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1、1 1 引言引言2 2 井下人员定位系统井下人员定位系统3 3 矿井通信联络系统矿井通信联络系统4 4 煤矿电气安全煤矿电气安全5 5 煤矿物联网及其在煤矿安全生产中的应用煤矿物联网及其在煤矿安全生产中的应用 1 1 引言引言国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发发201023201023号）要求煤矿和非煤矿山要安装号）要求煤矿和非煤矿山要安装监测监控系统监测监控系统井下人员定位系统井下人员定位系统紧急避险系统紧急避险系统压风自救系统压风自救系统供水施救系统供水施救系统通信联络系统等技术装备通信联络系统等技术装备 煤矿井下具有瓦斯等易燃易
2、爆气体和煤尘，煤矿井下具有瓦斯等易燃易爆气体和煤尘，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统，煤矿用井下人员定位系统和矿井通信联络系统，有电气防爆等特殊要求。有电气防爆等特殊要求。 因此，下面我重点介绍因此，下面我重点介绍煤矿用井下人员定位系统煤矿用井下人员定位系统和和矿井通信联络系统矿井通信联络系统。 2 2 矿井通信联络系统矿井通信联络系统 国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统六大系统”的通的通知（安监总煤装知（安监总煤装20101462010146号）要求煤矿要按照在号）要求
3、煤矿要按照在灾变期间能够通知人员撤离和实现与避险人员通话的灾变期间能够通知人员撤离和实现与避险人员通话的要求，进一步建设完善矿井通信联络系统。要求，进一步建设完善矿井通信联络系统。 矿井通信联络系统又称矿井通信系统，是煤矿安矿井通信联络系统又称矿井通信系统，是煤矿安全生产调度、安全避险和应急救援的重要工具。全生产调度、安全避险和应急救援的重要工具。 2.1 2.1 特点特点 煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此矿井通信系统不同于一般煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此矿井通信系统不同于一般地面通信系统，具有如下特点：地面通信系统，具有如下特点： （1 1）电气防爆；）电气防爆； （2 2）传输衰耗
4、大；）传输衰耗大； （3 3）设备体积小；）设备体积小； （4 4）发射功率小；）发射功率小； （5 5）抗干扰能力强；）抗干扰能力强； （6 6）防护性能好；）防护性能好； （7 7）电源电压波动适应能力强；）电源电压波动适应能力强； （8 8）抗故障能力强；）抗故障能力强； （9 9）服务半径大；）服务半径大； （1010）信道容量大；）信道容量大； （1111）移动速度慢。）移动速度慢。2.2 2.2 分类分类矿井通信系统包括矿井通信系统包括: :(1)(1)矿用调度通信系统；矿用调度通信系统；(2)(2)矿井广播通信系统；矿井广播通信系统；(3)(3)矿井移动通信系统；矿井移动通信系统
5、；(4)(4)矿井救灾通信系统等。矿井救灾通信系统等。2.3 2.3 矿用调度通信系统矿用调度通信系统 矿用调度通信系统一般由矿用本质安全型防爆调度电话、矿用调度通信系统一般由矿用本质安全型防爆调度电话、矿用程控调度交换机（含安全栅）、调度台、电源、电缆等矿用程控调度交换机（含安全栅）、调度台、电源、电缆等组成，如图组成，如图1 1所示。所示。 矿用本质安全型防爆调度电话实现声音信号与电矿用本质安全型防爆调度电话实现声音信号与电信号转换，同时具有来电提示、拨号等功能。信号转换，同时具有来电提示、拨号等功能。 程控调度交换机控制和管理整个系统，具有交换、接续、程控调度交换机控制和管理整个系统，具
