煤礦井下安全監(jiān)控?zé)o線通信技術(shù)研究

陶 崗

（云南省宣威市電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理中心，云南 宣威 655400）

煤礦井下安全監(jiān)控?zé)o線通信技術(shù)研究

陶 崗

（云南省宣威市電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理中心，云南 宣威 655400）

在我國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍然占據(jù)較大的比例。安全問(wèn)題是煤炭產(chǎn)業(yè)中最重要的部分，但就目前而言，我國(guó)的煤炭生產(chǎn)環(huán)境不容樂(lè)觀，在救援方面也相對(duì)落后。所以，應(yīng)當(dāng)把煤炭產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代的信息技術(shù)相結(jié)合，利用這些新技術(shù)，提高井下生產(chǎn)的安全性以及保證救援的及時(shí)性。文章就煤礦安全這一課題展開(kāi)了針對(duì)性的研究，結(jié)合井下生產(chǎn)的實(shí)際情況，提出把無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)用到煤炭產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以加強(qiáng)對(duì)礦井下的安全監(jiān)控。

安全監(jiān)控；煤炭產(chǎn)業(yè)；無(wú)線通信技術(shù)；礦井

1 煤礦井下安全監(jiān)控?zé)o線通信技術(shù)的重要性

在最近的幾年里，我國(guó)的煤礦事故時(shí)有發(fā)生，這不僅意味著財(cái)產(chǎn)的損失，更重要的是威脅到了井下工作人員的生命安全。就目前而言，我國(guó)的煤炭產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)情況仍然和世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，2012年，我國(guó)每生產(chǎn)100萬(wàn)噸煤炭的人員死亡率為0.37，而同年美國(guó)的這一數(shù)據(jù)為0.03，澳大利亞為0.05；2016年，我國(guó)每生產(chǎn)100萬(wàn)噸煤炭的人員死亡率為0.156。從這些數(shù)據(jù)中可以看出我國(guó)在煤礦安全生產(chǎn)上仍然有許多不足的地方，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距也比較大；也可以看出，隨著我國(guó)的發(fā)展，安全問(wèn)題也在逐漸得到改善，但仍然與發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在差距，這說(shuō)明我們國(guó)家在煤炭行業(yè)中仍然可以改進(jìn)。煤炭事故不僅對(duì)國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)生命安全造成威脅，其同樣也是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，人民時(shí)刻關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。因此，我們國(guó)家也對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)越來(lái)越重視。這使得我國(guó)煤礦安全事故得到一定程度的控制，但煤炭的安全生產(chǎn)仍然存在問(wèn)題，人們對(duì)其中的一些具有代表性的煤礦事故展開(kāi)分析，發(fā)現(xiàn)這些事故的原因大部分是因?yàn)榈孛娴墓ぷ魅藛T不能與井下的工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通，地面工作人員也不能實(shí)時(shí)監(jiān)控井下工作人員所處位置和工作狀況，這就造成一旦發(fā)生事故，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)井下工作人員所在位置導(dǎo)致救援效果不理想，這是其中的一個(gè)問(wèn)題[1]。另一個(gè)問(wèn)題是由于人為疏忽造成的安全問(wèn)題，比如，負(fù)責(zé)瓦斯監(jiān)測(cè)的工作人員由于不負(fù)責(zé)任或疏忽沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯超標(biāo)所造成的安全事故。通過(guò)以上的分析，如果在煤礦的生產(chǎn)監(jiān)管過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的信息傳輸，那么煤礦的安全問(wèn)題將會(huì)得到一定的改善。而無(wú)線通信技術(shù)可以對(duì)此提供幫助。

