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(平煤集团天力公司吴寨矿,河南 平顶山 467000)
摘要:本文介绍了吴寨矿基于工业以太网和WiFi技术井下综合通信系统的建设,该系统为吴寨矿的信息化建设提供了高效、可靠、宽带的信息基础平台。目前在此平台上实现了无线语音通信和调度指挥功能,取得了良好的效果。该平台为吴寨矿未来的井下信息业务预留了带宽和接口。
关键词:工业以太网;WiFi技术;无线通信
1、系统设计
根据统一规划分步实施的原则,采用Z-NET矿用综合通信系统构造吴寨煤矿井下信息高速公路,在此基础上,实现井下无线语音通信和调度,系统还为未来的业务扩展(如人员定位、视频监控、环境监测等)预留了带宽和接口。
由于吴寨煤矿属于中小型煤矿,构造井下百兆光纤工业以太环网,采用KJ399-F综合通信分站构造。KJ399-F具有通信分站和网络交换机的双重功能,并预留了足够的接口和交换能力,未来如果需要建设井下千兆环网,可以增加井下千兆工业以太网交换机之后,把KJ399-F接入千兆交换机,构造千兆+百兆的分层次井下工业以太网系统。
根据吴寨煤矿目前实际需要,首先确定了网络和无线信号的覆盖区域,之后对需要信号覆盖的区域进行现场勘察和初步测试,然后根据现场勘测结果和具体情况需要,确定井下的通信分站分布、天线安装、光纤走线、网络拓扑和电源取电方式。保证井下宽带网络和无线通信信号的有效覆盖,保证网络的高效可靠运行,以满足目前及未来的业务需求。
2、通信分站的分布
地面一台室外大功率通讯分站(位置设在调度楼上)将对地面的办公区域和生产区域进行覆盖,其中包括行政大楼,办公楼,调度楼等。井下无线覆盖由37台分站完成,具体的基站分布如下说明:
(1)副斜井2台,行人斜井2台,主斜井1台,共5台。
(2)西翼轨道运输巷2台,西翼皮带运输巷1台及西翼行人巷2台,共5台。
(3)集中运输巷,火药库附件各1台,共2台。
(4)西翼己一采区行人下山,西翼己一采总进风巷及总回风巷共7台。
(5)西翼采区集中运输下山,西翼己一采运输下山及西翼采区轨道下山共6台。
(6)11200机巷,11200风巷各1台11160机巷,风巷各1台共 4台。
(7)庚组采区运输平巷,轨道平巷共3台。
(8)东翼庚组采区运输上山及东翼庚组采区轨道上山共3台。
(9)东翼一级轨道下山及东翼辅助轨道下山共2台。
总计:井下共设计37台矿用通信分站。
3、设备连接和网络拓扑结构
KJ399-F综合通信分站有3个网络接口(光口或者电口),满足树型网络的接口需求,无分岔点安装的分站还有1个或2个接口可用于连接其它有线网络设备,未来如果需要连接的有线网络设备较多,可以增加专门的防爆交换机以提供更多网络接口。
分站之间以及分站和交换机之间均采用4芯光缆连接,用2芯备份2芯。
网络采用“树形”拓扑结构。
4、无线覆盖
本系统中采用WiFi作为无线通信的接入方式。WiFi由于具有与工业以太网的天然融合、具有高带宽、高可靠性、布网简单快速、成本低等优点,随着VOIP的发展和成熟,目前成为矿山井下无线通信的主流趋势。但作为一种宽带无线通信技术,信号覆盖设计和工程实施将较大地影响通信的质量,需要做较好的考虑。
本系统采用鞭型5dBi全向天线完成井下巷道的无线覆盖。相比较于定向天线和漏泄电缆,全向天线有以下优点:
(1)便于现场安装、调试以及维护。
(2)成本较低。
(3)其覆盖范围与WiFi的信号机制相匹配。
本系统的天线主要采用水平极化和垂直极化两种安装方式。巷道截面尺寸影响着巷道中电磁波的传播特性,不同的巷道条件需要选用不同的极化方向。
(1)在宽度尺寸大于高度尺寸的巷道中(即低矮的巷道条件下),采用水平极化方式安装(水平于地面安装)。
(2)在高度大于宽度尺寸的巷道中(即窄而高的巷道条件下),采用垂直极化方式安装(垂直于地面安装)。
(3)在空旷的巷道条件下,水平极化和垂直极化方式均可,视安装条件而定。
(4)天线位置尽量规避巷道的弯曲、倾斜以及其他金属的遮挡。
5、调度指挥系统
系统采用ZYY-XH01多媒体调度台实现调度指挥功能,具备完善的调度指挥能力,提供强插、强拆、转接、录音、会议、应急呼叫等等调度手段,配有全触摸屏式双手柄调度台,图形化界面,状态显示丰富。调度指挥员可以根据习惯和矿山特性,灵活组建自己的操作界面,一键到位。大大提高生产效率,降低劳动强度。
6、成果的先进性
(1)建设基于宽带通信技术的矿用安全生产信息基础设施,并在此基础上实现无线语音通信和调度指挥。
(2)综合考虑了矿山企业的通信现状、和未来对通信系统扩展能力的要求。
(3)在技术、产品、系统三个层面做了全面考虑、整合和优化。
(4)系统网络结构简单、模块化设计、接口灵活多样,适合各种规模的矿山信息化建设要求。
(5)到全本安、精确定位、宽带、ZigBee和WiFi综合通信的系统。
(6)系统可与企业现有系统共存和联网运行,可连接如地面固定电话、办公自动化网络等,使企业原有的各类系统都可以方便地接入到统一的传输平台,充分利用现有资源,保护原有投资。
7、应用效果
目前,本系统已正常运行,效果良好。本系统与矿区原有的程控调度指挥系统可以互联互通,实现互为备份、互为补充的安全生产调度系统。目前吴寨煤矿通信系统可以满足日常通信联络与抢险救援双重任务,井上调度员能随时与通信系统内的任何一部电话(包括井下电话、WiFi移动电话、井上办公电话等)建立联系,并可以随时与上级主管部门建立联系。
通过建设本系统,在吴寨煤矿建设了井下百兆工业以太网,该网络可升级为千兆+百兆分层工业以太网,本系统还预留了带宽和数据接口,支持吴寨煤矿未来井下其它业务需求,避免了井下大量的重复布线、设备堆积,减少了维护任务量,提高了系统的可靠性、安全性和先进性。
参考文献:
[1] 张赞东.浅析加强煤矿安全生产管理的思考[J].城市建设理论研究,2011(20期).
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