煤矿通信系统组网模式探讨

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根据产煤量的不同，煤矿一般分为特大、大、中、小型矿井，产煤量越高，配套规模越大，生产系统越复杂，对通信的要求越高，本文主要讨论大型以上矿井通信系统的建网模式的问题。
　　
　　一、煤炭生产对通信的要求 　　

　　（一）煤炭生产的特点 　　

　　由于煤炭生产主要在地下作业，存在工作环境恶劣（工作区域狭小、照明差、潮湿、有腐蚀性），不安全因素多（主要有水、火、瓦斯、顶板等事故的威胁），人员、设备流动性大等诸多特殊的因素。从生产作业流程上看，在井下还具有多工种联合流水作业的特点，这种作业经常性的有很多重型设备参与其中，设备之间的运输、安装、调试配合要求很高，信息传输必须及时、准确。同时，煤矿地面的管理部门、生产辅助环节又具备地面工厂生产的一切特点。所以煤矿通信网必须既满足井下的安全、生产的需要，又要满足地面生产、指挥、管理以及人们生活等各方面的需求。 　　

　　（二）高可靠的生产调度通信系统作保障 　
　
　　由于煤矿生产存在诸多特殊因素，因此，煤矿生产必须把专业调度系统摆在十分突出的位置。除必须建立行政通信系统外，还必须建立生产、洗煤专业调度通信系统，并相互成网。 　
　
　　（三）满足新形势下对通信信息量的需求 　
　
　　在计划经济时代，煤矿通信内部通信信息量大，外部通信、矿与矿之间的通信量小。随着市场经济的到来，煤矿对外交往越来越多，局内的各煤矿之间交流也不断增多，对外的信息量有了很大的提高。因此，通信系统的建设必须充分认识到这种信息量的变化，使网络设计既能满足内部生产、经营的需要，又要满足对外联系的需要。 　
　
　　（四）煤矿生产的现代化对通信要求越来越高 　
　
　　随着煤炭生产的现代化程度不断提高，对通信手段、系统功能的要求也在不断增多。保证通信信息能够及时、准确、快速的传递对于煤炭生产、经营来说极为重要。光缆、数字微波、数字程控交换机应该在矿井通信系统得到广泛的应用，而且宽带上网、无线通信、图像传输等在矿井也要得到基本的普及。
　　
　　（五）煤矿的安全越来越受到各方的重视。煤矿井下通信手段必须越来越完善，特别是对井下应急通信系统要求越来越高。另外，煤矿井下本质安全型通信系统需大力推广应用，隔爆电话必须淘汰。 　
　
　　二、煤矿通信网存在的问题 　
　
　　由于通信不是煤矿的主导产业，长期以来，无论经济效益好的煤矿还是经济效益差的煤矿，对通信的投入都明显不足，综合分析存在以下几个主要问题。 　
　
　　（一）通信设备相对落后，容量不足，可靠性差 　
　
　　数字程控交换机在煤矿行政通信系统中还没有全面普及，有的矿井仍然使用纵横制交换机，甚至有的用生产调度通信交换机代替行政交换机。
　　
　　（二）传输系统落后，通话质量差，不适应与外界的联系 　
　
　　目前大部分矿井的行政通信交换机与矿务局总机或电信公网采用NO.1信令组网，有的矿井甚至仍采用环路中继组网，局间中继少、接续速度慢，音质音量差，很难保证煤矿对外联系的畅通。 　
　
　　（三）组网模式不合理 　
　
　　很多煤矿从地面到井下，从主要生产环节到辅助环节安装有几台甚至十几台小交换机（程控、共电、磁石等制式并存），他们各自独立，成为信息孤岛，系统间联系十分不畅，通信效率低，非常不利于生产和指挥，也不利于员工在生产环节中的互相联系，给正常生产经营造成较大影响。 　
　
　　（四）通信业务单一 　
　
　　受计划经济的影响，有些煤矿的通信网建设只把能够实现话音通信作为主要内容，基本没有从电信运营的角度进行网络设计，系统不能进行增值业务的开发、开放，网络市场化经营的基础薄弱。 　
　
　　（五）不适应抢险的需要 　
　
　　当遇到矿井突发事故，由于通信网络不畅、通信手段单一、网络承受能力差，往往造成领导层信息不通、指挥不灵、数字不准，非常不利于事故的抢险，极易造成事故损失的扩大。另外，煤炭通信系统还没有与主业（煤炭生产）实现真正的分离，还没有实现市场化经营，不符合国企改革精神。 　
　
　　三、煤矿通信网建设的原则 　　