2 煤礦井下生產(chǎn)現(xiàn)狀以及煤礦產(chǎn)業(yè)對(duì)無(wú)線通信的需求

我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)，煤炭產(chǎn)量大約占據(jù)世界總產(chǎn)量的1/3。但我國(guó)的煤炭生產(chǎn)卻存在很多的安全隱患，在我國(guó)，幾乎每年都可以看到有關(guān)煤礦事故的新聞，這些事故無(wú)一不在說(shuō)明我國(guó)的煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀仍然不容樂(lè)觀。在煤炭產(chǎn)業(yè)中，最重要的問(wèn)題就是安全生產(chǎn)。在我國(guó)一些大中規(guī)模的煤礦中，在一口井下工作的各類工作人員能夠達(dá)到千余人，大量的工作人員和工作設(shè)備分布于礦井中，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，井下的工作人員需要和地面人員進(jìn)行溝通，實(shí)時(shí)地將井下監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳遞到地面安全人員，以便地面工作人員對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行查看分析。如果發(fā)生事故，監(jiān)控人員也需要將事故信息傳遞到相關(guān)人員手中，以便對(duì)采取及時(shí)有效的救援。目前，我國(guó)煤礦的地面通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已達(dá)到實(shí)際需求，但井下通信仍然需要繼續(xù)加緊建設(shè)。

煤礦的通信方式主要分為兩類，一類是有線通信，一類是無(wú)線通信。在過(guò)去，井下通信主要依賴有線通信，而且，由于技術(shù)受限，每個(gè)通信系統(tǒng)都需要專門鋪設(shè)電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)溝通，這就意味著各個(gè)通信系統(tǒng)并不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。這種情況使得信息不能進(jìn)行及時(shí)傳遞，而且，維護(hù)這些通信系統(tǒng)也需要耗費(fèi)大量的精力。在后來(lái)，光纖技術(shù)的出現(xiàn)雖然解決了一些問(wèn)題，但總體提升空間不大[1]。而無(wú)線通信技術(shù)就可以完美地解決這些問(wèn)題，如果將無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦的安全生產(chǎn)，那煤礦的安全問(wèn)題就可以得到很大程度的改善。

3 煤礦安全監(jiān)控以及無(wú)線通信技術(shù)

3.1 實(shí)現(xiàn)井下工作人員的位置監(jiān)控

煤礦一旦發(fā)生事故，井下的工作人員位置信息將成為關(guān)鍵信息，如果能夠?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)到井下工作人員的位置，將會(huì)對(duì)救援工作起到巨大的作用。在地面上，要定位一個(gè)人大多采用全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），但在井下，GPS信號(hào)無(wú)法進(jìn)行全覆蓋，因此GPS的效果不是特別好[2]。在目前的煤礦井下，一般使用無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification Devices，RFID）等無(wú)線通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)井下工作人員的位置監(jiān)控，但這些技術(shù)在進(jìn)行精確定位時(shí)有些力不從心，因此，人們應(yīng)該結(jié)合井下的實(shí)際工作環(huán)境，開(kāi)發(fā)出一套適合井下的無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下工作人員的精確定位，這樣一旦發(fā)生事故，地面救援人員就可以精確定位到受困礦工并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)、有效的救援。

3.2 實(shí)現(xiàn)井下安全隱患預(yù)警

我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量豐富，但我國(guó)的大部分煤礦都屬于高瓦斯煤礦，這種煤礦的開(kāi)采難度比較大，危險(xiǎn)系數(shù)也比較高，要想提高煤礦安全性，就需要對(duì)這些安全隱患進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。比如在瓦斯的監(jiān)測(cè)方面，如果對(duì)這類監(jiān)測(cè)開(kāi)發(fā)一套實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)ν咚沟暮孔龅綄?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)警，那這類事故的發(fā)生將會(huì)得到大大緩解。目前在煤礦的安全系統(tǒng)中都有監(jiān)測(cè)預(yù)警功能，但有些還做不到對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和預(yù)警，難以滿足實(shí)際的安全需求[3]。這也需要將更有效的無(wú)線通信技術(shù)融入煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。

3.3 運(yùn)用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)井下信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳遞

