文/張璐黃飛

信息化系統(tǒng)在神東礦區(qū)煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用

文/張璐黃飛

現(xiàn)代煤炭開采，已逐步向安全、高效、綠色環(huán)保和全自動(dòng)化礦井邁進(jìn)。作為神華集團(tuán)主力煤炭生產(chǎn)單位，神東煤炭集團(tuán)公司充分利用井下人員和車輛定位系統(tǒng)、3G無線和固定通信系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等各類生產(chǎn)指揮及安全監(jiān)控系統(tǒng)，將其全面應(yīng)用到礦井生產(chǎn)和管理當(dāng)中，并以井下以太環(huán)網(wǎng)資源實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)合一和穩(wěn)定運(yùn)行，在礦井里鋪開了一張高性能的一體化通訊網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)不僅給礦井安上了“眼睛”和“耳朵”，植入智慧的大腦，更為神東煤炭集團(tuán)公司完成煤炭生產(chǎn)任務(wù)起到了關(guān)鍵性作用，為礦井安全高效綠色發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一、井下人員和車輛定位系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用

為實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)井下現(xiàn)有人員入井?dāng)?shù)量，定位跟蹤每一位入井人員，動(dòng)態(tài)反映井下人員數(shù)量、行動(dòng)軌跡、車輛的分布情況和車輛的各類運(yùn)行統(tǒng)計(jì)情況，進(jìn)而為事故應(yīng)急救援提供可靠的信息，神東煤炭集團(tuán)公司將井下人員和車輛定位系統(tǒng)，即KJ133型礦用人員定位系統(tǒng)應(yīng)用于井下各綜連采工作面、輔運(yùn)大巷沿線、變電所及水泵房等要害場所，覆蓋井下90%的巷道。KJ133型礦用人員定位系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人員緊急呼救、入井人員考勤與統(tǒng)計(jì)、歷史信息查詢、區(qū)間人員定位、移動(dòng)目標(biāo)跟蹤等功能，為礦井入井人員和車輛管理提供了有力保障，特別是在事故應(yīng)急救援方面可提供準(zhǔn)確信息，為礦井領(lǐng)導(dǎo)的正確決策提供了可靠依據(jù)。

系統(tǒng)主要由采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)通信接口、礦用本安型讀卡分站、礦用本安型無線收發(fā)器、射頻定位器、標(biāo)識(shí)卡、礦用隔爆兼本安不間斷電源、標(biāo)識(shí)卡及各類天線等組成。應(yīng)用射頻卡識(shí)別技術(shù)聯(lián)合計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)井下人員和車輛定位管理。只需安裝相關(guān)軟件，使用用戶名和密碼，即可方便在各客戶終端進(jìn)行登錄查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)組成原理如圖1所示。

圖1系統(tǒng)組成原理圖

1．分站工作原理

分站內(nèi)部的射頻通訊模塊，通過天線接收附近KGE39A標(biāo)識(shí)卡發(fā)出的射頻信號，接入通信接口RS485（或光纖）和電（或光）纜，將收到的標(biāo)識(shí)卡信息轉(zhuǎn)發(fā)給地面控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對收到的人員信息處理和顯示。當(dāng)管理人員需要提示某一個(gè)標(biāo)識(shí)卡時(shí)，計(jì)算機(jī)將提示信息發(fā)給分站，再由分站轉(zhuǎn)化為射頻信號發(fā)給標(biāo)識(shí)卡。分站內(nèi)部的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，通過RS485接收KJF82A.1礦用本安型無線收發(fā)器上傳的KGE39A標(biāo)識(shí)卡信號，整合后發(fā)送給地面控制計(jì)算機(jī)，并將來自計(jì)算機(jī)的提示信息轉(zhuǎn)發(fā)給KJF82A.1礦用本安型無線收發(fā)器。

2．定位器工作原理

KGE41A礦用射頻定位器在中央處理模塊的控制下，通過射頻收發(fā)模塊向其附近的KGE39A或KGE39B標(biāo)識(shí)卡發(fā)送位置信息，使附近的標(biāo)識(shí)卡能夠知道其所處的區(qū)域位置。具有單向通信功能，向標(biāo)識(shí)卡發(fā)送位置信息；具有發(fā)光二極管提示功能；具有自動(dòng)檢測電池電量功能，電池電壓低時(shí)，定位器會(huì)通過標(biāo)識(shí)卡向控制計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警，客戶端能看到電池報(bào)警信息。