6、有交换、接续、控制和管理功能。控制和管理功能。 矿用程控调度交换机矿用程控调度交换机 调度台调度台广播控制设备广播控制设备矿用本安矿用本安电话电话防爆广防爆广播设备播设备防防 爆爆 广广播设备播设备矿用本安矿用本安电话电话矿用本安矿用本安电话电话录音设备录音设备防防 爆爆 显显示屏示屏防防爆爆显显示屏示屏图图1 矿用调度通信系统和矿井广播通信系统矿用调度通信系统和矿井广播通信系统 调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、来电声光提调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、来电声光提示、录音等功能。示、录音等功能。 矿用调度通信系统不需要煤矿井下供电，因此，系矿用调度通信系统不需要煤矿井下供电，因此，系统抗灾
7、变能力强。统抗灾变能力强。 当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，不会影响当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，不会影响系统正常工作。系统正常工作。 当发生顶板冒落、水灾、瓦斯爆炸等事故时，只要电当发生顶板冒落、水灾、瓦斯爆炸等事故时，只要电话和电缆不被破坏，就可与地面通信联络。话和电缆不被破坏，就可与地面通信联络。 矿用调度通信系统抗灾变能力优于其他矿井通信系统。矿用调度通信系统抗灾变能力优于其他矿井通信系统。 2.4 2.4 矿井广播通信系统矿井广播通信系统 矿井广播通信系统一般由地面广播录音及控制设备、矿井广播通信系统一般由地面广播录音及控制设备、井下防爆广播设备、防爆显示屏、电缆等组成，如
8、图井下防爆广播设备、防爆显示屏、电缆等组成，如图1 1所所示。示。 地面广播录音及控制设备具有广播、录音、控制地面广播录音及控制设备具有广播、录音、控制等功能，一般由矿用程控调度交换机和调度台承担。等功能，一般由矿用程控调度交换机和调度台承担。 防爆广播设备将电信号转换为大功率声音信号，防爆广播设备将电信号转换为大功率声音信号，及时广播事故地点、类别、逃生路线等。及时广播事故地点、类别、逃生路线等。 防爆显示屏显示事故地点、类别、逃生路线等信息。防爆显示屏显示事故地点、类别、逃生路线等信息。2.5 2.5 矿井移动通信系统矿井移动通信系统 矿井移动通信系统一般由矿用本质安全型防爆手机、矿井移动
9、通信系统一般由矿用本质安全型防爆手机、矿用防爆基站、系统控制器、调度台、电源、电缆（或光缆）矿用防爆基站、系统控制器、调度台、电源、电缆（或光缆）等组成，如图等组成，如图2 2所示。所示。 系统控制器系统控制器移移动动台台基站基站基站基站调度台调度台基站基站移移动动台台移移动动台台移移动动台台移移动动台台移移动动台台图图2 矿井移动通信系统矿井移动通信系统 矿用本质安全型防爆手机实现声音信号与无线矿用本质安全型防爆手机实现声音信号与无线电信号转换，具有通话、来电提示、拨号、短信等电信号转换，具有通话、来电提示、拨号、短信等功能，部分本安防爆手机还具有图像功能。功能，部分本安防爆手机还具有图像功
10、能。 矿用防爆基站实现有线矿用防爆基站实现有线/ /无线转换、并具有一定的无线转换、并具有一定的交换、接续、控制和管理功能。交换、接续、控制和管理功能。 系统控制器控制和管理整个矿井移动通信系统系统控制器控制和管理整个矿井移动通信系统的设备，具有交换、接续、控制和管理等功能。的设备，具有交换、接续、控制和管理等功能。 调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、广播、来调度台具有通话、呼叫、强插、强拆、广播、来电声光提示等功能。电声光提示等功能。 矿用防爆基站和防爆电源设置在井下，矿用本质安全矿用防爆基站和防爆电源设置在井下，矿用本质安全型防爆手机主要用于井下。型防爆手机主要用于井下。 当井下发生瓦斯超
11、限停电或故障停电等，会影响系统正当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系统正常工作。常工作。 因此，严禁矿井移动通信系统替代矿用调度通信系统。因此，严禁矿井移动通信系统替代矿用调度通信系统。 2.6 2.6 矿井救灾通信系统矿井救灾通信系统 矿井救灾通信系统一般由矿用本质安全型防爆移动台、矿井救灾通信系统一般由矿用本质安全型防爆移动台、矿用防爆基站（含话机）、矿用防爆基站电源（可与基站矿用防爆基站（含话机）、矿用防爆基站电源（可与基站一体化）、地面基站通信终端、电缆（或光缆）等组成，一体化）、地面基站通信终端、电缆（或光缆）等组成，如图如图3 3所示。所示。 矿用本质安全型防爆移动台实现声
