《数字矿山概论》第8章 矿山数字通信与自动化.pptVIP

第8 章 矿山数字通信与自动化 安全工程学院 2017 8.1 矿山数字通信技术 矿山存在大量的多源异质的信息流动，而且表现在矿山系统与外部环境之间，如电力供应、采矿设备、人力供应、矿产品的销售和市场等领域，均存在着各种信息的交换和流功。 矿山井下作业环境恶劣、空间狭长、结构复杂、电磁屏蔽性强、噪音大，系统通讯与自动操控困难。 8.1 矿山数字通信技术 快速、准确、完整、清晰实时地采集与传输矿山井下各类环境指标、设备工况、人员信息、作业参数与调度指令，并以多媒体的形式进行地面——井下双向、无线传输，是急需发展和推广 应用的数字矿山关键技术之一。 矿山专用通信网 对于矿山系统而言，矿山专用通信网由矿区以上通信网、矿区通信网和井下通信网组成。 （1）矿区以上通信网：是国家、各省（市、区）矿业管理部门和矿业集团之间的通信网。以煤炭专用通信网为例．其矿区以上通信网络组织包括3 部分： ①以省（市、区）煤炭管理部门为中心连接所属矿业集团的数字微波通信网； ②以国家煤炭局为中心覆盖各省（市、区）煤炭管理部门和各矿业集团的卫星通信网： ③以国家煤炭局为中心连接部分矿业集团的短波通信网。 (2 ）矿区通信网：是指矿业集团与其所属矿（厂）之间的通信以及矿（厂）的地面通信网。矿区通信网由电话网、传输网、接入网、计算机数据传输网、调度通信网、支撑系统和有限电视网组成。 (3 ）井下通信网：是指矿山地面调度指挥机构与井下各环节的通信，以及井下各环节之间的通信。它担负着生产调度指挥、监测控制等信息的传送任务，对保障生产与安全有着 重要的作用。井下通信应达到以下基本要求： ①矿井调度室与作业点、岗位、以及个人都能无阻塞地通话 ②井下有关岗位之间、人员之间能互相通话； ③发生事故时，救灾人员能随时与井下指挥点和地面调度室进行无阻塞通话。 8.1.2 井工矿山的数字通信 井工矿山通信由有线通信系统、移动通信系统和各生产环节间的局部通信系统组成，包括： 1.井下有线数字通信 ( 1 ）载波电话通信系统：主要用于井下电机车的通信。载波电话在矿井的应用时间较早，为电机车的调度发挥着重要作用。但 由于其音质、音量较差，难以大量使用。 ( 2 ）扩音电话系统：该系统主要应用在采煤工作面、斜井运输、长距离运输皮带等部位。扩音电话系统为保证工作面的正常生产，皮带的正常运行起到关键作用。 2.井下无线数字通信 目前，国内外矿山井下无线通信系统采用技术主要有： （1）漏泄馈电电缆：为使无线电频率传播到井下 ，必须以漏泄馈电电缆代替标准的地面无线系统，使信号有效地辐射整个矿井。 电缆设计成“漏泄”信号，允许无线电信号从电缆漏泄，也允许信号进入电缆。为补偿信号损失，可安装线路放大器和中继站。这些设备都需要配备备用的蓄电池。漏泄馈电电缆容易受到外部的破坏，应采用铠装或埋入地下。 ( 2 ）以太网技术：以太网是最广泛应用的一种采用特殊数据通信协议（称为TCP/IP ）的局域网（LAN）技术。 (3) WiFi 技术： WiFi是英文Wireless Fidelity（无线保真度）的缩写， 采用IEEE8021.l1b. g 协议的无线局域网（ WLAN ）技术。 (4) 中频技术：中频（ 300 kHz ～ 3MHz，），这些频率具有寄生传播的现象， 频率是在没有专用电缆的情况下模拟漏泄馈电电缆的特性。 目前，国内外研制 的几种井下无线电通信系统都利用这种特性。 ( 5 ）蓝牙技术 ( 6 ）射频识别（ RFID ）技术 (7) ZigBee 技术 在井下发生灾害事故后依然保持通信系统能有效工作，是未来井下 通信系统的追求目标，对于矿山救援救助和抢险指挥具有重要意义。 8.1.3 露天矿山的数字通信 与井下矿山数字通信的特殊性与复杂性相比，露天矿山的数字通信技术较为简单。 露天矿山的通信网主要由电话网、传输网、接入网、调度通信网、计算机数据传输网、无线移动通信网和矿区专用业务网等7 个网络组成。 8.2 矿山自动化 采矿设备的自动化是提高矿山产量、降低生产成本、改善矿山 安全与生产条件，以及实现数字矿山和元人采矿的重要手段。 采矿装备在实现无轨化和液压化的基础上，正在向大型化、集成化、智能化方向 发展。 8.2.1 井工矿山的自动化 1. 地下矿山的无人工作面 （1）无人采矿 无人采矿的定义是：利用目 前最先进的技术如矿山通信、自主定位、数字设计、远程监视和遥测控制系统来自动操纵采矿设备与采矿系统。 其中，采矿工艺包括自动凿岩、自动装药与爆破、自动装岩、自