姚桥煤矿井下应急数字广播系统的研究及应用

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[摘 要]本文简述了姚桥煤矿井下应急数字广播系统的实现、区域划分、设点数量及救灾功能，详细分析了系统具体技术要求及系统设计原则，在实践应用中取得了较好经济效益和社会效益。

[关键词]广播系统；设计原则；技术要求；系统功能

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0392-02

1.概况

姚桥煤矿井下应急数字广播系统（以下简称广播系统）以井下工业以太环网作为数据传输平台，使用光纤或通信电缆连接主、副音箱等设备，实现应急数字广播。该系统覆盖区域总计安装应急数字广播作业地点50处，主要分布在3个采煤工作面上、下两巷，8个掘进工作面，6个人行车场，大泵房，运输调度室，猴车上、下人位置，主要变电所及轨道甩道口处。该系统以各种应急预案为基础，具有智能语音告警及应急救援功能，日常在指定区域可以播放背景音乐、播放安全宣传教育音频。当井下出现重大安全事故时，可以根据事先设定程序，调动相关应急预案，指挥现场人员撤离；可以人工调用应急预案语音材料，播放给指定区域，也可以地面调度室终端设备实现直接喊话，直接指挥有关人员撤离。

2.设计原则

广播系统的建设是煤矿信息化建设的重要设施，是煤炭安全生产管理体系的重要组成部分，必须从网络信息体系建设的全局考虑，将系统建设成一个高起点，易于扩充、升级、管理和使用的广播通信系统。主要设计原则包括：

高可靠性：稳定可靠运行是矿用应急通信保障系统建设目标的关键，保证在系统设计中选用高可靠性的产品设备，充分考虑冗余、容错和备份能力，同时合理设计系统架构，最大限度地支持系统的可靠运行。

安全性：煤炭系统作为国家的基础能源系统，设计中必须考虑防止内部及外部非法访问的措施，保证系统数据的安全传输。因此需要制订统一的系统安全策略，整体考虑系统平台的安全性。

网络可扩展性：根据未来业务的增长和变化，网络可以平滑地扩充和升级，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。

可实施性：本次工程将充分分析现有的工业以太环网及既有的调度通信系统环境，充分考虑网络的可实施性。

技术先进性：在保证满足基本业务应用的同时，又要体现网络的先进性。在网络设计中要把先进的技术与现有的成熟技术和标准结合起来，充分考虑到网络应用的现状和未来发展趋势。

高性能：骨干通信节点的性能是整个网络良好运行的基础，在设计中必须保障设备的高吞吐能力，保证各类型信息的高质量传输，使系统成为煤炭安全生产管理的重要辅助设施。

经济性：在充分利用现有资源的情况下，最大限度地降低系统的总体投资，有计划、有步骤地实施，在保证网络整体性能的前提下，充分整合矿区现有的各类型通信广播系统。

开放性：相关产品的选择要以先进性和适用性为基础。广播系统采用通讯协议应为国际通用协议，并免费向用户开放通信协议，使该系统能与综合自动化系统融合。系统具备二次开发接口，满足维护、开发应用软件的需求。

3. 广播系统具体技术要求

3.1 广播系统的总体技术要求

广播系统以井下工业以太环网作为数据传输平台，上、下人行车场、各甩道口和无人值守猴车（处于静止状态）等主要巷道可使用光纤或通信电缆连接主、副音箱等设备，实现应急数字广播。系统应满足井下采掘工作面使用通信电缆通信的需要，且数据传输距离不小于2000米。系统建成后应达到井下应急广播的需要，声音清晰、无杂音、单个音箱声音单方向覆盖范围不小于150米。

广播系统应实现双向通信功能，井下人员听到音箱声音后可以通过该系统实现与矿调度的信息传递。

采掘工作面应满足2种方式广播：即可采用环网实现应急数字广播，也可采用现有调度电话通过网络传输实现应急通信或广播。

3.2 广播系统的覆盖区域要求

广播系统总共设计安装应急数字广播作业地点53处，主要分布在3个采煤工作面上、下两巷，8个掘进工作面，人行车场，猴车上、下人位置、避灾硐室，主要变电所及轨道甩道口处。