12、音信号与无线电矿用本质安全型防爆移动台实现声音信号与无线电信号转换，具有通话、呼叫、来电提示等功能。信号转换，具有通话、呼叫、来电提示等功能。 地面基站通信终端地面基站通信终端防爆基站防爆基站移移动动台台移移动动台台移移动动台台 矿用防爆基站实现有线矿用防爆基站实现有线/ /无线转换、具有交换、接无线转换、具有交换、接续、控制、管理、通话、呼叫、来电提示等功能。续、控制、管理、通话、呼叫、来电提示等功能。 地面基站通信终端具有通话、呼叫、来电提示等功地面基站通信终端具有通话、呼叫、来电提示等功能。能。 图图3 矿井救灾通信系统矿井救灾通信系统 2.7 2.7 矿用矿用IPIP电话通信系统电话通
13、信系统 矿用矿用IPIP电话通信系统一般由矿用本质安全型防爆电话通信系统一般由矿用本质安全型防爆IPIP电电话、矿用防爆交换机、矿用防爆电源（一般有维持系统工话、矿用防爆交换机、矿用防爆电源（一般有维持系统工作作2 2小时的备用电源，可与矿用防爆交换机一体化）、调小时的备用电源，可与矿用防爆交换机一体化）、调度台、地面普通交换机、光缆等组成。度台、地面普通交换机、光缆等组成。 调度台和地面普通交换机设置在地面。调度台和地面普通交换机设置在地面。 矿用本质安全型防爆矿用本质安全型防爆IPIP电话和矿用防爆交换机设置在电话和矿用防爆交换机设置在井下。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系井下
14、。当井下发生瓦斯超限停电或故障停电等，会影响系统正常工作。统正常工作。 因此，严禁用矿用因此，严禁用矿用IPIP电话通信系统替代矿用调度电话通信系统替代矿用调度通信系统。通信系统。 2.8 2.8 系统作用系统作用 矿井通信系统的作用是：矿井通信系统的作用是： （1 1）煤矿井下作业人员可通过通信系统汇报安全）煤矿井下作业人员可通过通信系统汇报安全生产隐患、事故情况、人员情况等，并请求救援等。生产隐患、事故情况、人员情况等，并请求救援等。 （2 2）调度室值班人员及领导通过通信系统通知井下作业）调度室值班人员及领导通过通信系统通知井下作业人员撤人、逃生路线等。人员撤人、逃生路线等。 （3 3）
15、日常生产调度通信联络等。）日常生产调度通信联络等。 （4 4）矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。）矿井救灾通信系统主要用于灾后救援。 2.9 2.9 救援案例救援案例 2007 2007年年7 7月月2929日河南省陕县支建煤矿发生透水事故，日河南省陕县支建煤矿发生透水事故，共有共有6969人被困。人被困。 被困人员通过电话及时将被困人数、位置和状况向地被困人员通过电话及时将被困人数、位置和状况向地面汇报，为救援提供了准确信息，缩短了救援时间。面汇报，为救援提供了准确信息，缩短了救援时间。 同时通过该电话安抚被困人员，增强了被困人员同时通过该电话安抚被困人员，增强了被困人员生还信心。生还信心。
16、 最终被困最终被困6969人成功获救。人成功获救。2.10 2.10 现存问题现存问题 矿井通信系统是煤矿安全生产、紧急避险、应急救援矿井通信系统是煤矿安全生产、紧急避险、应急救援的重要工具。的重要工具。 但部分煤矿没有按照煤矿安全规程等有关要求，装但部分煤矿没有按照煤矿安全规程等有关要求，装备矿井通信系统；备矿井通信系统； 矿用本质安全型防爆电话装备数量和地点均不符合矿用本质安全型防爆电话装备数量和地点均不符合煤矿安全规程等有关要求；煤矿安全规程等有关要求； 许多煤矿没有装备防爆语音广播设备。许多煤矿没有装备防爆语音广播设备。2.11 2.11 技术及装备要求技术及装备要求 煤矿必须装备矿用
17、调度通信系统；积极推广使用矿煤矿必须装备矿用调度通信系统；积极推广使用矿井移动通信系统和矿井广播通信系统。矿山救护队应装井移动通信系统和矿井广播通信系统。矿山救护队应装备矿井救灾通信系统。备矿井救灾通信系统。 （1 1）矿井通信系统应符合有关标准要求，取得矿用产品）矿井通信系统应符合有关标准要求，取得矿用产品安全标志准用证和防爆合格证。安全标志准用证和防爆合格证。 （2 2）用于煤矿井下的通信设备必须是防爆型电气）用于煤矿井下的通信设备必须是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输的信号必须是本质安全型设备，在电缆和光缆上传输的信号必须是本质安全型信号。用于煤矿井下的电话必须是矿用本质安全型防信号。
