煤礦調(diào)度系統(tǒng)

概述

煤矿、石油、化工厂、钢铁厂等企业生产节奏快，工艺流程复杂，由于煤矿特殊的工作条件，每年煤矿行业事故频发，因通知不及时、安全措施不到位、贻误脱险时机造成的损失及危害非常大。安全事故一直是影响行业发展及威胁工作人员安全的重要因素，因此，建立完善的应急广播通信联络系统对推动矿山信息化建设及保障安全生产具有非常重要的作用。

定义与功能

科能煤矿调度系统是一种 智能化的综合通信平台 ，旨在全面提升煤矿企业的安全生产管理水平。该系统不仅实现了井上井下的实时语音通信，还整合了视频监控和应急广播等功能，为日常生产和紧急情况下的指挥调度提供了强有力的支持。其核心优势在于能够将多种通信方式无缝衔接，形成一个全面覆盖、高效协同的通信网络，从而显著提高煤矿的安全管理和生产效率。
煤矿广播对讲调度系统是一种专为煤矿环境设计的通信系统，旨在实现安全播报、调度指挥、安全监测、公共语音等功能。这种系统通常基于IP网络或SIP协议，能够在井下提供稳定的通信覆盖，支持多点广播、对讲通话、紧急报警等多种通信方式。系统的设计考虑了煤矿的特殊环境要求，如防爆、防尘、耐高温等，确保在恶劣条件下也能可靠运行。

系统组成

煤矿调度系统是一个复杂的通信网络，由多个关键组件构成，以确保系统的高效运作和可靠性。这些组件主要包括：

1. 调度主机 ：作为系统的核心，负责处理所有的呼叫、交换和调度功能。它通常采用模块化设计，可根据需求灵活配置分机数量和中继数量。调度主机还具备强大的处理能力，能够同时支持多达1792路的通信通道。
2. 安全耦合器 ：这是连接调度主机和井下防爆电话机的重要设备。它的主要作用是：

• 隔离干扰信号
• 防止线路过压和过流
• 确保井下通信设备的安全运行

3. 调度台 ：它是调度员的操作界面，通常配备有:

• 大尺寸LED液晶屏
• 工业级电容屏
• 触摸式界面

调度台支持多种功能，如：

• 智能通讯录
• 分组管理
• 电话转接和代接
• 多方会议通话

4. 广播设备 ：用于实现井下大面积的声音覆盖。典型的广播设备包括：

• 扩音器
• 音箱
• 功放设备

这些设备通常分布在矿井的不同区域，以便在紧急情况下能够快速传达指令。

5. 通信终端 ：包括各种类型的电话机和对讲机，它们是系统的基础组成部分，用于实现点对点的语音通信。
6. 视频监控设备 ：虽然不是传统意义上的通信终端，但在现代煤矿调度系统中扮演着越来越重要的角色。它包括摄像机、视频服务器和相关的显示设备，为调度员提供实时的视觉信息。

这些组件共同构成了一个完整、高效的煤矿调度系统，确保了井上井下之间的顺畅通信和紧急情况下的快速响应。

系统架构

网络拓扑

煤矿调度系统采用了先进的 星形网络拓扑结构 。这种结构以调度主机为核心节点，通过专用通信线路与各分支节点相连。为了提高系统的可靠性和安全性，系统特别设计了 双回路保护机制 。每个井下分机用户都配备了两条独立的通信通道，分别从不同的井筒接入，确保在单一路由发生故障时仍能维持正常的通信服务。这种冗余设计不仅符合国家标准的要求，也极大地增强了系统的抗风险能力，为煤矿的安全生产提供了坚实的通信保障。

通信协议

在煤矿调度系统的架构中，通信协议的选择至关重要。系统采用了先进的 4G+5G融合技术 ，结合了两种无线通信技术的优势，以满足不同场景下的通信需求。具体而言：

场景	使用技术	特点
日常调度	4G LTE	覆盖范围广，稳定性好
数据传输	5G NR	峰值速率高，延迟低

这种混合架构不仅提高了系统的整体性能，还能更好地适应煤矿井下复杂的地理环境和多变的工作条件，为系统的高效运行奠定了坚实基础。

核心功能

调度通信

煤矿调度系统的核心功能之一是实现井上井下的高效语音通信和指挥调度。这一功能主要通过 一号通专网方案 来实现，这是一种专门针对矿山行业需求开发的5G一站式语音和数据融合通信解决方案。
一号通专网方案基于入驻MEC（边缘计算），叠加部署UCN（统一通信网络）设备，提供完整的5GC+IMS核心网功能。这种架构使得系统能够实现 井上井下一张网 的目标，即在井上公网和井下专网之间建立无缝连接。这意味着工作人员无论身处井上还是井下，都可以使用同一张SIM卡和同一个号码，实现随时随地的高清音视频通信服务。
在实际应用中，一号通系统展现出多项创新功能：

