基于復雜惡劣環(huán)境下無線傳輸技術在提升機控制信號中的研究與應用

李雅江

摘要：煤礦提升井筒環(huán)境復雜惡劣，多淋水并且時有落石或煤塊等掉落，極易砸斷通訊電纜而造成信號中斷影響提升的事故，引進一套無線信號系統(tǒng)能從根本上避免這一問題的出現(xiàn)。

關鍵詞：通訊中斷;無線

1.?概述

提升信號是礦井安全提升的重要組成部分，使用頻繁。井筒環(huán)境又相當惡劣復雜，經(jīng)常有落石或煤塊等掉落井筒造成通信電纜的砸斷等故障，同時給有線信號傳輸帶來了很大的困難。為解決這一難題，經(jīng)公司多部門及生產(chǎn)廠家合作，研發(fā)了煤礦無線提升信號控制系統(tǒng)。

煤礦無線提升信號控制系統(tǒng)是一個新型產(chǎn)品，針對煤礦提升信號中出現(xiàn)的各種影響安全的因素，采用傳感器感知并將信號通過智能控制器轉化為邏輯控制信號，通過可編程的邏輯智能控制器控制傳輸來完成提升信號的控制傳輸。

2.?技術方案

2.1工作原理

系統(tǒng)集成無線、磁電等多種傳感探測技術。無線傳輸針對井筒控制信號、語音對講信號的傳輸;霍爾傳感器檢測提升機實時位置，涵蓋了提升過程事故隱患的檢測，控制信號可觸發(fā)光電顯示和語音提示，同時發(fā)送到控制單元，通訊接口可通過無線方式傳輸控制及語音信號。

2.2功能介紹

根據(jù)煤礦提升信號控制系統(tǒng)的要求，主要功能如下：①提升信號的數(shù)字顯示功能：數(shù)字“2、3、4、5”分別表示“快上、快下、慢上、慢下”，數(shù)字“0”表示停車。②提升指令的漢字顯示功能：全線顯示屏均有“檢修、急停”（加水平信號還有所選提升水平的顯示功能）。③信號記憶功能：能存儲前三次所發(fā)信號。④急停報警功能和急停擴展功能。⑤信號之間的閉鎖功能：當其中一個信號發(fā)出后，其它信號不能發(fā)出。⑥加水平信號水平之間的閉鎖功能，當多水平提升時，只有被選擇的水平可發(fā)提升信號，其它水平不能發(fā)出提升信號，只能發(fā)出停車信號和急停信號。⑦信號與開車回路的閉鎖功能：信號不發(fā)到車房，絞車不能啟動。⑧提升次數(shù)的記憶功能。⑨具有與信號顯示相同次數(shù)的打點音響報警功能。⑩具有車房、井口、井下各水平的雙功語音通訊功能。11有與計算機聯(lián)網(wǎng)的232接口。

2.3系統(tǒng)控制示意圖

圖1系統(tǒng)控制流程示意圖

3.關鍵技術與創(chuàng)新點

3.1關鍵技術

（1）針對煤礦無線提升信號控制系統(tǒng)中的各種安全隱患采用的綜合無線傳輸技術，有線無線相結合并能提供可編程的智能化控制信號的集成技術。

• 針對提升機控制精度要求提供實時控制的無線傳輸同步技術。

（3）網(wǎng)絡語音對講技術應用于提升控制系統(tǒng)中排除了井筒惡劣環(huán)境對聲音的干擾。

（4）無線信號傳輸技術應用于煤礦干擾大的井筒中。

• 控制狀態(tài)的聲光提示警告智能化聯(lián)動技術。

（6）可通過通訊接口擴展技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、狀態(tài)顯示、雙向語音及調(diào)度室干預控制。

3.2創(chuàng)新點：

（1）在煤礦井筒惡劣的環(huán)境條件下，國內(nèi)首次研制使用該多種方式傳輸組合的無線提升信號控制裝置。

（2）研發(fā)專用無線發(fā)射電路，將控制信號及其語音對講信號整理打包通過特定的穩(wěn)定的頻率傳輸出去。

經(jīng)研發(fā)的無線發(fā)射電路可以實現(xiàn)在環(huán)境條件惡劣復雜的井筒中不少于800米穩(wěn)定可靠的傳輸，無線發(fā)射電路包含了對原有設計理念的改變和電路的改變，成為本課題的一項重大突破。

（3）研發(fā)的多重傳輸結合的設計理念，于有線無線兩種方式同時傳輸進一步保證了提升信號穩(wěn)定可靠的傳輸，進而進步上杜絕了誤操作的可能。

（4）2.4GHz無線傳輸頻率首次在煤礦井筒環(huán)境條件下使用，2.4GHz傳輸頻率相比于其他傳輸頻率有著傳輸距離遠、功耗低、抗干擾性能強、工作穩(wěn)定性高等特點。

（5）該裝置設計可通過通訊接口擴展技術實現(xiàn)以太網(wǎng)傳輸、進行本地/異地數(shù)據(jù)存儲、本地/異地狀態(tài)顯示、雙向語音調(diào)度及調(diào)度室干預控制。

4.應用價值和推廣前景

煤礦無線提升信號控制系統(tǒng)主要針對于煤礦提升信號控制過程中發(fā)生通訊故障及時切換無線傳輸并故障報警，不影響安全生產(chǎn)，有效的提高了煤礦的生產(chǎn)效率，同時有效保證現(xiàn)場人和設備的安全，以我礦現(xiàn)運行的副井提升信號控制系統(tǒng)為基礎，進行煤礦無線提升信號控制系統(tǒng)的改造和推廣，致力于無線信號控制系統(tǒng)有線和無線（主、備）兩種傳輸方式的快捷轉換、傳輸頻率于井筒內(nèi)的抗干擾能力、無線信號控制系統(tǒng)于惡劣環(huán)境條件下適應能力等方面的研究。

信號故障嚴重的影響了人員的升入井及物料的周轉，按全年累計發(fā)生信號中斷事故3次，每次恢復事故需3小時（即每次影響生產(chǎn)3小時）算，（換算成提煤量計算，每小時提煤46勾，每勾8噸）

年影響提升煤噸數(shù)：8×46×9=3312噸

年費用：300×3312=99.36萬元

此外，副井在人員提升過程中，信號中斷直接導致提升機的緊急制動，從而造成罐籠里人員的恐慌甚至可能誘發(fā)心臟病等，危及員工生命。無線信號系統(tǒng)的研發(fā)，從根本上避免了上述情況的發(fā)生，具有巨大的社會效益。