18、用于煤矿井下的电话必须是矿用本质安全型防爆电话。爆电话。 （3 3）煤矿必须装备矿用调度通信系统。）煤矿必须装备矿用调度通信系统。用于煤矿井下的调度电话必须是矿用本质安全型用于煤矿井下的调度电话必须是矿用本质安全型防爆电话。防爆电话。调度电话应直接连接设置在地面的地面一般兼本调度电话应直接连接设置在地面的地面一般兼本质安全型调度交换机（含安全栅），并由调度交换机质安全型调度交换机（含安全栅），并由调度交换机远程供电。远程供电。为防止煤矿井下因事故停电，影响系统正常工作，为防止煤矿井下因事故停电，影响系统正常工作，严禁调度电话由井下就地供电，或经有源中继器接调度交换严禁调度电话由井下就地供电，或
19、经有源中继器接调度交换机。机。调度电话至调度交换机应采用矿用电缆连接。调度电话至调度交换机应采用矿用电缆连接。调度电话至调度交换机的无中继通信距离应不小于调度电话至调度交换机的无中继通信距离应不小于10km10km。 （4 4）矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞）矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中央变电所、车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中央变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、采
20、掘工作面、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人采掘工作面、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室（或救员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室（或救生舱）等生舱）等必须设有直通矿调度室的调度电话。必须设有直通矿调度室的调度电话。 （5 5）积极推广应用矿井广播通信系统，当发生险情时，）积极推广应用矿井广播通信系统，当发生险情时，及时通知井下人员撤离。及时通知井下人员撤离。 用于煤矿井下的通信设备必须是防爆型电气设备，用于煤矿井下的通信设备必须是防爆型电气设备，在电缆和光缆上传输的信号必须是本质安全型信号。在电缆和光缆上传输的信号必须是本质安全型信号。
21、系统应具有扩音广播功能，宜具有显示功能。发系统应具有扩音广播功能，宜具有显示功能。发生险情时，系统应能通过广播和显示牌，通知事故地生险情时，系统应能通过广播和显示牌，通知事故地点、类别、撤离路线等。点、类别、撤离路线等。 井下各行人巷道和作业地点应设置广播设备，宜井下各行人巷道和作业地点应设置广播设备，宜设置显示牌。设置显示牌。 （6 6）积极推广应用矿井移动通信系统，以提高通信）积极推广应用矿井移动通信系统，以提高通信的及时性和有效性。的及时性和有效性。 但需要注意的是，矿井移动通信系统和矿用但需要注意的是，矿井移动通信系统和矿用IPIP电电话通信系统均不能替代矿用调度通信系统，这是因为话通
22、信系统均不能替代矿用调度通信系统，这是因为矿井移动通信系统的基站和矿用矿井移动通信系统的基站和矿用IPIP电话通信系统的井电话通信系统的井下网络交换等设备均需井下供电，其抗灾变能力远远下网络交换等设备均需井下供电，其抗灾变能力远远低于不需井下供电的矿用调度通信系统。低于不需井下供电的矿用调度通信系统。 （7 7）矿井移动通信系统具有通信及时和便捷的优点，）矿井移动通信系统具有通信及时和便捷的优点，特别适合煤矿井下移动的作业环境和流动作业人员。特别适合煤矿井下移动的作业环境和流动作业人员。 煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦斯检查员、安全
