煤礦應(yīng)急救援自動(dòng)化通信技術(shù)分析

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在國內(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)階段開采作業(yè)實(shí)際狀況來講，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，無線通信科技也取得了跨越步的發(fā)展進(jìn)步，一整套無線通信技術(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程中使其更好的符合了煤礦井下救援過程對(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。

無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)

在無線移動(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，在過往覆蓋面積廣泛、涉及全面的通信科技以外，短程無線通信科技也取得了飛速的進(jìn)步，當(dāng)中進(jìn)步最為迅速的為無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)科技。該技術(shù)在實(shí)際使用過程中是一類具備多跳、自組織的新模式無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。無線網(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)際使用過程中，無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)可以與多類無線通信技術(shù)組合在一起構(gòu)成一類多跳鏈路通信網(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，處在安全事故過程中的煤礦現(xiàn)場相關(guān)工作者、地上救援行動(dòng)指揮部等多類相關(guān)部門間組成的一類暫時(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展救援任務(wù)，降低煤礦井下事故造成的損失。

根據(jù)無線網(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)傳送過程帶有多次反射過程，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)造帶來損傷。所以，在煤礦井下應(yīng)急救援通信規(guī)劃過程中必須加強(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)的開發(fā)，整體基于無線網(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、煤礦井下無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、緊急現(xiàn)場救援團(tuán)隊(duì)等。在現(xiàn)場作業(yè)使用中，無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)鏈路是由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線中轉(zhuǎn)基站、無線多參數(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)無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下應(yīng)急救援通信體系滿足國內(nèi)煤礦井下開采挖掘的發(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)過程中發(fā)生二次傷亡的狀況。第二點(diǎn)，根據(jù)無線網(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)氣體探測裝置，行之有效地解決了礦難現(xiàn)場有毒有害氣體濃度非常高的探測定難題。第三點(diǎn)，根據(jù)無線網(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)等多類信息數(shù)據(jù)的即時(shí)性傳輸。

煤礦井下無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃

拓?fù)錁?gòu)造技術(shù)

煤礦井下無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造與地上無線網(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。地上無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)是一類網(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，經(jīng)過科學(xué)排布相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)裝置來保障留給相關(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。煤礦井下無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)受到節(jié)點(diǎn)功率較小、巷道較長排布特性的限制，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、用戶使用權(quán)限等問題的思考。第一點(diǎn)，移動(dòng)特點(diǎn)。地上無線網(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。為了達(dá)成救援人員與地上指揮部的聯(lián)系，語音對(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

綜上所述，煤礦井下安全挖掘開采是保證國內(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，把無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的無線通信技術(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)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司