e mi n i n g b l o c k a n d h i g h l e v e l l o c a t i o n s a n d t h e u n d e r gro u n d r e f u g e c h a m b e r o r a r e f u g e c a b i n s h a l l i n d i v i d u a l l y h a v e a d i s p a t c h i n g t e l e p h o n e d i r e c t l y l i n k e d t o t h e d i s p a t c h i n g t e l e p h o n e i n t h e s u r f a c e d i s p a t c h i n g r o o m ．T h e mi n e b r o a d c a s t c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s h a l l b e a c t i v e l y p r o m o t e d a n d a p p l i e d ．T h e m i n e m o b i l e c o mm u n i c a t i o n s y s t e m s h a l l b e a c t i v e l y p r o m o t e d a n d a p p l i e d ．⑤I n t h e u n d e r g r o u n d m i n e ，t h e mi n e l e a c e r o n d u t y ，t h e t e c h n i c a l pe r s o n n e l ，t h e mi n i n g bl o c k t e a m l e a d e r ，t he f a c e t e a m l e a de r s，t he mi n e g a s i n s p e c t o r s，t h e mi n e s a f e t y i n s pe c t o r s，t he e l e c t r i c b e n c h w o r k e r s w o u l d b e b e t t e r t o i n d i v i d u a l l y h a v e a n l i n e m o b i l e t e l e p h o n e ．T h e m i n e r e s c u e t e a n l s h a l l b e e q u i p p e d w i t h t h e m i n e e m e r g e n c y r e s c u e c o mm u n i c a t i o n s y s t e m ． T h e I P t e l e p h o n e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m a n d t h e mi n e m o b i l e c o m mu n i c a t i o n s y s t e m s h a l l b e f o r b i dd e n t o r e pl a c e t he mi ne d i s p a t c hi n g c o mmu n i c a t i o n s y s t e m． Ke y wo r dss afe l y a v o i di ng d a n g e r o u s；mi n e di s pa t c h i n g c o mmu n i c a t i o n；mi n e b r o a d c a s t c o mmun i c a t i o n；mi n e mo b i l e c o mmun i c a t i o n； mi n e e me r g e n c y r e s c u e c o mmu n i c a t i o n；mi n e I P t e l e ph o n e 基金项目教育部博士点基金资助项目 2 0 0 8 0 2 9 0 0 0 0 8 ；2 0 0 9 0 0 2 3 1 1 0 0 0 8 2 0 1 0 年第1 2 期煤炭科学技术第3 8 卷国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知国发 [ 2 0 1 0 ]2 3号和国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险 “ 六大系统”的通知安监总煤装 [ 2 0 1 0 ]1 4 6号要求煤矿要安装监测监控系统、井下人员定位系统。