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浅谈通信技术在煤矿的应用和发展

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刘逸果

【摘要】煤炭开采工作存在较大安全风险，随着众多新技术的煤矿的发展应用，有效的预防和保障了煤矿安全生产的正常进行，本文通过对在我国煤矿应用的通信技术的介绍，用途和优缺点的分析，简要说明了各项通信技术为保障煤矿安全生产起到的作用，同时通过通信技术的发展趋势分析，进一步说明了技术发展对促进煤矿开采工作安全进行的重要性。

【关键词】通信技术煤矿安全监测监控

一、通信技术在煤矿应用的目的

我国是世界上最大的煤炭生产国，据网络数据查询，我国原煤产量2013年为36.8亿吨，2014年为38.7亿吨，2015年为37.5亿吨。煤炭资源在国家能源中的重要地位十分突出，煤炭在我国一次性能源消费中占比大于60%以上，随着其他能源的发展利用，虽然逐年有一定的下降，但是预计到2050年煤炭仍将占我国一次性能源消费总量不低于50%。由此可见，煤炭生产的重要性。

煤炭开采多是地下开采，生产环境条件恶劣，存在很大的安全生产风险，历年来，煤炭开采安全事故频发，给国家带来有巨大的损失，安全生产事故的发生，也给煤炭生产人员带来有较大的伤亡。国家和煤炭生产企业一直在致力于提高煤炭生产技术的进步，从而为煤矿安全事故的下降起到了积极的促进作用。伴随着煤炭开采技术的进步，各种通信技术在煤矿的不断引进和推广应用，推进了煤矿安全生产监测监控技术的发展进步，在促进了煤炭高效生产的同时，提高了对煤炭生产过程中灾害监测的实时性和预警能力，对减少和消除灾害发生提供了有力保障。促进了煤矿安全生产工作的开展，为保障煤炭生产人员的生命安全起到了有力的保障。

二、通信技术在煤矿应用

2.1矿井有线电话

为保证煤矿安全生产调度，煤矿井下安装有有线调度电话系统，以保证矿井生产过程中的各种调度信息通信需要。电话系统的发展，从老式的人工方式转接，发展过渡到现阶段的程控交换，因为煤矿环境是具有爆炸危险，各组成部分被要求符合煤矿用防隔爆要求，以保证煤矿井下的安全使用。通过电话系统，满足各种通信联络和生产调度功能，并能保证紧急情况下的使用。但煤矿井下电话在使用过程中，一旦有灾害发生，往往不能保证使用的及时性和便捷性。同时，电话系统不能满足矿井监测监控数据通信等的需要。

2.2矿井移动通信

随着技术的发展，煤炭生产企业引进发展了矿用移动通信技术。作为对矿井有线电话通信方式的补充。早期有漏泄通信、透地通信等移动通信方式在煤矿使用。

上世纪70年代，井下无线漏泄通信技术开始进入了实用阶段。漏泄通信，就是通过敷设在巷道中的漏泄电缆，利用漏泄电缆起到天线的传输作用，来实现无线移动通信。具有话音清晰，抗干扰强、通信距离远等优点。

透地通信则利用的是大地作为电磁波传播介质，来实现的无线通信。一般用于灾后应急通信较多。但随着监测监控数据传输等功能性需求的增加，上述两种通信方式都逐渐被煤矿用户弃用。

随着近年来的技术进步，公共通信发展迅速，小灵通曾经在我国国内被大量使用。小灵通采用微蜂窝技术，通过微蜂窝基站实现无线覆盖，将用户手机以无线的方式接入本地电话网，使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，基站范围内接听和拨打电话可以随时随地实现。由于使用的便捷性，煤矿行业通过对小灵通通信系统进行煤矿防隔爆改进，成功引入煤矿井下推广使用，并能有效的和煤矿地面及井下有线电话网络联接成一个大的网络，从而满足煤矿调度通信、无线通信等各种功能的需要。是煤矿井下成功使用的无线通信方式的范例之一，美中不足是，随着3G通信的技术发展，小灵通这种方式，被地面公共通信平台淘汰，市场因素决定了相应的设备供应的厂家迅速消亡，在此情况下，煤矿用小灵通后继发展乏力，逐渐被3G移动通信方式所替代。同时小灵通也逐渐不能满足数字化设备和煤矿开采监测监控的更高要求的需要。

在移动通信技術飞速发展的今天，公共移动通信网络发展迅速，3G通信技术从2009年开始的许可使用，到全面在公众中大量推广使用，也带来了煤矿3G通信发发展。煤矿井下也开始使用具有防爆功能的3G智能手机，3G技术不仅满足煤矿井下移动通话的需要，在实现无线数字传输等功能方面具有较强能力。通过在煤矿地面井下等范围内进行基站的设置，3G矿用通信可实现与矿井有线调度电话等电话网络的互联互通，同时也能满足数字数据传输的功能需要，因此，在煤矿开始大量推广，满足煤矿移动通信防爆要求的3G移动设备也开始大量在煤矿行业应用。一些利用3G手机设备等终端进行数据采集的便携仪器也开始出现，使得监测数据能通过移动手机等设备接入煤矿监控网络变得更加便捷。后续伴随着公共网络4G通信技术的进一步发展，更高性能的移动通信技术也正逐步被引入煤炭开采矿井使用。