3.3 广播系统的架构要求

⑴. 广播系统主要设备包括系统管理软件及应急广播服务器、信号传输部分、矿用本安型音箱等。由地面和井下两部分组成：地面部分由麦克风、应急广播服务器、应急广播客户端、中继网关通信设备及相关附件组成。井下部分由矿用隔爆本安型主、副音箱、矿用隔爆兼本安型电源及相关附件组成。

⑵. 以井下工业环网作为系统的传输通道，易于系统的建设。

3.4 广播系统的管理软件要求

广播系统可以实现向线路通话，播放音频文件等功能，也可以接收井下线路的声音并将通话声音保存。同时可根据不同的需要设置权限部署在不同的服务器上。

整合现有的语音通信系统，统一界面，统一管理。

调度室直接对扩播、调度电话各点进行紧急呼叫或广播各分机点、在线状态显示。

一键通紧急广播（通过设置好的语音报警源直接传输到井下话站音响）。

丰富灵活的软件接口，支持定制开发。

支持软件远程操作运行环境：支持WINXP、WIN7、WIN 2003、 WIN 2008操作系统。

同时具有与人员定位系统、安全监控系统的相互联动的功能。

3.5 广播系统的环境要求

⑴.安装地点：大屯煤电姚桥煤矿

⑵.海拔高度：地面不大于1000m，井下不小于 -1000m。

⑶.安装环境：煤炭矿山工业环境。

⑷.环境温度：地面-18℃～45℃，井下2℃～40℃。

⑸.环境湿度：井底约95%，井口60%～85%。

⑹.耐震能力：按8度烈度设防。

⑺.运行方式：24小时连续工作制。

3.6 广播系统的主要材料设备如下表

4. 广播系统的功能

4.1 支持双重调度管理功能

通过广播系统可组成全矿区广播通信管理系统：当发现井下某个地点有异常情况，通过公司总调度室，即可实现各煤矿的调度通话，也可通过公司局域网访问应急数字广播系统对煤矿井下某个工作面直接讲话或播音，从而真正实现公司总调度室和矿调度室双重调度管理功能。

4.2 设备状态显示及故障检测功能

广播系统设备都可显示具体工作状态，便于工作人员及时发现处理。由于终端为网络或通信设备，具备灵活的IP地址或电话号码设置，因此通过管理软件可以通过编程来控制设备的IP或电话号码，以达到控制音箱及实时显示工作状态的效果。

4.3 广播系统呼叫功能

当井上管理人员要通过广播系统通知井下工作人员时，在调度室操作台上输入井下矿用隔爆兼本安型音箱的IP编码或电话号码，系统自动接通井下矿用隔爆兼本安型音箱。

4.4 双向通信功能

调度中心可以通过操作台或访问应急广播服务器对井下音箱进行讲话，井下人员也可以通过井下设备终端与矿调度进行对话。

4.5 广播分区不受限制

根据矿区广播系统需要，可以对矿区广播进行无限制分区，使得使用效率最大化。

4.6 音箱音量任意控制

根据井下区域不同，在调度室可以任意控制网络音箱的音量大小。每个音箱具有单独调节音量功能，并且可以任意选择各个网络音箱播放的不同背景音乐和宣传语音广播等内容。

4.7 远程广播系统管理

广播系统实现了真正意义上的无人职守，能够通过广播系统软件实现对整个系统设备进行远程管理与监控。可以通过计算机发送语音对井下进行应急广播。界面友好，操作方便，真正实现了可寻址到点控制。

5. 结语

姚桥煤矿广播系统实现了真正意义上的无人职守，能够通过系统软件实现对整个系统设备进行远程管理与监控。可以通过计算机发送语音对井下进行应急广播。界面清晰，操作方便，真正实现了寻址到点控制。通过本系统可组成全矿区广播通信管理，当发现井下某个地点有异常情况，通过公司总调度室，即可实现各煤矿的调度通话，也可通过公司局域网访问应急数字广播系统对煤矿井下某个工作面直接讲话或播音，从而真正实现公司总调度室和矿调度室双重调度管理功能。经过姚桥煤矿井下的实际应用取得了较好经济效益和社会效益。

作者简介

燕守启（1963.5 -），男，江苏沛县人，本科，工程师，现工作于中煤能源大屯煤电公司姚桥煤矿。