煤礦應(yīng)急救援自動(dòng)化通信技術(shù)分析

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在國(guó)內(nèi)煤礦挖掘領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步的背景下，礦井挖掘深度及頻率也在持續(xù)提高，在煤炭生產(chǎn)產(chǎn)量的增加的情況下，相關(guān)的煤礦井下作業(yè)安全漏洞也日漸凸出。從現(xiàn)階段開(kāi)采作業(yè)實(shí)際狀況來(lái)講，煤礦井下應(yīng)急救援通信保障系統(tǒng)出現(xiàn)技術(shù)水平較低、相關(guān)煤礦機(jī)械陳舊等問(wèn)題，在相當(dāng)大的程度上影響了煤礦井下應(yīng)急救援任務(wù)的推進(jìn)。在當(dāng)代信息技術(shù)的高速進(jìn)步的條件下，無(wú)線通信科技也取得了跨越步的發(fā)展進(jìn)步，一整套無(wú)線通信技術(shù)逐漸被相關(guān)工程人員應(yīng)用到煤礦應(yīng)急救援通信體系中，并且取得了顯著的成果。因此，本文綜合現(xiàn)階段礦井通信環(huán)境的使用現(xiàn)實(shí)狀況，綜合煤礦井下應(yīng)急通信需要，以無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)研究出發(fā)點(diǎn)，規(guī)劃了根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信技術(shù)體系，在對(duì)于無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦應(yīng)急救援通信體系的詳盡探討過(guò)程中使其更好的符合了煤礦井下救援過(guò)程對(duì)通信信號(hào)品質(zhì)的需求，提高了煤礦井下救援任務(wù)的執(zhí)行效率，最大限度地保護(hù)了有關(guān)工作者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)

在無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的高速進(jìn)步的前提下，第四代移動(dòng)通信科技逐步形成一定的規(guī)模及體系，在過(guò)往覆蓋面積廣泛、涉及全面的通信科技以外，短程無(wú)線通信科技也取得了飛速的進(jìn)步，當(dāng)中進(jìn)步最為迅速的為無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)科技。該技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中是一類(lèi)具備多跳、自組織的新模式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與其他網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)比的差別通常表現(xiàn)在拓?fù)錁?gòu)造及相關(guān)業(yè)務(wù)模式兩種層面。在實(shí)際使用過(guò)程中，無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以與多類(lèi)無(wú)線通信技術(shù)組合在一起構(gòu)成一類(lèi)多跳鏈路通信網(wǎng)絡(luò)。

煤礦井下挖掘應(yīng)急通信技術(shù)現(xiàn)狀概述分析

煤礦井下挖掘應(yīng)急通信技術(shù)一般指的是在煤礦井下安全事故出現(xiàn)以后，處在安全事故過(guò)程中的煤礦現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)工作者、地上救援行動(dòng)指揮部等多類(lèi)相關(guān)部門(mén)間組成的一類(lèi)暫時(shí)性通信網(wǎng)絡(luò)。在煤礦井下發(fā)生安全事故的情況下，為了實(shí)現(xiàn)防止安全事故范圍繼續(xù)擴(kuò)大和防止安全事故的出現(xiàn)反復(fù)，事故發(fā)生以后必須第一時(shí)間關(guān)閉煤礦井下供電網(wǎng)絡(luò)。在關(guān)閉煤礦井下供電網(wǎng)絡(luò)以后，相關(guān)救援任務(wù)的推進(jìn)不能使用以前的煤礦井下通信體系，相關(guān)救援人員得到的數(shù)據(jù)信息也不能及時(shí)發(fā)送給相關(guān)工程技術(shù)指揮人員，進(jìn)而延緩整體救援任務(wù)的進(jìn)度。所以，煤礦井下應(yīng)急通信系統(tǒng)在煤礦井下救援任務(wù)中可以確保相關(guān)救援人員與地上指揮部的順暢溝通顯得非常關(guān)鍵，安全穩(wěn)定的煤礦井下應(yīng)急救援通信系統(tǒng)可以更好的輔助相關(guān)井下救援人員更好的開(kāi)展救援任務(wù)，降低煤礦井下事故造成的損失。

根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦應(yīng)急救援通信系統(tǒng)規(guī)劃

規(guī)劃要需求

根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦應(yīng)急救援通信體系規(guī)劃要求詳細(xì)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：第一方面，特定的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送條件。受到煤礦井下巷道狀況的制約，煤礦井下通信信號(hào)的傳送條件與地上無(wú)線通信體系之間具有顯著的差別，巷道轉(zhuǎn)彎進(jìn)程中的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送過(guò)程帶有多次反射過(guò)程，因此對(duì)于煤礦應(yīng)急救援通信數(shù)據(jù)信號(hào)整體強(qiáng)度造成了顯著的制約。第二方面，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信區(qū)域受限情況較為明顯。煤礦井下巷道是一種相對(duì)封閉的狹小區(qū)域，在區(qū)域通道的彎曲位置、構(gòu)造的急劇改變情況下將增加巷道內(nèi)部環(huán)境的復(fù)雜程度。此外，在煤礦井下實(shí)施應(yīng)急救援進(jìn)程中，應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造將會(huì)隨著救援任務(wù)的推進(jìn)產(chǎn)生變化，因此需要根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦應(yīng)急救援通信體系可以匹配動(dòng)態(tài)拓?fù)錁?gòu)造。第三方面，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信條件復(fù)雜。在煤礦井下發(fā)生安全事故以后將隨之產(chǎn)生許多易燃易爆特性的氣體，因此對(duì)于巷道初始的構(gòu)造帶來(lái)?yè)p傷。所以，在煤礦井下應(yīng)急救援通信規(guī)劃過(guò)程中必須加強(qiáng)巷道的拓展功能。煤礦井下應(yīng)急通信體系搭建受到煤礦井下應(yīng)急通信系統(tǒng)特定性的制約，可以使得煤礦井下通信體系更加安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃

