矿井移动通信的现状及关键科学技术问题

分析了矿井移动通信特点;分析了矿井漏泄、感应、透地、PHS(小灵通)、CDMA等通信系统;提出了"有线/无线转换器+基站"和"基站+交换机"的网络结构;提出并研制成功了WiFi矿井移动通信系统;提出了矿井移动通信关键科学技术问题:(1)矿井无线传输理论;(2)无线电与天线矿用本质安全防爆理论;(3)矿井移动通信网络结构、调制方法、信令等。     

煤矿智能化与矿用5G

针对煤矿井下电气防爆、无线传输衰减大等特点,分析了矿用5G技术和适用范围:矿用5G宜采用本质安全型防爆;用于控制的矿用5G应具有较强的抗干扰能力;采煤工作面和掘进工作面地面远程控制宜选用矿用5G;煤矿井下车辆无人驾驶地面远程控制宜选用矿用5G;没有针对矿井移动通信特点研发的矿用5G性价比低于矿用WiFi移动通信系统;严禁用矿用5G移动通信系统替代矿用有线调度通信系统;没有针对煤矿安全监控特点研发的矿用5G不能替代煤矿安全监控系统;没有针对矿井动目标精确定位特点研发的矿用5G定位精度低于矿用UWB精确定位系统;450～6 000 MHz频率范围的矿用5G传输速率低于矿用WiFi6;没有针对煤矿井下固定设备监控特点研发的矿用5G可靠性低于矿用有线监控系统。指出了亟需针对煤矿井下安全生产特点,研发矿用5G,而不仅仅是对现有地面5G产品进行防爆改造。     

矿用宽电压自适应防爆本质安全型电源设计

针对煤矿井下供电电源输入电压等级多、用电设备易受到大型设备启停影响的特点,提出了宽电压自适应防爆本质安全型电源设计方案。该电源采用智能移相调压技术和宽电压开关电源技术,通过单片机实现了85～825V宽输入电压的自动高低压段识别、自动切换、智能移相调压处理;通过脉宽调制方式将波动的电压转换为稳定的直流电压。实验结果表明,该方案很好地解决了矿井电源多电压等级、输入电压波动范围大的问题。     

LTE在矿井无线通信系统中的应用

针对现有矿井无线通信系统无法满足矿井信息化发展需求的问题,提出了一种矿用LTE无线通信系统设计方案,主要介绍了系统的组成、功能特点。该系统采用全IP化设计,可接入矿井工业以太网,实现移动语音通信、视频通信、集群调度、多媒体短信等功能,以及视频监控、安全监控、移动办公、隐患管理等扩展应用。     

基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统

针对某基于RFID技术的防爆胶轮车运输监控系统建设投入高、维护量大等问题,提出了一种基于矿井3G通信网络的防爆胶轮车监测系统,介绍了系统总体架构及通信终端的设计方案。该系统只需为防爆胶轮车配备通信终端,即可借助矿井现有的3G通信网络实时监测防爆胶轮车运行工况。测试结果验证了该系统的可靠性和稳定性。该系统已在某煤矿连续6个月无故障运行。     

智慧矿山与5G和WiFi6

宽带无线通信是智慧矿山建设的基础和关键。提出了矿井宽带无线通信特殊要求:需无线全覆盖煤矿井下长达10余千米的巷道;无线发射必须本质安全防爆;无线工作频段不宜过高;无线传输宜具有一定的绕射能力;抗干扰能力强;移动性要求不高等。研究了矿用5G和WiFi6,指出5G和WiFi6均可用于智慧矿山宽带无线通信;矿用5G具有传输速率高、传输时延小、通话质量高等优点,但系统复杂、成本高;矿用WiFi6具有传输速率高、系统简单、成本低等优点,但传输时延大、通话质量低。     

矿井监控电源设备的现状及发展趋势

针对矿井监控系统电源设备的现状,结合矿井特殊的应用环境,对影响其工作的不利因素进行了分析,提出了发展趋势,即输入电源宽压自适应、电能感应耦合非接触传输、本安电源大容量化、本安电源远距离传输、智能化控制及故障自诊断、电池容量预估智能化、备用电源时间延长、本安电源抗干扰能力增强等,并指出实现方案,对相关研究提供了新的思路.     

数字化矿山综合自动化系统与网络结构研究

简单介绍了矿山综合自动化系统的发展现状。讨论了矿山综合自动化系统网络结构。研究了基于工业以太网网络结构的矿井安全监控与生产控制系统的数字化建设。     

煤矿事故特点与煤矿通信、人员定位及监视新技术

分析了2009—2013年全国煤矿较大及以上瓦斯、水害和顶板事故特点:发生在采掘工作面事故最多,事故起数和死亡人数分别占78.54%和78.80%。提出移动通信、广播通信、救灾通信系统不宜用作矿井应急通信系统;矿井透地通信系统可用作矿井应急通信系统,但性价比低。提出将矿用有线调度通信系统用作矿井应急通信系统,具有性价比高的优点:将电缆埋入巷帮与底板夹角处;将井下电话机设置在硐室内,并加强防护;减少电缆接头,提高电缆接续的防水性能。分析了煤矿井下"智慧线"通信存在的问题:无中继传输距离短;本质安全型防爆制约供电距离;不能用于大容量主干传输;易发生短路等故障;外护套不耐爆等。     

基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统研究

针对矿井机车运输监控系统存在抗干扰能力差、通信不稳定、机车难以精确定位等问题,介绍了一种基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统的设计;详细介绍了该系统的总体结构、主要功能及特点,并给出了机车过轴统计问题的解决办法。实际应用表明,该系统抗干扰能力强、机车定位准确,满足设计要求。     

