一种实现井下矿可靠通讯和给养的装置.pdf

一种实现井下可靠通讯和给养的装置，在复合外管内装有五根内管：供电通信管道，排风管道，给养管道，灭火/灭尘管道，排水管道，每条管道上都配有三通接头，五根内管间装填复合填充材料，在每段管道上设有一个救生舱，舱门上装有应急灯和救生信号处理模块。并部署双光纤环网、无线MESH节点、不间断供电系统；在救生舱内有VOIP电话以及给养管道阀门，舱门上挂有扳手，当事故发生时，井下人员可以利用扳手就近打开箱用阀门进行自救，救生舱门打开时舱盖所处地的标号会传到监控中心，也可以通过VOIP电话与监控中心联络，进行紧急救援。该装置以及通讯系统的实施，除可以快速进行井下事故救援外，还为井下各种监控系统和生产调度系统打下基础。

1.  一种实现井下可靠通讯和给养的装置，其特征是：在复合外管(9)内装有五根内管，五根内管分别是：供电通信管道(3)，排风管道(4)，给养管道(5)，灭火/灭尘管道(6)，排水管道(7)，每条管道上都配有三通接头，五根内管之间装填复合填充材料(8)，在每段管道上设有一个救生舱，舱门上装有应急灯(1)和救生信号处理模块(2)，救生舱上方有网络节点位置的标号(10)。