、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备；按照在灾变期间能够通知人员撤离和实现与避险人员通话的要求，进一步建设完善矿井通信联络系统。矿井通信系统又称矿井通信联络系统，是煤矿安全生产调度、安全避险和应急救援的重要工具。 1 系统组成及工作原理煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此矿井通信系统不同于一般地面通信系统，其具有如下特点 ] ①电气防爆；② 传输衰耗大；③ 设备体积小；④发射功率小；⑤抗干扰能力强；⑥防护性能好；⑦电源电压波动适应能力强；⑧抗故障能力强；⑨ 服务半径大；⑩ 信道容量大；⑩ 移动速度慢。矿井通信系统包括矿用调度通信系统、矿井广播通信系统、矿井移动通信系统、矿井救灾通信系统 ] 。煤矿应装备矿用调度通信系统，积极推广应用矿井广播通信系统和矿井移动通信系统。救护队应装备矿井救灾通信系统。矿用调度通信系统一般由矿用本质安全型防爆调度电话、矿用程控调度交换机含安全栅、调度台、电源、电缆等组成，如图 1 所示。矿用本质安全型防爆调度电话实现声音信号与电信号转换，同时具有来电提示、拨号等功能。程控调度交换机控制和管理整个系统，具有交换、接续、控制和管理功能。调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、来电声光提示、录音等功能。 2 矿用本矿用本矿用本防防堞防堞防爆安电话安电话安电话 J 播J播 1 示设备设备屏屏图 1 矿用调度通信系统和矿井广播通信系统矿井广播通信系统一般由地面广播录音及控制设备、井下防爆广播设备、防爆显示屏、电缆等组成，如图 1 所示。地面广播录音及控制设备具有广播、录音、控制等功能，一般由矿用程控调度交换机和调度台承担。防爆广播设备将电信号转换为大功率声音信号，及时广播事故地点、类别、逃生路线等。防爆显示屏显示事故地点、类别、逃生路线等信息。矿井移动通信系统一般由矿用本质安全型防爆手机、矿用防爆基站、系统控制器、调度台、电源、电缆或光缆等组成，如图 2所示。矿用本质安全型防爆手机实现声音信号与无线电信号转换，具有通话、来电提示、拨号、短信等功能，部分本安防爆手机还具有图像功能。矿用防爆基站实现有线／无线转换，并具有一定的交换、接续、控制和管理功能。系统控制器控制和管理整个矿井移动通信系统的设备，具有交换、接续、控制和管理等功能。调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、广播、来电声光提示等功能。囱 ⋯ 囱 ⋯ 圈 ⋯ 卤图2矿井移动通信系统矿井救灾通信系统一般由矿用本质安全型防爆移动台、矿用防爆基站含话机、矿用防爆基站电源可与基站一体化、地面基站通信终端、电缆或光缆等组成，如图 3所示。矿用本质安全型防爆移动台实现声音信号与无线电信号转换，具有通话、呼叫、来电提示等功能。矿用防爆基站实现有线／无线转换，具有交换、接续、控制、管理、通话、呼叫、来电提示等功能。地面基站通信匦匝 ⋯ 卤 ⋯ 卤豳 ⋯ 圆 ⋯ 困图 3 矿井救灾通信系统囱凼孙继平矿井通信技术与系统 2 0 1 0年第 l 2期终端具有通话、呼叫、来电提示等功能。 2 系统作用及救援案例矿井通信系统的作用有以下 4个方面。 1 煤矿井下作业人员可以通过通信系统汇报安全生产隐患、事故情况、人员情况等，并请求救援等。 2 调度室值班人员及领导通过通信系统通知井下作业人员撤人、逃生路线等。 3 日常生产调度通信联络等。 4 矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。 2 0 0 7年 7月 2 9日河南省陕县支建煤矿发生透水事故，共有 6 9人被困。被困人员通过电话及时将被困人数、位置和状况向地面汇报，为救援提供了准确信息，缩短了救援时问。同时通过该电话安抚被困人员，增强了被困人员生还信心。最终被困 6 9人成功获救。矿井通信系统是煤矿安全生产、紧急避险、应急救援的重要工具。但部分煤矿没有按照煤矿安全规程等有关要求装备矿井通信系统；矿用本质安全型防爆电话装备数量和地点均不符合煤矿安全规程等有关要求；许多煤矿没有装备防爆语音广播没备。 3技术及装备要求煤矿必须装备矿用调度通信系统；积极推广使用矿井移动通信系统和矿井广播通信系统。矿山救护队应装备矿井救灾通信系统。 1 矿井通信系统应符合有关标准要求，取得矿用产品安全标志准用证和防爆合格证。 2 用于煤矿井下通信设备必须是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输的信号必须是本质安全型信号。