（1）將多個(gè)功能集合在一起通過(guò)RFID或者Wi-Fi發(fā)到監(jiān)控中心，比如說(shuō)將定位功能和監(jiān)測(cè)瓦斯的功能結(jié)合在一起，攜帶定位識(shí)別設(shè)備的工作人員每走到一個(gè)地方都可以實(shí)時(shí)了解這個(gè)地方的瓦斯?jié)舛?，以便判斷能否進(jìn)入該區(qū)域，同時(shí)，將預(yù)警功能也整合到這個(gè)設(shè)備當(dāng)中，這個(gè)設(shè)備將該工作人員所在位置的信息實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心實(shí)時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立即通知井下工作人員并給出解決方案；（2）在工作區(qū)域建立基站，將定位功能和地壓監(jiān)測(cè)功能整合到一起，使得這些數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)測(cè)中心，并由這些數(shù)據(jù)分析得出是否會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)；（3）將煤礦的監(jiān)控系統(tǒng)與政府監(jiān)控網(wǎng)互連，這樣不僅可以讓政府及時(shí)了解到煤礦生產(chǎn)情況，也可以對(duì)煤礦生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，政府就可以調(diào)動(dòng)最大力量去參與救援，以確保礦工的生命安全。這些功能的實(shí)現(xiàn)都要基于無(wú)線通信技術(shù)，有了無(wú)線通信技術(shù)的支持，信息才能及時(shí)、有效地進(jìn)行傳遞[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦的生產(chǎn)安全是一個(gè)永恒的主題，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要堅(jiān)持發(fā)展煤礦安全技術(shù)，基于煤礦井下實(shí)際需求，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)有效的安全措施。無(wú)線通信技術(shù)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)起到了決定性的作用。在無(wú)線通信的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)很多功能，例如，井下工作人員的位置監(jiān)控、井下安全隱患的實(shí)時(shí)預(yù)警等，這些功能都將對(duì)井下的安全生產(chǎn)起到巨大的作用[5]。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用上，有些技術(shù)達(dá)不到實(shí)際需求，這就需要人們繼續(xù)努力鉆研，開(kāi)發(fā)出合適的方法來(lái)確保井下生產(chǎn)的安全性，進(jìn)而達(dá)到保障井下工作人員的生命安全和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全的這一目標(biāo)。隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通信在煤礦中將得到更大范圍的運(yùn)用，同時(shí)也將取得更大的效果，人們要用自己最大的努力不斷完善和發(fā)展煤礦井下的安全技術(shù)，爭(zhēng)取將煤礦事故發(fā)生率降到最低。

[1]季文濤.煤礦井下安全監(jiān)控?zé)o線通信技術(shù)[C].北京：中國(guó)科協(xié)年會(huì)，2006.

[2]張柱.基于CDMA的煤礦井下無(wú)線通信系統(tǒng)[D].太原：太原理工大學(xué)，2014.

[3]孫永.煤礦物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線信道優(yōu)選理論算法的研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2016.

[4]靳松魁.礦山井下安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2009.

[5]胡江浪.煤礦井下移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2016.

Research on wireless monitoring technology of coal mine safety monitoring

Tao Gang
（Xuanwei E-Government Network Management Center in Yunnan Province, Xuanwei 655400, China）

In current energy structure of China, coal still occupies a large position. The safety problem is the most important part of coal industry, but for now, coal production environment is not optimistic in China, and the rescue is relatively backward. Therefore, the coal industry should be combined with modern information technology to improve the safety of underground production and to ensure the timeliness of the rescue. This paper is aimed at coal mine safety research and puts forward the application of wireless communication technology to the coal industry in order to strengthen the safety monitoring of the mine, combining with the actual situation of underground production.

safety monitoring; coal industry; wireless communication technology; mine

陶崗（1963— ），男，云南宣威人，工程師，學(xué)士；研究方向：計(jì)算機(jī)通信裝備與系統(tǒng)。