根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信系統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，整體基于無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信系統(tǒng)包括地上指揮調(diào)度部、煤礦井下無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、緊急現(xiàn)場(chǎng)救援團(tuán)隊(duì)等。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)使用中，無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)鏈路是由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無(wú)線中轉(zhuǎn)基站、無(wú)線多參數(shù)檢驗(yàn)裝置等設(shè)備一同組建而成。在出現(xiàn)煤礦井下突發(fā)安全事故的狀況下，無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以迅速組建網(wǎng)絡(luò)體系，為煤礦井下救援任務(wù)的順利推進(jìn)提供關(guān)鍵支持。根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信體系滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)煤礦井下開(kāi)采挖掘的發(fā)展需求，規(guī)劃具有下述兩個(gè)特點(diǎn)：第一點(diǎn)，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信技術(shù)具備救護(hù)人員體溫、心率及呼吸頻次等生命體征信息的監(jiān)測(cè)作用，可以更加及時(shí)準(zhǔn)確的掌控相關(guān)救援工作者的身體狀況，避免相關(guān)救援工作者在搶救任務(wù)過(guò)程中發(fā)生二次傷亡的狀況。第二點(diǎn)，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信體系搭配了多參數(shù)氣體探測(cè)裝置，行之有效地解決了礦難現(xiàn)場(chǎng)有毒有害氣體濃度非常高的探測(cè)定難題。第三點(diǎn)，根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信體系使用了無(wú)線電混合頻率多數(shù)據(jù)信息通信技術(shù)，加強(qiáng)了聲音、影像、信息參數(shù)等多類(lèi)信息數(shù)據(jù)的即時(shí)性傳輸。

煤礦井下無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃

拓?fù)錁?gòu)造技術(shù)

煤礦井下無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造與地上無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)不一樣，在實(shí)際作業(yè)進(jìn)程中，煤礦井下區(qū)域受到空間的制約非常大，作業(yè)條件特殊，因此確定了煤礦井下無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)主要網(wǎng)絡(luò)在煤礦井下主要巷中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@現(xiàn)出一個(gè)鏈狀模式。拓?fù)錁?gòu)造下的煤礦井下無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的制約體現(xiàn)在下述四個(gè)方面：第一方面，節(jié)點(diǎn)類(lèi)型的作業(yè)模式。在拓?fù)錁?gòu)造的節(jié)點(diǎn)周邊通常只有大約2個(gè)臨近的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的作業(yè)模式。地上無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)因?yàn)榭臻g寬敞的原因其不會(huì)受到任何的限制，在通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)則體現(xiàn)出與多種臨近節(jié)點(diǎn)通信的特征，該體系是一類(lèi)一點(diǎn)對(duì)應(yīng)多點(diǎn)的作業(yè)模式。第二方面，路徑比較單一。地上無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)是一類(lèi)網(wǎng)格狀的拓?fù)錁?gòu)造，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)的聯(lián)接比較多，并且在作業(yè)路徑的挑選上一定需要經(jīng)過(guò)全面的考慮跳數(shù)、往返周期等狀況。第三方面，徹底完全的考慮相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸裝置的安裝及排布。因?yàn)橄戮M(jìn)行救援的時(shí)間非常短暫，在相關(guān)裝置安裝調(diào)試的進(jìn)程中必須考慮中繼裝置的總質(zhì)量及待機(jī)時(shí)長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)科學(xué)排布相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)裝置來(lái)保障留給相關(guān)救援工程技術(shù)人員充足的救援時(shí)間，進(jìn)而大幅提高救援的工作效率。第四方面，多跳模式信息傳輸。煤礦井下無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)受到節(jié)點(diǎn)功率較小、巷道較長(zhǎng)排布特性的限制，相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)的接入及發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)信息的任務(wù)非常繁重。

規(guī)劃重點(diǎn)及措施

根據(jù)無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信體系不但需要求考慮通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造及無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)奶卣?，并且任然要求?qiáng)化針對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移動(dòng)特點(diǎn)、相關(guān)業(yè)務(wù)種類(lèi)、用戶(hù)使用權(quán)限等問(wèn)題的思考。第一點(diǎn)，移動(dòng)特點(diǎn)。地上無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)路由裝置節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)特性比較弱，終端裝置節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速率比較高，在相關(guān)節(jié)點(diǎn)的持續(xù)進(jìn)入下會(huì)造成相關(guān)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造產(chǎn)生變化。第二點(diǎn)，相關(guān)業(yè)務(wù)種類(lèi)。為了達(dá)成救援人員與地上指揮部的聯(lián)系，語(yǔ)音對(duì)講技術(shù)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)即時(shí)性提出了非常高的需要。所以要求路由裝置維修保養(yǎng)成本不可以消耗非常多的重要網(wǎng)絡(luò)資源。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦井下安全挖掘開(kāi)采是保證國(guó)內(nèi)煤炭產(chǎn)業(yè)健康、平穩(wěn)及可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。煤礦井下應(yīng)急通信體系是煤礦井下安全事故救援的關(guān)鍵技術(shù)之一，已經(jīng)獲得了廣大人民群眾的廣發(fā)注意及使用。本文依據(jù)煤礦井下應(yīng)急通信體系的實(shí)際要求，把無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信技術(shù)引進(jìn)至井下，期待可以顯著提高煤礦井下救援工作效率。

作者：劉曾輝 單位：煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 煤科集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司