用于煤矿井下的电话必须是矿用本质安全型防爆电话。 3 煤矿必须装备矿用调度通信系统。用于煤矿井下的调度电话必须是矿用本质安全型防爆电活。调度电话应直接连接设置在地面的一般兼本质安全型调度交换机含安全栅，并由调度交换机远程供电。为防止煤矿井下冈事故停电，影响系统正常工作，严禁调度电话由井下就地供电，或经有源中继器接调度交换机。调度电话至调度交换机的无中继通信距离应不小于 1 0 k m。调度电话至调度交换机应采用矿用电缆连接。 4 矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中央变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、采掘_T作面、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室或救生舱等必须设有直通矿调度室的调度电话。 5 积极推广应用矿井广播通信系统，当发生险情时，及时通知井下人员撤离。用于煤矿井下的通信设备必须是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输的信号必须是本质安全型信号。系统应具有扩音广播功能，宜具有显示功能。发生险情时，系统应能通过广播和显示牌，通知事故地点、类别、撤离路线等。井下各行人巷道和作业地点应设置广播设备，宜设置显示牌。 6 积极推广应用矿井移动通信系统，以提高通信的及时性和有效性。但需要注意的是，矿井移动通信系统和矿用 I P电话通信系统均不能替代矿用调度通信系统，这是因为矿井移动通信系统的基站和矿用 I P电话通信系统的井下网络交换等设备均需井下供电，其抗灾变能力远低于不需井下供电的矿用调度通信系统。 7 矿井移动通信系统具有通信及时和便捷的优点，特别适合煤矿井下移动的作业环境和流动作业人员。煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦斯检查员、安全检查员、电钳工等流动作业人员，宜配备矿用移动电话，以便及时通报安全隐患、紧急避险和调度指挥。 8 救护队应装备矿井救灾通信系统。 9 完善管理制度，制定事故应急预案，在发生灾变时迅速通知井人员撤离避险。 4 结语矿井通信系统是煤矿井下安全避险 “ 六大系统”之一，是煤矿生产调度、安全避险和应急救援的露要工具。为提高生产率、及时通报事故隐患和应急避险，煤矿必须装备矿用调度通信系统；积极推广应用矿井移动通信系统和矿井广播通信系统。矿山救护队应装备矿井救灾通信系统。下转第 8 8页 2 0 1 0 年第1 2 期煤炭科学技术第3 8 卷 A I 1 ，且 F l a g AT 1同时满足时，短路保护输出动作，同时完成故障记录等功能，其中 △ 为 △ ，延时整定值。 3 A I 延时控制定时器 1中断服务程序，完成定时计时功能。当该定时器定时时间到时，进入服务中断程序，置位标志位 F l a g A T 1 。 4 d i ／ d t 返回延时控制定时器 2中断服务程序，完成短路标志的清除功能。进人中断程序，将标志位 F l a g d i ／ d t 0 ，F l a g T i m e r 2 0 ，并复位 △ ，延时定时器 T i m e r 1 。 5 电流定时采样及处理中断程序，主要完成电流的定时采样，若发生 d i ／ d t 或 △ ，超过设定值情况，则需根据各标志情况，进入不同分支程序，以实现 d i／ d t A l 保护的综合判断。 5 结论对于矿用直流馈电系统短路保护来说，由于故障点离牵引变电所的距离远近对短路电流的特性有较大的影响，以及受机车正常启动电流较大等因素的影响，实现直流馈电保护的关键是能快速准确地区分正常牵引负荷电流和短路故障电流，从而提高保护系统的安全可靠性。在深入分析了矿用架线机车直流馈线远端短路保护所涉及的4种典型电流特征的基础上，给出了直流架线牵引网络微机保护装置的总体设计思路，并对基于电流上升率电流增量保护原理及其短路保护算法的软件实现进行了讨论，给出了负荷电流定时采样及处理的中断程序流程。矿用架线机车直流馈线微机保护的实现，对我国煤矿安全生产具有重要的意义。但从研究到真正实现并应用，不论在理论方面还是技术实现方面都需进一步做大量的工作，例如需要进一步分析煤矿直流牵引馈电网络分布参数对短路电流的影响、分析直流馈线远端非金属性短路，甚至电弧短路时故障电流的特征研究等。参考文献 [ 1 ] 张宏荃，张杭，裴军．地铁直流馈线微机保护装置的研制 [ J ] ．智能电器及计算机应用， 2 0 0 9 1 1 1 7 - 2 0 ． [ 2 ] 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