2.3矿井网络互联

在上世纪80、90年代，随着我国国民经济的高速发展，对煤炭能源的大量需求，带来了煤炭行业快速发展，然而煤炭开采的潜在安全风险也伴随着煤炭的大量开采而带来了重大恶性事故的时有发生，预测预报煤炭开采过程中的灾害成为迫切需求，促进了对煤矿井下瓦斯、通风、电力和机械设备等的实时监测监控的迅速发展。同时发展了各种监测监控仪器设备的联网功能。随着计算机技术的迅猛发展，煤矿监控网络的得以飞速发展。从加强安全监管的角度，国家规定煤矿井下必须安装矿井安全监测监控网络系统。从而开启了我国煤矿监控系统的高速发展阶段。

早期的井下监控监控，主要把种类不多的监测传感器信号或断电仪等控制设备信号传送到地面监控中心，使用较多的是485总线、CAN总线等通信协议模式，随着监控系统的扩展，快速响应预警预报的需求的增加，同时伴随网络技术的发展，正逐渐被当今应用最普遍的局域网技术以太网技术替代。

国务院颁布的《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发 [2010]23号）和国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局颁布的《关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》要求全国煤矿安装监测监控系统、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。其中要求建设完善矿井监测监控系统，充分发挥其安全避险的预警作用。多年的发展使得煤矿安全监测监控已经发展比较完善，各种灾害监测能实时监视并及时预警，各种设备能结合生产调度和灾害的发生实现实时的开停控制，对生产人员的定位监控、灾后搜救等能通过网络的快速通信功能做到实时监控。通过多年的发展，我国煤矿的灾害事故发生已经极大的下降，重大人员伤亡事故已经极少发生，促进了煤炭开采的安全生产。

三、通信技术在煤矿应用的发展

煤矿通信技术中，有线电话、3G通信和正迅猛发展的4G通信等通信技术，既保证了煤矿煤炭安全生产调度需要，技术的发展也可以在保证话务的同时兼顾数据通信，从而实现煤矿监测用移动设备的移动数据互联。以太网络也从开始的双绞线线路，正被带宽更大、传输速度更快、损耗更低、传输距离更长的光纤线路所替代。监测监控网络得以从标准以太网向快速以太网、千兆以太网等更高的技术的迅猛发展。煤矿电话网络和监测监控网络开始能够有条件逐步靠拢，并可能最终走向统一的网络。网络发展过程中，数据的移动传输需求也促进了无线传输技术在煤矿的逐渐推广应用。

WIFI是目前应用最广泛的无线网络传输技术，随着煤矿通信技术的进步，逐步被引进煤炭行业并推广使用。该技术是有线网络的扩展和延伸，通过它可以实现移动语音、数据甚至视频的传输。

RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。它的发展，使得各种监测设备甚至小到日常物品成为计算机网络的一部分成为可能。该技术是人员定位、设备定位等的重要技术基础，它的发展促进了物联网技术的进步。

Bluetooth技术也开始在煤矿得以应用，使得煤矿无线通信得到进一步拓展，传感器设备、便携式设备等可以通过Bluetooth技术进行网络无线联接。设备的联网变得更加便捷和容易。

还有低功耗的ZigBee短距离、高可靠性无线通信技术等的发展应用。上述WIFI、RFID、Bluetooth等各项技术都是短距离小范围的无线通信技术，作为有线网络的扩展，随着各项技术的进步，使得传感器网络的无线组网变得更加容易、可靠、功耗更低、成本下降，从而使得监测监控网络应用范围得到极大的扩展。

技术的进步促进了近年物联网技术的大力发展，使得建设一个随时、随地、任何物体、任何人都可以連接的网络社会开始成为可能。物联网技术通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，使得网络被广泛的融合，因此被称为继计算机、互联网后世界信息产业发展的第三次浪潮。煤炭行业各科研机构等也在开展与煤矿相关的物联网研究开发和推广应用。通过物联网技术的应用，煤矿使用的各项监测监控设备、机电设备、各个种类的监测监控系统、人员信息等能够有效进行网络整合协调运作，技术的进步使得煤矿的煤炭开采更加自动化和信息化、更加具备安全预警、生产更加高效。

四、结束语

通信技术在煤矿数十年的发展应用，为我国煤矿生产提供了至关重要的安全保障作用，规避了安全事故的发生，确保了煤矿生产的安全进行，提升了煤炭企业的管理水平。各种信息技术的应用，使得煤矿安全生产的监测监控远程化、网络化。煤矿信息化建设因此可以从以前提出的“数字化矿山”建设目标向“智慧矿山”建设目标转变进步，为最终实现全自动化无人煤炭开采提供技术支持。

参考文献

[1]吕志强，煤矿井下通信系统的现状和趋势，中国煤炭，2014年第05期；

[2]Andrew S.Tanenbaum等著，严伟等译，计算机网络，清华大学出版社；

[3] 张文祥等著，短距离无线通信技术在煤矿井下的应用探讨，移动通信，2009年2月；

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