一种实现井下矿可靠通讯和给养的装置
技术领域
本实用新型涉及一种矿山设备，具体说涉及一种井下矿通信、紧急救援的装置。
背景技术
国家安监总局等七部委相关文件精神要求各井下矿铺设给养管道和通讯系统。目前，我国矿井下铺设的一些管道用途单一或者根本没有铺设给养管道，通信基本上全靠有线方式传输。井下无线通讯多为“一呼百应”的单功对讲系统，不能用于数据传输。近几年来地面通信得到迅猛发展及完善，地面通信网正在向集语音、图像和数据传输“三网合一”的综合信息网方向发展。受各种条件的制约，实现井下通讯有效部署的矿井很少，目前没有一个统一的井下通讯平台能够同时传输数据、语音和视频，对矿井下生产调度指挥、安全管理等造成诸多不便。
发明内容
针对现有井下矿通信、紧急救援的装置存在的缺陷，本案提供一种可以方便的为井下矿的排风、排水、瓦斯监测、提升、生产调度、视频监控等多种系统提供网络接口，部署无线通讯系统，实现井下固定电话或移动电话的语音通信以及井下与地面通讯的一种实现井下可靠通讯和给养的装置。
解决上述技术问题所采取的具体技术措施是：一种实现井下可靠通讯和给养的装置，其特征是：在复合外管(9)内装有五根内管，五根内管分别是：供电通信管道(3)，排风管道(4)，给养管道(5)，灭火/灭尘管道(6)，排水管道(7)，每条管道上都配有三通接头，五根内管间装填复合填充材料(8)，在每段管道上设有一个救生舱，救生舱上方有网络节点标号(10)，舱门上装有应急灯(1)和救生信号处理模块(2)。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种可以方便的为井下矿的排风、排水、瓦斯监测、提升、生产调度、视频监控等多种系统提供网络接口，部署无线通讯系统，实现井下固定电话或移动电话的语音通信以及井下与地面通讯的一种实现井下可靠通讯和给养的装置。为井下矿实现了“生命线”的架设。进一步提升矿井下安全管理水平，促进安全生产，同时为井下灾难发生后抢险救灾工作的及时通讯与给养输送创造了有利条件
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是通信网络拓扑图。
图4是WIFI语音通讯网络示意图。
具体实施方式
一种实现井下可靠通讯和给养的装置，如图1所示，采用五根直径Φ20的不锈钢管作为内管，分别用作供电、通信管道3，排风管道4，给养管道5，灭火/灭尘管道6，排水管道7，每条管道上都配有三通接头。五根内管由8硬度适中、绝缘、阻燃的复合填充材料均匀隔离，并由复合填充材料8包裹，最后由复合外管9包裹紧箍形成一段适用于井下的复合管道，每段管道长度根据现场情况自定，复合管道随着采掘面的延伸而延长。在每段管道内都有一个救生舱，舱门上有应急灯1和救生信号处理模块2。当井下发生塌方时，遇险工人可以打开附近的救生舱门，通过管道内救生舱中的网络电话与控制中心联络并打开舱内相应的给养管路、排水和灭火/灭尘等管路上的阀门进行自救。当救生舱门打开时挂于阀门上的应急灯1点亮，同时救生信号处理模块2将该救生舱所处管道网络节点标号10通过通信网络上传控制中心，可以使地面快速确定事故发生地点。井下通信网络对井下救援至关重要，复合管道的应用更好的保证了井下通讯线路的可靠性。在供电、通信管道3中铺设光纤以及防爆不间断电源，并在救生舱内配置光纤接口设备以及VOIP网络电话。依据通讯可靠性的设计原则本案采用先进的双环自愈光纤网络结合井下无线全覆盖网络的冗余设计方式，环网技术通过把设备环形相连，提供一定链路冗余，具有很强的单点故障自愈能力。光纤网络结构采用相对较新的环网技术RPR(Resilent PacketRing，弹性分组环)，单纤链路速率一般在10Gb/s左右，通过空间重利用技术和插入缓冲技术解决了RPR对硬件、软件在速度上的性能要求，实现数据的快速转发。为避免环网因其固有拓扑而导致一些缺点，对于多断点故障难以提供故障保护和及时回复，在光纤网络基础上增加了无线MESH网络覆盖，构成可靠的井下双光纤+无线MESH通信网络。无线MESH设备挂接于光纤环网的多个节点上，每个无线MESH设备相互桥接的同时还对井下工作面进行无线覆盖。当光纤环网出现多点故障时，无线MESH网络依靠其健壮性和多跳性利用其自身的路游及桥接功能，自动弥补光纤断点。光纤+MESH无线网将井下有线/无线网络与井上企业局域网连接起来，能实现在井下任何地方任何时候都可以接入网络。既满足了井下的安全、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通信需求。本案设计的网络可以方便的为井下矿的排风、排水、瓦斯监测、提升、生产调度、视频监控等多种系统提供网络接口，网络拓扑示意图如图3。在井下巷道的复合管道中敷设复合管道，在管道内敷设双光纤环网，环网由光纤接入点和多段单模矿用光纤构成。其中一个光纤接入节点连接矿井中继网关，矿井中继网关再与地面企业局域网相连。在与矿井中继网关相连的企业局域网中选择一台交换机放置在监控调度中心，作为井上/井下通讯专用交换机。视频监控摄像头、自动化控制用传感器等数据经过井下光纤网络接入节点和矿井中继网关后经过地上监控中心专用交换机进入各自装有监控系统的计算机。井下VOIP网络电话经过井下光纤网络接入节点和矿井中继网关后经过地上监控中心专用交换机进入网络语音网关IP-pbx，通过地面公话网络经程控交换机进入汇接局，汇接局根据呼叫的号码分配信道并汇接到固定电话或移动电话。在井下部署的无线通讯系统，可实现井下固定电话或移动电话的语音通信以及井下与地面通讯，网络结构如图4所示。在井下每个光纤接入点设备上都挂接无线MESH设备，该设备还有802.11G的无线覆盖部件和802.11a的桥接部件。WI-FI电话通过802.11G的无线覆盖设备在经井下光纤接入点后同井下VOIP网络电话的通话原理一样可以与地面任意电话通话，同时也可实现井下WI-FI手机之间，WI-FI手机与井下VOPI网络电话之间的通讯。
选择的井下用光纤节点设备，各网络接口设备，无线MESH设备，光纤，VOIP电话，WIFI手机及各种管材等均要符合本质安全标准.并符合如下相关标准：
密闭性防护等级：IP68；
阻燃防护等级：UL94V0；
防物理冲击等级：IK10；
防腐等级：加强级≥8；
防爆等级：ib GB3836.4限制点火源的能量Zone1，Zone2。
每个井下矿通常都有主井，副井和风井，主井运产品，副井运人和运输辅助材料，风井则负责通风供氧并冲淡瓦斯等有害气体。与这3口井对应的有3条主要巷道而且这3条巷道必然是要互相贯通的。我们采用口径足够大的金属管道作为内衬，耐腐、耐高温、阻燃非屏蔽材料作为外管的复合管材逐节相连，沿矿山副井、风井不断向矿井纵深延伸的方式，同时与采矿作业齐头并进，挖到什么地方就铺设到什么地方，它的一端通达采场工作面，另一端直通井口救险现场指挥部。复合管中穿过的功能性管线配合要紧凑、顺畅，不能有长久摩擦损坏和打结的现象。凡在井巷中遇弯道，应使所有拐角保持弧度，避免接近“直角弯”。