摘要：结合里彦煤矿井下通信系统的现状，提出了一种煤矿井下灾防告警系统的设计方案，详细介绍了该系统的各组成部分的工作原理、功能及实现方式，并以井下出现瓦斯、水害事故为例对该系统的工作流程进行了说明。该系统基于数字广播扩音技术，以工业以太网为传输介质，可根据报警信息向井下各个生产地点发出相应的预案告警信息，并可实现实时语音通话，为矿井抢险救灾提供了可靠的技术保障。
关键词：矿井；灾防告警；抢险救援；广播；工业以太网
煤矿井下条件恶劣，巷道布置错综复杂，作业地点分散，人员流动性大，且煤矿企业瓦斯、煤尘、水、火、冲击地压等突发性自然灾害事故较多，危害性大，波及范围广。如采取及时、正确的撤离、抢救措施，可最大限度地减少人员、财产损失，降低灾害影响。反之，若抢救不及时，贻误时机，会使损失或伤亡事故扩大，而产生的次生危害不亚于灾害的直接影响。目前，当出现重大事故、需要人员紧急撤离时，地面人员多以电话拨号或手机呼叫方式通知现场人员撤离危险区域。但由于矿山企业的特点，不可能每名井下员工附近都有固定电话或人手一部移动通信工具，因而会造成部分地点的部分人员得不到撤离通知，贻误脱险时机，或得不到正确撤离、避险的指挥引导而发生意外。本文结合里彦煤矿目前井下广播系统的实际运行情况，设计完成了一套井下灾防告警系统。
1系统基本方案
里彦煤矿地处济宁煤田，井深为235m，目前具有完整的井下工业光纤环网，其井下具有中央变电所、十五煤变电所、翻罐笼变电站、七采绞车房、七采泵房、九采变电所、四采变电所等工作区域，为建设煤矿井下灾防告警系统提供了一个网络传输平台。该系统利用数字广播技术，将有关数字音频传递至各个工作面，通过矿井的主服务器将各种报警信息联网，通过控制终端触发CTI服务器，从而将音频服务器中已经录制好的数字音频信号传送至井下各个工作面，根据报警信息分别发出各种具有针对性的预案告警信息，并可进行语音实时通话。
2 系统构成
煤矿井下灾防告警系统主要由地面系统管控部分、传输部分、远端矿用扩音装置部分组成：
2.1 地面系统管控部分
地面系统管控部分由音源和周边控制设备组成，主要包括音频服务器、多功能网络终端和工作站。
2.1.1 音频服务器
音频服务器是以太网数字广播系统的控制中心，主要完成终端管理、音频管理等管理功能，为各多功能网络终端、工作站提供数据交接服务，为各网络终端提供定时播放和实时广播控制服务。根据音频服务器的调度，对即将传输到各远端矿用扩音装置的音频流数据进行非压缩数字音频数据处理，保证音频服务器以CD质量的高比特率与远端矿用扩音装置进行数据同步，实时处理节目信号。
2.1.2 多功能网络终端
多功能网络终端主要实现网络资源、网络电台转播、资源转换、音频实时采播功能，可将音频（如卡座、CD、mp3等）采集并转换成数字节目或实时传输，方便重复利用和实时使用。音频实时采播软件可直接将录音卡座、CD机、mp3、收音机、话筒等模拟音频信号实时采集直播到各网络终端。
2.1.3 工作站
工作站具有在以太网上对煤矿井下灾防告警系统进行直播的功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过工作站，各级领导、工作人员可在以太网上直接讲话，也可以单独对部分区域讲话，直接在网上选择和屏蔽播放区域，操作简便，无需人工干预。
地面系统管控部分设备放置在计算机网络机房内。广播用麦克风放置在调度指挥中心，地面人员可随时拿起麦克风对井下进行喊话广播。正常情况下，可在网络机房内通过音频服务器和网络广播软件向井下现场播放背景音乐或新闻、宣传报道等。紧急情况下使用麦克风时将自动中断背景音频信号的播放而播发语音喊话广播。
煤矿井下灾防告警系统软件具备多音源同时传输、定点广播（对点广播）、编组广播（同功能组别广播）等功能。
2.2 传输部分
系统的传输部分包括两方面内容：（1） 工业以太网平台的数字传输。该部分利用TCP/IP技术，将压缩后的音频信号以压缩打包方式通过光纤传至井下以太网交换机。（2） 网络广播终端。网络广播终端具有IP地址，能够处理高速网络信号，其采用硬件音频解码，具有自动纠错功能，能够高保真还原的音频信号，且具有CD音质。在以太网络范围内，任意接入网络广播终端即可连入本地广播（本地音源、功放）进行功能扩展。网络广播终端通过专用的通信电缆将广播信号传送给远端矿用扩音装置，对语音信号放大后发送出去。音频广播半径可根据需要相应提高喇叭的功率来增大广播范围，一般功率为20 W的喇叭，其扩播半径可达100 m。
今后可根据现场情况将网络广播终端随工作地点延伸，传输介质选用光缆时，其延伸距离不受任何条件限制。
2.3 矿用扩音装置
在各个地点周围或主要途径场所设置一套远端矿用扩音装置，用于向周边发送放大后的语音信号。该装置可采用就地取电+后备电源逆变的方式进行供电，以保证动力电停电后后备电源能够逆变投入，确保装置不间断工作。为便于远程区域广播控制，可安设多台网络广播终端，每套远端矿用扩音装置根据地点的不同可并接在不同的网络广播终端上。由于每台网络广播终端为一个广播控制区域，从而将重点防范区域有机地分成多个广播控制区域。
3 系统工作流程
以井下出现瓦斯事故为例对系统工作流程进行简单说明。若井下16705皮带顺槽出现瓦斯超限报警事故，安全监控上位机显示16705皮带顺槽瓦斯报警，通过应急平台管理软件触发井下灾防告警系统，系统向16705皮带巷所在防区的网络广播终端发出报警信号，同时，调度员通过话筒指挥井下作业人员按照瓦斯超限应急预案规定的撤退路线撤离到三采区轨道巷安全地点。
结语
介绍的煤矿井下灾防告警系统与矿井安全紧急处理预案结合，在正常生产情况下，用于井下播放安全语音，对职工安全教育。2013年02月22日，在里彦煤矿17702中顺突水事件中，通过井下灾防告警系统对井下作业人员紧急撤离和抢险救灾提供具有针对性的语音提示信息，从而避免了人员伤亡和减少了灾害的影响，增强里彦煤矿井下抗灾救灾能力，提升了矿井管理水平，增强了矿井处理突发事件的应急救援能力。
参考文献
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论文作者:石宏杰1,杨建新2,赵国安3
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：井下论文; 终端论文; 系统论文; 音频论文; 煤矿论文; 网络论文; 信号论文; 《基层建设》2017年第14期论文;