智能化煤矿中融合通信系统的优化分析

智能化煤矿中融合通信系统的优化分析

汪雪君  

中煤科工集团常州研究院有限公司 江苏省常州市 213000

摘要：煤矿多系统融合是智能化煤矿的发展趋势，因此基于智能化煤矿中融合通信系统的优化进行了分析。首先，与传统的井下通信系统、人员定位系统相结合，阐述了引入新技术后的融合通信系统的可行性。重点研究了从精确定位、信息交互、远程协同、巡检等方面对融合通信系统的优化分析。有利于促进煤矿安全监管工作、智能化效果的全面优化。融合通信系统对于改善我国煤矿智能化水平有着非常重要的现实作用。

关键词：融合通信系统；智能化煤矿；5G、UWB

引言

煤矿智能化发展现阶段，“系统应支持多系统融合”已经成为势在必行的重点工作了。以往的煤矿各系统独立：井下通信系统、人员定位系统，随着如5G、UWB、Zigbee等通信技术的发展，将独立系统的性能提升的同时，融合系统成为了可能。为了逐步改进以往系统独立运行的模式，很多煤矿企业都在不断引进技术和设备，推动煤矿向智能化的发展。

1煤矿智能化融合通信系统的可行性

传统的井下通信系统、人员定位系统在井下已广泛应用，普遍存在定位精度比较差、融合困难等问题，已不能满足目前智能化煤矿中的人员管理、车辆调度、通信网络等需求。而且矿井下环境相较于地面，井下作业及其环境特征主要表现在以下几个方面：一是井下空间狭长，同时分支较多；二是容易吸收或对无线电波带来干扰；三是设备布置较为复杂，有着非常强大的磁力干扰；四是粉尘、瓦斯较多。同时，WIFI、蓝牙等传统通讯技术的基础上，井下设备已无法进一步突破、改善其性能与功能。井下新设备的研制具有局限性、约束性。5G、WIFI6、UWB等技术的引入带来了新希望。智能化煤矿中融合通信系统组成可由读卡器、标识卡、信息矿灯、手机、基站、车辆定位卡、控制器、显示器、中继器、上位机等组成。人员精确定位、通信的融合系统，具有矿井人员、车辆定位、无线通信等功能，新技术的应用，其系统性能已从多方面取得了优化。

2智能化煤矿中融合通信系统的优化分析

2.1基于UWB的高精实时定位与应用服务

UWB精确定位精度高，融合基站有多个功能接口，可以把应急广播系统等系统或设备接入。通过基站将人员精确定位系统，通信系统进行井下融合，实现融合系统的应用。在此过程中，围绕UWB技术的精确定位技术，能够解决传统模式下的煤矿井下定位系统传统功能等定位精准度不足而影响智能化应用系统专业性的问题。UWB的应用可实现单基站或多个基站测距及确定人员行走方向的功能，这是以往Zigbee等技术无法实现，同时也为数据的实时传输提供便利。围绕UWB精确定位系统的定位精确、低延时的特点，涉及煤矿安全方面当若有煤矿事故在寻找人员时该系统具有明显优势。另外该系统可加入超员报警能功能。其应用广泛不仅用于人员定位还可应用在车辆定位等其它服务，是未来煤矿智能化的重要发展方向，为煤矿智能化奠定了良好的基础。

2.2智能化煤矿中信息交互

在互联网及人工智能技术的飞速发展的基础上，应用于煤矿智能化后，带来了快速处理的系统平台，传统的交互界面已经无法满足现今大数据、实时的系统要求了。信息交互界面迅速更迭，正朝着更复杂、更智慧的方向进步。智能化可大大节省人工操作的时间，提高工作效率，而复杂的信息交互同时也使操作人员的学习及认知能力要求有所增加。随着5G、资源模型、受限应用协议等技术应用于信息交互中，可以很好的解决信号传输、人机交互的软硬件问题，以此为基础叠加智能分析及决策，同时大大提高了煤矿智能化程度。

2.3井下远程协同

煤矿井上、地面的远程协同已逐渐改进。传统的系统在煤矿井下本地具有状态检测与显示功能。目前智能化煤矿下的远程协同通过井下的传感器或控制器能将信息由控制中心分析处理监测系统运行状态，通过与广播系统的融合，具有接收控制中心发送的文本及语音信息并将信息实时显示播报的功能。同时，采集信息上传后，可借助远程专家系统辅助开展井下空间设备的运行工作，借助通信系统向井下传递视频数据及控制信号等信息，能够将煤矿智能化应用相关的操作系统都连接至井下智能化设备中。与这些井下设备通过视频、音频、控制信号方式传输进行设备管理工作，远程协同高质量开展奠定良好的基础。

2.4井下巡检

煤炭资源井下开采工作受井下空间比较狭窄潮湿的影响，加之井下空间不断缩小不利于矿井人员的职业健康与安全，使用传统人工方式进行巡检急需要改进。目前人工智能在井下应用已经逐渐趋于成熟，智能巡检机器人融合联动研究可以在加快进行中。巡检往常由人工完成，智能巡检的应用意味着降低井下人员数量，对安全起到重要意义。目前，智能巡检机器人可实现多种功能，可查看甲烷气体浓度、具有视频、音频传输功能，智能化的识别还具有设备及异常人员的识别功能，同时以无线通信为基础的整体架构是进行煤矿井下智能巡检工作和安防工作的重要保障。该巡检方式可借助无线通信网络科学合理推送至井下或地面各智慧终端，为不同设备终端间实现智慧数据的推送创建良好的基础，可提升数据的实时传输效率，进一步加强各类数据信息在不同设备终端间的沟通和传递。

结语

综上所述，在我国煤矿智能化发展中，融合通信系统可有效弥补目前煤矿多系统独立运行、系统不兼容、操作复杂的短板之处，将如5G、UWB等通信技术应用进融合系统中，可促使通信功能、精确定位等功能全方位提升。另外，以上融合通信系统还可以融合应急广播、图像系统、生产调度等系统。与井下设备进行通讯采集信息，当引入智能识别技术等后，还可以具有巡检管理、智能辅运等多种智能功能。有利于促进煤矿安全监管工作效果的全面优化，对于改善我国煤矿智能化水平有着非常重要的现实作用。

参考文献

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