煤礦作為高危行業之一,安全生產始終是頭等大事。因煤礦井下作業深入地表內層,地質及地層結構相對復雜,而且環境潮濕溫熱、空氣質量惡劣,由此非常容易發生安全事故,發生事故時搶險救災工作的展開也較為困難。因此,對井下作業的視頻監控是煤礦安全生產的一個重要環節。而采煤機作為煤礦井下的重要設備之一,運行在礦井最深處的綜采面上,是采煤系統的機頭部分,它的運行狀況正常與否直接影響著整個煤礦的安全、經濟效益。對采煤機的運行狀態進行實時監控、實時顯示并及時對故障進行診斷和預報,及時掌握采煤機的運行狀態,隨時發現采煤機的故障點以便對采煤機進行快速維護,根據運行情況對采煤機進行實時調節,使采煤機經常處于最佳運行狀態。
實現采煤機的可靠遠程監控,建立一個統一的通信平臺是采煤機可靠遠程監控的重要內容,對于底層監控網絡,尤其是綜采工作面的通信網絡,如何構架以及應該采用什么樣的技術實現統一的通信平臺,則成為煤礦信息化發展和實踐中急需解決的問題。煤礦井下無線通信的主要方式有動力載波通信,感應通信。漏泄通信、中頻通信等,但這些方式存在抗干擾能力差、傳輸距離短、使用范圍局限性大,針對目前井下無線通信存在的問題和不足,提出了將Strix無線Mesh網狀網技術應用于煤礦井下工作面,并且于巷道有線傳輸相結合的井下通信方式
在煤礦井下,綜采工作面的通信結構往往采用現場總線結構,但這種有線通信系統存在許多不足:其一,隨著煤炭開采,通過液壓支架的移架、推溜,工作面的三機位置不斷循環推進,設備之間的相互位置發生變化,相應工作面空間的形狀也在不斷變化,有線傳輸的方式很難適應這種不斷移動變化的工作現場,各種因素造成傳輸電纜損壞現象時有發生,其二,各個系統采用的現場總線標準不同,而各個系統的監測參數是相互關聯的,不能進行信息融合,所以,在工作面采用無線Mesh網狀網通信技術能更好的解決這些問題
Strix Mesh網狀網具有自動組網、自動配置、自動調節性能、自動修復故障的能力,保證了在任意地點下的快速組網和靈活遷移,可同時為無線數據、語音和視頻應用提供無線通道,特別適合井下這種復雜環境下的通信需求。
Strix無線Mesh網狀網設備支持15跳的級聯組網,10跳后能達到10M以上的高帶寬,在環境惡劣的采面、掘進巷道、采掘巷道可以實現全無線的部署,同時實現無線"網格網",任何單點的故障均不影響系統的整體工作。使系統的可靠性、便捷性、移動性大幅增強。
如上圖中所示,在主巷道采用了"無線/光纖互為備份"技術,分站之間可以以光纖環網通信為主鏈路,在光纖鏈路中斷后,自動切換到Strix無線Mesh網狀網的備份鏈路,進一步提高了系統的冗災性能。在采區和掘進面采用Strix無線Mesh網狀網設備,通過多跳的方式,實現整個巷道的無線全覆蓋,并且整條鏈路不存在單點故障,保障足夠的冗余量,如下圖所示:
采煤機在截割煤的同時沿著工作面方向做進給運動,Strix Mesh網狀網技術支持節點間的高速移動和快速切換,移動Mesh節點通過Strix私有協議處理切換/漫游,通過在移動車輛上架設Strix Mesh網狀網節點和全向天線,即可在固定的多個Strix Mesh網狀網節點之間進行高速移動和切換。目前的實際測試表明,移動車載的移動速度可高達300km/h,車載Mesh節點與固定Mesh節點之間的每次切換可在毫秒級完成。在平朔井下實際安裝和測試的效果如下圖所示:
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