23、检查员、电钳工等流动作业人员，宜配备斯检查员、安全检查员、电钳工等流动作业人员，宜配备矿用移动电话，以便及时通报安全隐患、紧急避险和调度矿用移动电话，以便及时通报安全隐患、紧急避险和调度指挥。指挥。 （8 8）救护队应装备矿井救灾通信系统。）救护队应装备矿井救灾通信系统。 （9 9）完善管理制度，制定事故应急预案，在发生）完善管理制度，制定事故应急预案，在发生灾变时迅速通知井下人员撤离避险。灾变时迅速通知井下人员撤离避险。 3 3 井下人员定位系统井下人员定位系统 国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险于建设完善煤矿井
24、下安全避险“六大系统六大系统”的通知（安监的通知（安监总煤装总煤装20101462010146号）要求建设完善煤矿井下人员定位号）要求建设完善煤矿井下人员定位系统。发挥井下人员定位系统在定员管理和应急救援工作系统。发挥井下人员定位系统在定员管理和应急救援工作中的作用。中的作用。 煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人员位置煤矿井下人员定位系统又称煤矿井下人员位置监测系统和煤矿井下作业人员管理系统。监测系统和煤矿井下作业人员管理系统。 煤矿井下人员位置监测系统具有煤矿井下人员位置监测系统具有: :人员位置、人员位置、 携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、 限制
25、限制区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、存储、查询、井下人员活动路线等监测、显示、打印、存储、查询、异常报警、路径跟踪、管理等功能。异常报警、路径跟踪、管理等功能。 在遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井在遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。等方面发挥着重要作用。 3.1 3.1 特点特点 煤矿井下是一个特殊而又恶劣的环境，无线电信号煤矿井下是一个特殊而又恶劣的环境，无线电信号传输衰减大
26、、传输衰减大、GPSGPS信号不能覆盖煤矿井下巷道、有甲烷等信号不能覆盖煤矿井下巷道、有甲烷等易燃易爆气体。易燃易爆气体。 因此，因此，GPSGPS不能用于煤矿井下。不能用于煤矿井下。 目前煤矿井下人员位置监测系统主要采用目前煤矿井下人员位置监测系统主要采用RFIDRFID技技术。术。 部分系统采用漏泄电缆，还可采用部分系统采用漏泄电缆，还可采用WIFIWIFI、ZigBeeZigBee等技等技术，除具有人员位置监测功能外，还具有单向或双向紧急术，除具有人员位置监测功能外，还具有单向或双向紧急呼叫等功能呼叫等功能 。 3.2 3.2 系统组成及工作原理系统组成及工作原理 煤矿井下人员位置监测系
27、统一般由识别卡、位置监煤矿井下人员位置监测系统一般由识别卡、位置监测分站、电源箱（可与分站一体化）、传输接口、主机测分站、电源箱（可与分站一体化）、传输接口、主机（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、（含显示器）、系统软件、服务器、打印机、大屏幕、UPSUPS电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成，电源、远程终端、网络接口、电缆和接线盒等组成，如图如图4 4所示。所示。 矿务局（集团公司矿务局（集团公司）服服务务器器电电视视墙墙或或投投影影用用户户重点产煤县、市重点产煤县、市打打印印机机打打印印机机主主机机主主机机交换机交换机防火墙防火墙传输接口传输接口分站分站识识别别卡卡识识
28、别别卡卡分站分站识识别别卡卡识识别别卡卡用用户户服服务务器器路由器路由器图图4 煤矿井下人员位置监测系统煤矿井下人员位置监测系统 识别卡由下井人员携带，保存有约定格式的电识别卡由下井人员携带，保存有约定格式的电子数据，当进入位置监测分站的识别范围时，将用子数据，当进入位置监测分站的识别范围时，将用于人员识别的数据发送给分站。于人员识别的数据发送给分站。 位置监测分站通过无线方式读取识别卡内用于人员位置监测分站通过无线方式读取识别卡内用于人员识别的信息，并发送至地面传输接口。识别的信息，并发送至地面传输接口。 电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2 2小时的蓄电池。小时的蓄电池。 谢谢 谢谢!