1. 多终端融合调度 ：系统支持防爆手机、智能矿灯、智能手表等多种终端设备之间的统一指挥调度。这种多终端兼容性大大提高了矿山应对突发安全事件的沟通处置效率。
2. 高清音视频通信 ：利用5G网络的大带宽、低时延特性，系统能够提供高质量的音视频通信服务。例如，在2023年的一次演示中，中国电信榆林分公司成功实现了井上人员与井下300米深处工作人员的实时视频通话，画面清晰生动，充分展示了系统的优越性能。
3. 便捷的部署和维护 ：一号通专网采用极简5GC架构，支持EPC/IMS/5GC/NB-IoT业务全融合。这种设计使得系统能够在短时间内完成部署和开通，大幅降低了企业的建设和运维成本。

通过这些创新功能，煤矿调度系统有效解决了传统矿山通信中存在的诸多问题，如信号不稳定、设备兼容性差、维护成本高等。它不仅提高了矿山的日常生产效率，更为重要的是，为矿山安全管理提供了强有力的通信保障，有助于及时发现和处理潜在的安全隐患，最大限度地保障矿工的生命安全。

应急广播

煤矿调度系统在紧急情况下的应急广播功能是保障矿工生命安全的关键。该系统采用了先进的 IP网络技术 ，通过连接矿井十万兆承载网，实现了与井下各重点场所广播分站的高速网络连接。这种基于IP的技术不仅提高了广播的传输速度和质量，还为系统的灵活性和可扩展性奠定了基础。

在实际应用中，应急广播系统展现出了多项创新功能：

1. 一键紧急呼叫 ：系统在广播分站设置了紧急呼叫按钮，矿工可以通过简单的操作立即与地面调度室取得联系4。这项功能大大缩短了紧急情况下的反应时间，提高了救援效率。
2. 分区广播 ：系统支持对井下不同区域进行单独广播，可以根据实际情况选择对单个区域、多个区域或全部区域进行广播4。这种灵活的分区功能使得调度员能够更有针对性地发布信息，避免不必要的恐慌和混乱。 
3. 紧急语音插播 ：系统可以在任何时候中断常规广播，插入紧急语音信息。这确保了在危急时刻，重要信息能够及时传达给所有相关人员。
4. 预案自动执行 ：系统可以根据预设的应急预案，在检测到特定紧急情况时自动启动相应的广播程序4。这种自动化功能减少了人为操作错误的可能性，提高了应急响应的速度和准确性。

在操作流程方面，系统设计简洁直观：

1. 调度员通过调度台发起紧急广播
2. 选择广播区域（单个、多个或全部）
3. 通过话筒直接广播或选择预录制的紧急信息
4. 系统立即向指定区域发送广播信息
5. 广播分站接收并播放信息

整个过程快速高效，确保了紧急信息能够在最短的时间内传达给所有相关人员。
通过这些功能和操作流程，煤矿调度系统有效地提升了矿井在紧急情况下的应急响应能力和安全保障水平，为矿工的生命安全提供了更加可靠的保障。

视频监控

煤矿调度系统通过整合视频监控功能，实现了可视化的调度管理，进一步提升了系统的实用性和安全性。这种整合不仅丰富了调度员获取信息的渠道，还为决策提供了更加直观和全面的数据支持。
系统采用了先进的 流媒体大规模分发技术 和 低延迟传输技术 ，确保了视频数据的实时性和可靠性。这些技术的应用使得系统能够同时处理大量视频流，并保证画面的流畅性和及时性，为调度员提供了准确的实时信息。
在具体实现上，系统支持多种视频感知设备的接入，包括但不限于：

• 高清网络摄像机 ：安装于井下关键区域，提供清晰图像。
• 红外热成像相机 ：适用于光线不足或烟雾弥漫的环境。
• 全景摄像机 ：提供360度视角，减少监控死角。

这些多样化的视频设备确保了系统能够全面覆盖矿井内外的各种环境和场景，为调度员提供全方位的视觉信息。
系统的一个突出特点是其 智能视频识别功能 。通过融合50余种机器视觉算法，系统能够自动识别和分析视频中的关键信息。这些算法涵盖了人员行为识别、设备状态监测和工作流程审核等多个方面，大大提高了监控的智能化水平。例如：
在瓦斯抽采钻场，系统可以自动识别施工前的安全确认流程是否规范，以及开孔、收孔、封孔等工序是否符合规定。
这种智能化的视频分析不仅减轻了监控人员的工作负担，还能够及时发现潜在的安全隐患，为预防事故发生提供了有力支持。
在调度中心，系统提供了 GIS地图融合功能 。调度员可以通过电子地图直观地查看各个监控点的分布和状态，并可以直接在地图上进行操作和管理。这种可视化的方式大大提高了调度工作的效率和准确性。
通过这些技术和功能的整合，煤矿调度系统实现了真正的可视化调度，为煤矿的安全生产管理提供了强有力的支持。