煤矿电气安全关键技术研究

分析了2005—2009年全国重特大瓦斯爆炸事故的火源,得出了由电气火源引爆瓦斯事故最多且达48.1%的结论,并分析了矿用电气设备的安全性能,提出了矿用电气设备的使用场所及安全要求:(1)煤矿监控、通信、控制、信号等弱电系统和设备应优选本质安全型电气设备,设备之间传输的信号必须是本质安全型信号;(2)大功率电气设备应优选隔爆型电气设备,隔爆型电气设备宜将接线腔与主腔分腔布置;(3)当瓦斯浓度达到爆炸浓度时严禁开关特殊型矿灯;(4)低瓦斯矿井井底车场等非爆炸性环境宜选用矿用防爆型电气设备;(5)煤与瓦斯突出矿井严禁使用架线电机车和矿用一般型电气设备;(6)井下电气设备的欠压保护和失压保护应有延时措施,减少局部通风机停电次数;(7)井下排水设备宜选用大功率潜水泵;(8)开关等电气设备应设置在全风压进风处,若不能满足,必须设置甲烷传感器,并具备甲烷超限断电闭锁功能。文章对提高煤矿电气安全性、避免或减少瓦斯爆炸和淹井等事故发生具有指导作用。     

《煤矿安全规程》安全监控与人员位置监测修订意见

提出了煤矿安全监控系统安装、使用、维护与管理要求:隔爆兼本质安全型防爆电源严禁设置在断电范围内,会造成局部通风机停电的调校应每半年1次,监控数据必须上传至矿务局(公司)、县(市)调度指挥中心等。提出了煤矿井下人员位置监测系统安装、使用与管理要求:各个人员出入井口应设置检测识别卡工作是否正常的装置,应设置人脸或虹膜等唯一性检测的装置,各个人员出入井口、重点区域出/入口、限制区域、巷道分支处等地点应设置人员位置监测分站等。     

煤矿监控系统本质安全型互连认证方法研究

针对煤矿监控系统结构复杂多变、互连设备类型众多且不断增加的特点,分析了我国传统的本质安全型互连系统认证方法、国外的接口参数认证方法和系列本质安全型标准对我国煤矿监控系统本质安全型互连认证的适用性,指出目前煤矿监控系统本质安全性能的判定依据只能是GB3836.4-2000 equ IEC60079-11:1999,提出了煤矿监控系统非总线型接口设备本质安全型互连认证采用参数认证方法、总线型接口设备本质安全型互连认证目前应采用系统认证方法的方案,详细介绍了参数认证方法和系统认证方法的实施要点及未来实现总线型接口设备本质安全型互连参数认证的途径;还提出了煤矿监控系统接口设备的设计原则,以及煤矿监控系统本质安全型互连认证方法进一步的研究方向。该文有助于煤矿监控系统接口设备本质安全型互连参数认证方法的发展。     

DXH-13.2/5便携式本质安全型电源

根据神华集团神东矿区的需求,设计了DXH-13.2/5便携式本质安全型电源,详细介绍了该电源的技术指标、结构组成及选型设计。实际应用表明,该电源可为煤矿井下便携式无源仪器仪表提供5 V本安电源,具有容量大、体积小、安全性高等特点。     

煤矿安全风险预控管理信息系统

为实现对煤矿安全风险的预先辨识、评估及有效管理,提出了一种煤矿安全风险预控管理信息系统的设计方案;以安太堡露天矿本质安全管理体系中的煤矿安全风险预控管理信息系统为例,详细介绍了风险预控管理流程、系统功能模块的作用。实际应用表明,该系统为煤矿实现安全目标提供了先进、可靠的管理手段。     

煤矿井下防爆视频监控系统的设计

介绍了煤矿井下防爆视频监控系统的发展,分析了目前煤矿井下防爆视频监控系统存在的问题,设计了一种煤矿井下防爆视频监控系统。该系统综合了计算机技术、IP视频技术、视频数据的压缩及解压处理技术、互联网应用技术,实现了基于TCP/IP的点对点、点对多点、多点对多点等远程视频实时编码组播(广播)和监控、远程控制摄像机和云台的功能,提高了煤矿井下视频监控的效率。     

无安全监控系统的煤矿特别重大瓦斯爆炸事故案例分析

分析了死亡105人的瑞之源煤业有限公司"12.5"特别重大瓦斯爆炸事故,得出结论:爆炸时间为2007-12-05T23:07;瓦斯爆炸爆源位于9号煤层40m掘采面;40m掘采面无风作业,造成瓦斯积聚,达到爆炸浓度界限;40m掘采面放炮产生火焰,引爆瓦斯,煤尘参与爆炸;该矿9号煤层没有设置煤矿安全监控系统,不能及时发现瓦斯超限,停电撤人;该矿井下机电管理混乱,电缆不使用防爆接线盒连接,井下大量使用非防爆三轮车,煤电钻不使用综保装置。     

煤矿供电监控系统及其发展趋势

分析了现有煤矿供电监控系统的一般性结构及各类供电监控系统在结构上的差异,较为详细地阐述了煤矿供电监控系统的功能和作用,从系统结构、软硬件和系统功能等几个方面探讨了煤矿供电监控系统的发展趋势。该文对促进煤矿供电监控技术的发展具有一定的作用。     

本质安全信息管理系统的研究

介绍了本质安全信息管理系统的总体结构、各组成模块即安全检查模块、隐患排查与整改模块、三违公示模块及入井查询模块的功能,给出了该系统在某煤矿的应用效果。实际应用表明,该系统可实现对煤矿安全工作的有效管理。