　　（一）统一规划，科学合理地构建满足矿井生产、安全、经营以及人们日常生活的数字通信网络，形成手段多样，覆盖井上、下，达到纵向调度灵活可靠，矿区内外通信畅通，移动通信（无线通信）及时，能够保证应急通信的业务范围广泛的扩展性以及灵活性强的立体通信网络。 　
　
　　（二）新建的矿井通信网要站在大通信的高度来设计，要保证通信系统实现可运营、可管理，可平滑升级，不断满足市场经济条件下对通信提出的新要求。 　
　
　　（三）与数据、图像等多种业务组网，构成宽带综合业务数字网。对现有通信网的改造要综合利用好已有资源，做到近、远期相结合，既符合现实情况，又适应未来发展。特别是对于局（所）的布局、网络结构、交换功能等对网络发展和业务开发有较大影响的问题，要以超前的意识分析，避免在不远的将来再对网络进行大规模的改造，为煤炭专网的发展打下良好的基础，更好地为生产和生活服务。做到“一次规划，分步实施，一次投资，长期受益”。 　　

　　（四）不仅能适应平时的通信需要，而且能够保证在各种自然灾害、矿井事故等情况下进行应急通信。 　
　
　　（五）坚持与公网同步发展的原则。与矿区专网或电信公网联网要采用NO.7信令，使煤矿通信由封闭型向开放型发展。让煤矿电话用户使用本矿电话对外通信与使用公网电话的感觉一样。 　
　
　　（六）尽量采取双路由、两出口，提高传输网的可靠性和安全性。 　
　
　　四、组网模式 　
　
　　一个现代化的矿井，其通信系统必须做到行政、调度通信相互补充，有线、无线通信手段相配套，以应急通信作保证，这样才有较大的发展空间。只有这样，通信网才既能保证煤炭生产、安全、经营及人们生活的需要，又能实现在紧急情况下的通信保障，才能为向下一代网络的演进打下基础。所以，新的煤矿通信网将是集安全性、管理性、扩展性、生存性于一身的网络。没有这样一个网络支撑，通信很难保证煤矿安全生产的正常进行，很难适应煤矿发展的需要。下图1 是煤炭网的具体组网模式。 　
　
　　根据多年现场通信管理经验，煤炭网组网模式所示，一台行政交换机、一台生产调度交换机、一台洗煤厂专用调度交换机（有些矿井没有独立的洗煤厂，故不设此交换机），再配备一些井下有线、无线通信系统即构成了理想的煤矿通信网。 　
　
　　（一）行政通信系统 　
　
　　该系统主要为矿井生产、经营等管理和人们生活提供通信保障，行政通信系统在煤矿通信网中占主导地位。特别是市场经济时代，煤矿通信要向可运营的方向迈进，也就是说行政通信不仅满足电话能打的现状，而要站在大通信、可运营的高度，重点考虑设备运行可靠性、增值业务开发能力、综合计费能力以及汇接能力等，不断满足煤矿通信走向市场的需要。
　　
　　行政交换机的选型一般在整个矿区通信发展规划的引导下进行，不提倡各个矿井各行其是，以免造成矿区通信网上设备型号多、组网困难、开展增值业务受限等问题。作为矿务局通信专网，其网络结构应该是“中心局带远端模块”的组网模式最为合理，这属矿区通信专网的组网方式的问题，在此不再多涉及。 　　

