煤礦井安全監(jiān)控的無線通信技術(shù)

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摘要：在我國目前的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍然占據(jù)較大的比例。安全問題是煤炭產(chǎn)業(yè)中最重要的部分，但就目前而言，我國的煤炭生產(chǎn)環(huán)境不容樂觀，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。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)控；煤炭產(chǎn)業(yè)；無線通信技術(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)國家存在較大差距，2012年，我國每生產(chǎn)100萬噸煤炭的人員死亡率為0.37，而同年美國的這一數(shù)據(jù)為0.03，澳大利亞為0.05；2016年，我國每生產(chǎn)100萬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)國家的差距也比較大；也可以看出，隨著我國的發(fā)展，安全問題也在逐漸得到改善，但仍然與發(fā)達(dá)國家之間存在差距，這說明我們國家在煤炭行業(yè)中仍然可以改進(jìn)。煤炭事故不僅對(duì)國家和人民的財(cái)產(chǎn)生命安全造成威脅，其同樣也是一個(gè)社會(huì)問題，人民時(shí)刻關(guān)注這個(gè)問題。因此，我們國家也對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)越來越重視。這使得我國煤礦安全事故得到一定程度的控制，但煤炭的安全生產(chǎn)仍然存在問題，人們對(duì)其中的一些具有代表性的煤礦事故展開分析，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)問題[1]。另一個(gè)問題是由于人為疏忽造成的安全問題，比如，負(fù)責(zé)瓦斯監(jiān)測(cè)的工作人員由于不負(fù)責(zé)任或疏忽沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯超標(biāo)所造成的安全事故。通過以上的分析，如果在煤礦的生產(chǎn)監(jiān)管過程中可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的信息傳輸，那么煤礦的安全問題將會(huì)得到一定的改善。而無線通信技術(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)無線通信的需求

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國，煤炭產(chǎn)量大約占據(jù)世界總產(chǎn)量的1/3。但我國的煤炭生產(chǎn)卻存在很多的安全隱患，在我國，幾乎每年都可以看到有關(guān)煤礦事故的新聞，這些事故無一不在說明我國的煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀仍然不容樂觀。在煤炭產(chǎn)業(yè)中，最重要的問題就是安全生產(chǎn)。在我國一些大中規(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，一類是無線通信。在過去，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，光纖技術(shù)的出現(xiàn)雖然解決了一些問題，但總體提升空間不大[1]。而無線通信技術(shù)就可以完美地解決這些問題，如果將無線通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦的安全生產(chǎn)，那煤礦的安全問題就可以得到很大程度的改善。

3煤礦安全監(jiān)控以及無線通信技術(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)（GlobalPositioningSystem，GPS），但在井下，GPS信號(hào)無法進(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，一般使用無線射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentificationDevices，RFID）等無線通信技術(shù)來實(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，開發(fā)出一套適合井下的無線通信技術(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

我國的煤炭儲(chǔ)量豐富，但我國的大部分煤礦都屬于高瓦斯煤礦，這種煤礦的開采難度比較大，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線通信技術(shù)融入煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，爭取實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。

3.3運(yùn)用無線通信技術(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RFID或者Wi-Fi發(fā)到監(jiān)控中心，比如說將定位功能和監(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)都要基于無線通信技術(shù)，有了無線通信技術(shù)的支持，信息才能及時(shí)、有效地進(jìn)行傳遞[4]。

4結(jié)語

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)，開發(fā)有效的安全措施。無線通信技術(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，開發(fā)出合適的方法來確保井下生產(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家財(cái)產(chǎn)安全的這一目標(biāo)。隨著技術(shù)的發(fā)展，無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)，爭取將煤礦事故發(fā)生率降到最低。

[參考文獻(xiàn)]

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

[3]孫永.煤礦物聯(lián)網(wǎng)無線信道優(yōu)選理論算法的研究[D].徐州：中國礦業(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.

作者:陶崗 單位:云南省宣威市電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理中心