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性。文章就煤礦安全這一課題展開了針對性的研究，結(jié)合井下生產(chǎn)的實際情況，提出把無線通信技術(shù)運(yùn)用到煤炭產(chǎn)業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以加強(qiáng)對礦井下的安全監(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，我國的煤礦事故時有發(fā)生，這不僅意味著財產(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)。煤炭事故不僅對國家和人民的財產(chǎn)生命安全造成威脅，其同樣也是一個社會問題，人民時刻關(guān)注這個問題。因此，我們國家也對煤礦的安全生產(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為地面的工作人員不能與井下的工作人員進(jìn)行實時溝通，地面工作人員也不能實時監(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，這是其中的一個問題[1]。另一個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)測的工作人員由于不負(fù)責(zé)任或疏忽沒有及時發(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)管過程中可以實現(xiàn)及時有效的信息傳輸，那么煤礦的安全問題將會得到一定的改善。而無線通信技術(shù)可以對此提供幫助。

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，實時地將井下監(jiān)控數(shù)據(jù)傳遞到地面安全人員，以便地面工作人員對這些數(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，以便對采取及時有效的救援。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，每個通信系統(tǒng)都需要專門鋪設(shè)電纜來實現(xiàn)溝通，這就意味著各個通信系統(tǒng)并不能實現(xiàn)互聯(lián)互通。這種情況使得信息不能進(jìn)行及時傳遞，而且，維護(hù)這些通信系統(tǒng)也需要耗費大量的精力。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)測到井下工作人員的位置，將會對救援工作起到巨大的作用。在地面上，要定位一個人大多采用全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS），但在井下，GPS信號無法進(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別（RadioFrequencyIdentificationDevices，RFID）等無線通信技術(shù)來實現(xiàn)井下工作人員的位置監(jiān)控，但這些技術(shù)在進(jìn)行精確定位時有些力不從心，因此，人們應(yīng)該結(jié)合井下的實際工作環(huán)境，開發(fā)出一套適合井下的無線通信技術(shù)，實現(xiàn)對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其進(jìn)行及時、有效的救援。

3.2實現(xiàn)井下安全隱患預(yù)警

我國的煤炭儲量豐富，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，危險系數(shù)也比較高，要想提高煤礦安全性，就需要對這些安全隱患進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警。比如在瓦斯的監(jiān)測方面，如果對這類監(jiān)測開發(fā)一套實施監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)ν咚沟暮孔龅綄崟r監(jiān)測并對其進(jìn)行預(yù)警，那這類事故的發(fā)生將會得到大大緩解。目前在煤礦的安全系統(tǒng)中都有監(jiān)測預(yù)警功能，但有些還做不到對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時傳輸和預(yù)警，難以滿足實際的安全需求[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)測系統(tǒng)中，爭取實現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。

3.3運(yùn)用無線通信技術(shù)實現(xiàn)井下信息的實時監(jiān)測和傳遞

（1）將多個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)測瓦斯的功能結(jié)合在一起，攜帶定位識別設(shè)備的工作人員每走到一個地方都可以實時了解這個地方的瓦斯?jié)舛龋员闩袛嗄芊襁M(jìn)入該區(qū)域，同時，將預(yù)警功能也整合到這個設(shè)備當(dāng)中，這個設(shè)備將該工作人員所在位置的信息實時傳遞到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心實時對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析，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)測功能整合到一起，使得這些數(shù)據(jù)可以實時傳遞到監(jiān)測中心，并由這些數(shù)據(jù)分析得出是否會出現(xiàn)危險；（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了解到煤礦生產(chǎn)情況，也可以對煤礦生產(chǎn)情況進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生危險，政府就可以調(diào)動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、有效地進(jìn)行傳遞[4]。

4結(jié)語

煤礦的生產(chǎn)安全是一個永恒的主題，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，要堅持發(fā)展煤礦安全技術(shù)，基于煤礦井下實際需求，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、井下安全隱患的實時預(yù)警等，這些功能都將對井下的安全生產(chǎn)起到巨大的作用[5]。同時，在實際應(yīng)用上，有些技術(shù)達(dá)不到實際需求，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)]

[1]季文濤.煤礦井下安全監(jiān)控?zé)o線通信技術(shù)[C].北京：中國科協(xié)年會，2006.

[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)的研究與實現(xiàn)[D].長沙：湖南大學(xué)，2009.

[5]胡江浪.煤礦井下移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(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