安全性设计

本质安全

在煤矿调度系统的安全性设计中，本质安全是一项至关重要的考量。考虑到煤矿井下特殊的环境条件，系统的设计必须充分考虑防爆、防水等特性，以确保在极端条件下仍能保持稳定运行。
防爆设计
系统的防爆设计主要体现在以下几个方面：

1. 本质安全电路设计 ：系统采用了先进的本质安全电路设计，确保在电气设备发生故障时不会产生足以点燃爆炸性气体混合物的能量。这种设计不仅提高了系统的安全性，还有助于延长设备的使用寿命。
2. 防爆外壳 ：系统的所有井下设备均采用防爆外壳封装。这些外壳经过特殊设计和材料选择，能够承受内部爆炸产生的压力而不破裂，同时阻止火焰向外壳外部扩散。例如，防爆电话机的外壳通常采用高强度铝合金材质，表面经过特殊处理，既保证了强度又提高了防腐蚀能力。
3. 隔爆型接线盒 ：系统在电缆引入口处使用了隔爆型接线盒，进一步增强了系统的防爆性能。这些接线盒能够有效密封电缆入口，防止外界爆炸性气体进入设备内部，同时也阻止内部火花泄漏到外部环境。

防水设计
在防水设计方面，系统同样采取了多重措施：

1. 防水等级达到IP65以上 ：系统的所有井下设备都具备高度的防水能力，能够有效抵御矿井内的潮湿环境和突发的涌水情况。
2. 防水材料和工艺 ：设备外壳接缝处采用高品质防水密封胶，电缆引入口则使用防水密封圈，确保设备内部电路不受水分侵扰。
3. 防水透气膜 ：为平衡设备内外气压，防止因温差导致的内部凝露，系统在适当位置安装了防水透气膜。这种设计巧妙地解决了防水与透气的矛盾，进一步提高了设备的适应性和可靠性。

通过这些精心设计的本质安全特性，煤矿调度系统能够在严苛的井下环境中保持长期稳定运行，为煤矿的安全生产提供了坚实的通信保障。

冗余备份

在煤矿调度系统的安全性设计中，冗余备份是一项关键策略。系统采用了 双机热备 架构，确保主控设备发生故障时，备用设备能在几秒钟内自动接管，最大程度减少服务中断。此外，系统还实施了 分布式存储 技术，关键数据被复制到多个节点，提高了数据的可用性和持久性。这种多层次的冗余设计不仅符合国家相关标准，更体现了系统对安全性的高度重视，为煤矿的安全生产提供了可靠的通信保障。

应用案例

典型应用
在煤矿调度系统的实际应用中， 神华集团某大型煤矿 的案例尤为典型。该煤矿通过部署这套系统，实现了井上井下一体化的通信调度，显著提高了生产效率和安全管理水平。特别是在一次突发瓦斯泄漏事故中，系统发挥了关键作用：

1. 快速响应 ：调度中心迅速启动应急广播，通知受影响区域的矿工撤离。
2. 精准定位 ：系统结合人员定位功能，实时追踪矿工位置，指导救援行动。
3. 多方协作 ：通过高清视频通话，地面专家与井下救援队伍实时交流，制定最佳救援方案。

这次成功的应急响应充分展现了系统在危机管理中的重要作用，不仅保障了矿工生命安全，还最大限度地减少了财产损失，凸显了煤矿调度系统在提升煤矿安全生产水平方面的巨大价值。

系统优化

在煤矿调度系统的实际应用中，系统优化是一个持续的过程。通过引入 多模态语音交互技术 ，系统显著提高了在嘈杂环境下的语音识别准确率，改善了用户体验。为进一步提升调度效率，系统正逐步融入 AI技术 ，如智能外呼和虚拟人，以简化操作流程，减轻调度员工作负担。未来，系统计划与先进的 大模型技术 结合，深化数据分析和决策支持能力，推动煤矿调度向更高层次的智能化发展。
科能融合IP广播对讲调度系统，在紧急情况下，实现短时间内的全矿井语音广播；在正常的生产生活时，实现井下井上的对讲通讯。通过广播系统向井下覆盖地点下达安全指令，从而有效的指导人员的安全撤离。在煤矿生产线各环节设置工业级对讲终端，确保生产线工作人员能够进行有效直接的沟通；在井上调度中心设置可视化调度台及通讯话机作为指挥系统，对生产线对讲终端进行统一管理。