关于煤矿救援井下移动通信方案的思考

郑克非

摘要：煤矿井作为大型地下生产措施，矿井内的信息交流与安全保障是及其重要的问题。矿井不同于一般环境，因其内部干扰较多、环境闭塞，大部分通信措施在矿井内部无法发挥正常作用，故对于矿井内的通信方案需进行专项设计。

关键词：煤矿救援；井下；移动通信

1矿山救援井下通讯装备使用现状

复杂多变的灾区中，灾区电话是进入灾区小队唯一能与基地实时信息通讯的设备。矿山救护队在处理灾害事故时，进入灾区小队必须携带灾区电话，保证实时与井下基地的信息通讯，汇报灾区实时情况、救援进度，接受井下基地下达的工作任务。《矿山救护规程》中要求，每个救护中队配备2台灾区电话，每个救护小队配备1台灾区电话。

目前国内矿山救护队伍普遍使用的灾区电话为有线灾区电话即KTT9型灾区电话。可以说只要通讯线缆不损坏或折断，音频信号就可以传输。但是，KTT9型灾区电话的弊端也很突出。一是KTT9型灾区电话重量较大，每台灾区电话约14kg。矿山救护队员在救援中，本身佩戴约16kg的氧气呼吸器，同时携带各种所需救援装备，每名救护队员平均负荷重量约30kg以上。灾区电话增加了矿山救护队员携带救援装备的负担，消耗了大量的体力。二是基于有线通讯技术传输音频信号，KTT9型灾区电话的放线与收线较为繁琐，制约行进速度。在灾区长途行进与救灾中，巷道复杂曲折，有时需要转战多条巷道，灾区电话的放线与收线只由一名救护队员利用线缆轴手动完成，通讯线缆很可能打结，相互缠绕，造成通讯距离不断缩短，且影响小队整体的行进速度及救灾的进度。三是KTT9型灾区电话的前端利用约为10m有线耳麦通话，这就要求佩戴耳麦与基地实时信息汇报的灾区指挥员与携带灾区电话的救护队员之间的距离不能超过10m，在通过狭小巷道，穿过井下采煤设备、矿车、机电设备等狭小过道时，制约了指挥员与携带灾区电话救护队员的通过，极为不便，影响小队整体的行进与救援进度。

2现代通信技术在应急救援中的功能发挥

2.1数据管理

就应急通信系统而言，它侧重于点对点传输，其中主要是卫星图传、短波无线图传、微波数据传输等相关图像传输手段。假如数据传输量较小或传输距离不长，人们也能够借助短波无线图传，单兵即可利用卫星指挥车开展无线图传。

2.2监控定位

GPS和通信技术有效融合，形成了日益完善的信息化通信设施。人们主要通过地面监控设备、卫星，对相关事物、场景进行实时监控和定位。应急救援指挥部能够根据具体信息，安排人员快速准确进入危险区域，并能够借助监控定位系统随时监测他们的具体位置。救援活动中，消防救援部门要充分发挥先进通信科技的监控、定位优势，使其不伤害相关救援人员。

2.3视频通话

现代通信设备能够借助语音系统、摄像头、视频系统等，在无线网络、数据流量等支持下进行实时全面的无线视频通话。它也支持单线通话、多人同时通话。开发出这种视频通话，希望第一时间获取应急救援过程中的具体需求。发生自然灾害或安全生产事故时，消防人员能够借助视频通话系统，把现场实际情况汇报给指挥中心。后者结合灾害事故的具体情况，第一时间启动针对性的响应等级，科学调派救援队伍。

2.4指挥调度

在应急救援保障活动中，综合利用各种通信技术是开展应急救援调度指挥的重中之重。这些设施设备通常会被配置在应急救援保障车辆中。人们能够借助远程通话，逐步推动参与现场灾害事故救援队伍的实时沟通和交流。它的关键任务是，指挥中心机构借助现代通信系统的车载系统、终端设备、指挥中心系统等，针对应急救援进行针对性的调度、指挥。

2.5语音通信

应急救援活动中，人们既可以通过实时视频进行通信，也能够借助语音通信进行交流和沟通。两者比较，语音通信手段显得更加便捷，所以在进行应急救援活动的过程中，人们更多地开展即时化、立体化的语音通信。针对地理位置偏僻的区域，地面通信网络难以实现全方位覆盖，在很大程度上妨碍了应急救援活动的顺利实施。随着卫星通信技术持续进步，消防人员可以利用这些技术手段，在这些地面通信网络盲点地带开展各种语音通信活动。

3.煤矿救援井下通信方案设计

本文所提出的方案是基于WLAN与有线传输结合的内网通信方案。WLAN是指无线局域网技术，通过煤矿井内WLAN基站的建设，实现工作区域内的信号覆盖，从而达到数据传输的目的。同时地上与地下部分的信息交换采用有线的方式进行，无线方式为保障措施，能够确保不同环境下的使用需求。在矿井环境下，通过对工作区域规划和内部环境的考察，进行WLAN发射基站与中转基站的安装工作。当前WLAN技术频段分为2.4G与5G两种形式，其工作频率不同，特性不同。2.4G频率在复杂环境下能够实现信号穿墙和狭窄空间传输，5G频率有着更快、更稳定的传输效率与速度。所有频率下均能实现数据的高速双向交互。地下选取一便于安装位置安装地下数据中转基站，通过可靠方式利用有线形式建立与地上的联系，地上部分根据实际需要灵活选取有线或无线方式进行数据收发。使用者通过手持终端与WLAN网络相连的形式实现通信。

WLAN技在煤矿井中应用的方案属创新设计，当前WLAN技术大都应用于民用设备中，在理论上通过中转基站的形式能够实现远距离的无损传输，但当空间过大、传输距离过长时，能否进行可靠传输缺少相关实际应用案例，也无法进行论证。此外对于煤矿井中电力供应不稳定的问题，WLAN技术应用并无针对性解决方案。此外在实际应用中，若采用WLAN加密的方式，则设备和基站的互相连接与认证便捷性将会下降，但不采用加密的形式数据安全无法保障，也无法进行点对点的通信，对于保密数据通信也并不适用。

4.救援通信发展趋势

无线通信和有线通信融合，要求制式上能够整合矿井有线通信、无线通信、广播等系统，支持手机、固话、IP电话、4G/5G/WiFi终端、会话初始协议、广播终端等设备的接入，业务上能够实现数据、语音、视频等媒体的多制式融合通信。②无线通信内部融合。不同应用场景对通信的要求各不相同，如对井下环境的感知需大量传感器接入，这时用5GNR模组就不是很合适，不仅体积大、成本高，而且功耗大，难以现场实施，而短距离无线通信技术（如ZigBee，UWB等）就比较合适。③无线通信系统和其他系统的融合（多系统融合）。提供丰富的对接接口，可对接安全监测、风门监测控制和应急救援等系统，满足井上下人、机、环之间的快速信息传输与通信，辅助矿井安全生产与决策管理。无线通信系统作为矿井通信联络装备的主要组成部分，实现和其他系统的融合是必然趋势，除满足双向语音通信需求外，实现移动数据上传和指令有效下达。

结束语

煤矿救援井内的移动通信保障对于安全生产与有序开采有着重要意义，当前煤矿井移动通信方式多样，不同通信方式有着不同的适用范围与应用场景。由于煤矿井特殊的环境，对于煤矿井内的通信有着抗干扰、抗灾变的重要需求，当前应用较多的基于CDMA与PHS技术通过透地通信方式实现移动通信需求的方案并不完善，仍具有较多的可优化空间。

参考文献

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