二、3G無線和固定通信系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用

為確保礦井安全高效生產(chǎn)，改變以往井下固定通信模式短距離的局限性，神東煤炭集團(tuán)公司在保持原有固定通信系統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上，積極推進(jìn)3G無線通信技術(shù)的發(fā)展。3G無線通信系統(tǒng)將井下實(shí)時(shí)影像傳輸至地面，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障遠(yuǎn)程協(xié)助解決以及現(xiàn)場安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，有利于最大程度優(yōu)化生產(chǎn)組織，縮短故障處理時(shí)間，提高礦井生產(chǎn)效率。同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)無線通訊網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)頁瀏覽、可視電話、主扇監(jiān)控頁面和皮帶監(jiān)控頁面等功能。

3G無線通訊系統(tǒng)由地面設(shè)備及井下設(shè)備組成。地面設(shè)備主要包括SP30-AVS智能調(diào)度交換機(jī)、基站控制器（TDR100）、地面基站（TDU200、TDU300）、接入網(wǎng)關(guān)AG16、網(wǎng)絡(luò)管理臺(tái)等設(shè)備，井下設(shè)備包括KT151-F本安基站、KT151-S本安手機(jī)?；究刂破髋c井下基站、地面基站之間全部采用光纖傳輸。依托當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商已有的TD網(wǎng)絡(luò)，搭載KT151系統(tǒng)的基站控制器（TDR100）、井下基站（KT151-F），延伸TD網(wǎng)絡(luò)到煤礦井下，快速實(shí)現(xiàn)了TD網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務(wù)對礦區(qū)的井下覆蓋。

目前，3G無線和固定通信系統(tǒng)覆蓋神東煤炭集團(tuán)公司礦井各主要場所和全部巷道，形成了遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)和近距離通信系統(tǒng)兩者完美結(jié)合，并與公網(wǎng)互通，實(shí)現(xiàn)了井下與全國各地的實(shí)時(shí)信息傳輸。兩個(gè)系統(tǒng)的合二為一，確保了井下通信系統(tǒng)在任何時(shí)候、任何情況下，均能處于正常運(yùn)行，為神東煤炭集團(tuán)公司高效生產(chǎn)和事故應(yīng)急救援提供了有力支撐。

三、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用

為實(shí)時(shí)對礦井井下各重要場所和巷道進(jìn)行氣體監(jiān)測、風(fēng)機(jī)啟停監(jiān)測、風(fēng)門開閉監(jiān)測、溫度和風(fēng)流速度監(jiān)測、供水管路監(jiān)測，以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)電瓦斯電閉鎖，防止事故的發(fā)生或擴(kuò)大，確保實(shí)現(xiàn)井下安全生產(chǎn)。神東煤炭集團(tuán)公司多年來沿用KJ系列產(chǎn)品，并逐步完善升級，實(shí)現(xiàn)了全礦井CO、CH4、O2、CO2、溫度、風(fēng)速、煙霧、風(fēng)機(jī)啟停和風(fēng)門開閉等多項(xiàng)功能的實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、切斷報(bào)警點(diǎn)電源及閉鎖功能。通過井下專用以太環(huán)網(wǎng)上傳至地面生產(chǎn)指揮中心服務(wù)器，再由礦級總工程師服務(wù)器上傳至公司級安全管理部門服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了全公司實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)全方位監(jiān)控。并運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將所有礦井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁形式，展現(xiàn)在公司級安全管理部門電子顯示屏上，任何一處報(bào)警均能實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。

此外，為實(shí)時(shí)監(jiān)控井下各重要作業(yè)場所生產(chǎn)情況，神東煤炭集團(tuán)公司在井下和井上各重要場所安裝高清攝像機(jī)，通過井下專用以太環(huán)網(wǎng)上傳至礦級和公司級生產(chǎn)指揮中心，實(shí)現(xiàn)了全公司礦井的集中管控。數(shù)字工業(yè)電視系統(tǒng)主要由前端攝像單元、傳輸線（同軸電纜及光纜）、視頻光端機(jī)、視頻矩陣、拼接處理器及大屏顯示系統(tǒng)組成，對礦井總體指揮調(diào)度，提高生產(chǎn)效率均大有裨益。

綜上所述，將信息化系統(tǒng)應(yīng)用于煤炭生產(chǎn)和管理，能有效提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮自動(dòng)化采煤技術(shù)的優(yōu)勢，提升企業(yè)現(xiàn)代化競爭力。通過各類信息化系統(tǒng)多網(wǎng)合一，能充分利用井下以太環(huán)網(wǎng)資源，節(jié)約企業(yè)運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。神東煤炭集團(tuán)公司信息化系統(tǒng)在礦井的全方位建設(shè)，為在我國推廣建設(shè)安全、高效、綠色環(huán)保和全自動(dòng)化礦井提供了成功范例。

（作者單位：武漢大學(xué)信息管理學(xué)院，神華神東煤炭集團(tuán)公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）