　　（二）生产调度通信系统 　
　
　　该系统是煤矿安全生产管理中的重要手段之一，在煤炭生产中发挥着非常重要的作用。在地面，它是行政通信系统不可缺少的重要补充部分，因为煤矿生产规程中规定，在地面如绞车房、中央变电站等重点部位要安装行政、生产两套通信设备，保证在一个系统出现故障，另一个系统能满足生产的需要。在井下，生产调度通信系统则是主要的通信手段，井下各生产环节的信息主要通过该系统来传递。对生产调度通信系统的要求主要是运行可靠。就目前看，在系统中开展增值业务、安装计费系统的必要性还不大。 　
　
　　（三）洗煤调度通信系统 　
　
　　洗煤厂生产环节多、系统复杂，在煤矿的经营中处于非常重要的地位。由于它与井下生产联系不十分紧密，所以在考虑组网模式时，洗煤厂应该独自建一套调度通信系统，供厂内生产调度指挥用。该调度机必须与矿井行政、生产两通信系统实现NO.1信令组网。 　
　
　　（四）计算机、安全监测、监控系统 　
　
　　矿井计算机、安全监测、监控系统等配套的系统种类较多，传输信号制式各异。系统内的各种信息要及时地传递到矿井主调度室，同时部分信息要进入生产调度通信系统供有关部门掌握，所以要求生产调度通信系统要有各种可扩展的接口，能够与各系统联网。
　　
　　（五）井下有线、无线通信系统 　
　
　　1.井下无线通信系统 　
　
　　作为生产管理人员、电机车司机、皮带维护工和其它流动人员的主要通信手段，井下无线通信系统保证了这些人员能够与生产调度室及时取得联系。它具有安装快捷，能在较短时间内形成局部移动通信系统的特点。系统能与矿井行政、生产通信系统实现组网，特别是当井下发生紧急情况时，可为井下提供能及时与地面联系的工具，对抢险的组织非常有帮助。井下无线通信系统作为生产调度通信系统的补充在矿井生产安全等方面起重要作用，但目前国内非常成熟的产品还不是很多。 　
　
　　2.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。但对于井型规模不大，经济等条件又有限的单位，载波电话仍不失为一种投资小、见效快、又能解决问题的有效办法。 　
　
　　3.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了关键作用。扩音电话的使用将提高采煤工作面工人的工作效率，减少事故发生。 　
　
　　4.个人应急通信系统 　
　
　　有代表的产品包括井下人员跟踪系统、紧急通信系统（井下BP机）等，这些产品主要用于生产管理人员、矿山救护队、井筒抢修、斜井人车等流动性大以及工作性质较重要的个人使用，尤其适用于井下事故的抢险，是煤矿通信系统应该必备的辅助通信手段。但目前由于系统造价较高，大量普及还有一定的困难。 　
　
　　五、几个注意问题 　
　
　　（一）矿井通信网的建设必须满足矿区通信发展规划，在矿务局主管部门引导下进行。 　
　
　　（二）行政交换机与矿区行政通信专网组网主要采用NO.7信令，尽量不用NO.1 信令，生产调度组网主要用NO.1信令，有条件也可采用NO.7信令，不采用环路中继组网。 　
　
　　（三）大力采用光纤传输方式。除矿井周边地形环境以及与专网汇接局间的路由非常不利于杆路的架设外，矿井行政交换机与专网汇接局间应主要采用光纤传输方式。因为光纤通信有频带宽、信号容量大、传输质量高、保密性好、可靠性高、对杆路要求低等很多优点。随着矿区计算机广域网、有线电视网的逐步建设，利用通信光缆形成话音、数据、图像三网同缆不同芯甚至同芯“三网合一”已经成为矿区信息化建设的首选，可以说光缆的综合利用性非常强。 　
　
　　（四）新机房的建筑面积要适当调整。在设计行政通信总机房、蓄电池室、配线架室等房间时，面积要尽量缩小，以最大限度减少投资。相反，根据现在系统多为计算机控制、且朝着值班人员一职多能、集中维护的方向发展等特点，要适当加大程控机维护终端室的面积，有条件的要为计费系统单独设计出房间。可以不考虑设专用的114值班室（因为全矿区统一查号已是必然）。同时注意通信设备与计算机网络设备机房的和谐，程控机房与蓄电池室、电力室、配线架室、传输室的和谐，便于实现集中管理、集中维护。 　
　
　　（五）一般矿井自建的职工住宅离主生产区域较远，而在宅区居住的煤矿主要管理者的家中必须安装煤矿电话，一般情况下可以直接敷设通信电缆解决。但如果距离超过2公里，电话容量在500门以上时，要考虑在住宅区安装无人值守的远端模块，宅区电话从远端模块放出，这样才经济合理。 　
　
　　（六）强调接地系统的完备。由于很多矿井处在落雷区，其通信网必须具备良好的接地系统，推荐采用联合接地方式，接地电阻要在1Ω以下（有特殊要求的设备除外），每年春秋两季要进行接地电阻的测试，同时重点检查各个接地端子、接地引下线的完好情况。 　
　
　　（七）有可靠的备用电源系统作保证。虽然煤矿的电力系统都有很可靠的保证，但由于煤矿生产的特殊性，煤矿的通信任何时候都不能中断。一旦矿井动力电源中断，通信的备用电源必须对本系统内的所有设备实现不间断的投入，且供电时间不小于8小时，为矿井抢险提供保障。 　
　
　　（八）不需购置价值高且利用率低的备品备件、仪器仪表，一般由矿务局通信主管部门统一配备。井下通信系统要以建立全系统的本质安全型为目标，设备要选用本安型设备，不采用隔爆通信设备。 　
　
　　（九）生产调度通信系统建设的重点是要发挥生产调度员的指挥作用，必须实现调度员能随时与任何一个通信系统内的任何一部电话（包括扩音电话、移动电话等）建立联系，不受被叫摘机、占线等限制，并可以随时与上级调度建立联系。 　
　
　　由于通信业务技术的需求是逐步增长的，建设资金的积累亦是逐步形成的，特别是矿井经营成本很高，难有大量资金用于通信系统的建设。所以对于老矿井的通信改造，必须在原有网络的基础上进行。因此在着眼于技术进步的前提下，应尽量挖掘现有设备的能力，充分利用现有通信设施。 　
　
　　总之，要根据通信业务发展的实际需要和现有的技术经济条件来确定建设规模、容量和采用先进的适用技术装备和技术措施，扎扎实实地按照现代通信网的要求，经济合理、分期分批地改造矿井通信系统。