遼寧郵電規劃設計院****
日期：2023年12月
目錄第一章專案概述 1
1.1 專案背景 1
1.2 必要性 1
1.3 建設原則 2
第二章建設方案 4
2.1 系統概述 4
2.2 拓撲結構 4
2.3 系統功能 4
2.3.1 礦帽 4
2.3.2 呼叫中心 6
2.4 功能展望 6
第三章設計方案 8
3.1 系統組成 8
3.2 結構工藝 9
3.3 技術特點 9
3.4 工作計畫安排 10
第四章資金預算 12
第五章商務方案 13
隨著經濟的發展，刺激國家對各種礦業資源的巨大需要，所有地下的資源開採都涉及到井下作業。近幾年來，井下礦難事故屢屢發生，造成了巨大的人員與財產損失。國家也對礦井通訊系統的重視程度逐年增加，提倡通過自主創新和整合創新的模式推動礦井重大災害防治關鍵技術的研究，堅持以人為本，提高質量，建設高產高效的現代化礦井，將礦井的安全高效作業提高到了新的高度。
而在礦井的應急保障系統中安全排程與應急通訊保障是首先需要解決的問題。隨著礦下裝置的現代化程度不斷提高，對井下與地面的通訊聯絡手段的要求也在不斷的提高。及時、準確的獲取井下人員資訊，並保持與井下人員的聯絡以保證高效的指揮排程，對安全生產來說極為重要。
這使得礦山對井下工作人員及其他移動目標進行安全和科學的管理提出了更加精確的需求。當遇到礦井突發事故時，對井下人員的搶救缺乏精確的可靠的實時資訊。搶險救災安全救護的效率仍然不高，效果不理想，造成救援難度增大，指揮中心缺乏準確的資訊作出準確快速的救援方案，不利於事故搶險。
基於上述情況，一種能夠便於管理日常作業管理與應急救援的通訊迫切需要被應用於礦井的開採中。
礦井通訊聯絡系統是礦井安全避險「六大系統」之一，在礦井安全生產排程、安全避險和應急救援中發揮著重要作用。礦井通訊系統包括礦用排程通訊系統、礦井移動通訊系統、礦井廣播通訊系統、礦井救災通訊系統等。 不同的通訊系統在礦井的執行中發揮這不同的作用。
常見的礦井通訊系統有如下幾種：
1、 固定有線**通訊系統
此種系統被認為是礦井下最可靠的通訊手段，只要**不壞、電纜不斷的情況下，系統即可正常工作，在生產排程和緊急避險和應急救援工作中發揮著重要作用。但是由於礦下作業面較大，存在使用不方便、不能滿足礦井下移動工作等問題。井下作業人員在使用時需要行走較遠的距離。
特別是當發生緊急情況是，地面的排程人員不能及時通知井下作業人員，井下作業人員也不能及時將險情向指揮中心報告。
2、 礦井廣播通訊系統
礦井廣播通訊系統一般採用喇叭和顯示屏等手段通知井下作業人員排程資訊，在發生緊急情況時可以通知井下人員提前做好避險等保護措施。但是此種手段僅能進行資訊的單向廣播，井下人員無法將井下的實時資訊反饋給指揮中心，只能被動接受指揮中心的排程指令。
3、 礦井移動通訊系統
井下移動通訊系統具有通訊及時、便捷等優點、提高井下流動人員通訊的及時性，為及時下達排程指令、溝通生產資訊、通報安全隱患、事故撤人和救援提供通訊手段，促進安全生產，提高生產效率，是有線**通訊的很好的一種重要補充形式，並且能在發上危險情況時，指揮中心直接下發避險指令，協助人員撤離。井下人員可以快速的將準確情況反饋給指揮中心。
4、 礦井應急通訊系統
礦井應急通訊系統主要用於事故報警、人員撤離、被困人員通訊聯絡、搶險救災、臨時施工等。應急通訊系統主要指揮被困人員緊急避險（地面向井下通訊），還要了解被困人員的位置、人數、現狀等資訊。需要在礦井下避難室內設計發射機和天線，實現避難室雙向通訊。
通過以上的分析可以看出，基於無線通訊的井下通訊解決方案在安全生產排程、緊急情況避險、資訊反饋等方面有著特有的優勢。本專案正是基於此種考慮，設計適用於井下通訊的聯絡系統，用於解決井下作業的生產排程、緊急避險、資訊反饋等問題。
1、 穩定性要求
系統應具有較強的抗干擾能力，能夠適應礦井下複雜的電磁環境，能夠通過在井下建立穩定的資料通訊鏈，保證語音頻號的穩定傳輸。實現井下作業面的無死角、全區域無線網路覆蓋。在緊急情況下，部分基站損壞的情況下，依舊能夠建立通訊連線。
2、 系統頻寬要求
本系統通過井下wifi訊號與指揮中心建立通訊連線，應充分保證通訊通道暢通，能夠容納足夠多的在網裝置同時進行語音通話。網路延時應保證語音通話的最低要求，保證通話質量與通話的實時性。
3、 系統功耗要求
終端裝置應能夠滿足井下作業的工作時間並留有富裕續航時間。裝置的待機時間應能夠保證工作時間內的全程待機，並保證語音通話時間滿足生產需要。
4、 人性化要求
終端裝置應具有佩戴舒適、操作便捷、無需過多設定即可使用的特點，最大程度上簡化操作步驟，通過簡單的按鍵操作即可進行對話。保證對使用人員進行簡單培訓後，即可馬上投入使用。裝置結構應充分考慮井下工作環境特點，能夠適應井下的複雜環境，應具有較強的實用、耐用性並且充電方便。
5、 靈活行要求
終端裝置的使用應不影響井下作業工作，能夠使佩戴人員便捷的進行語音通訊，設有一鍵呼叫指揮中心功能，裝置輕盈，長時間佩戴也不會產生累贅感。
6、 故障處理與報警要求
終端裝置在正常執行時應有狀態提示燈，能夠簡單明瞭讓使用人員清楚裝置的執行狀態。當裝置故障時或者電池系統供電不足時能夠及時提醒使用人員裝置處於異常狀態，採取必要的處理措施使裝置恢復正常的使用功能。
井下通訊聯絡系統，主要應用於礦井作業通訊，保證井下作業人員之間與地面指揮中心之間的語音通訊功能。井下通訊聯絡系統主要由呼叫中心、通訊網路和礦帽組成，為佩戴礦帽的井下工人提供實時的語音通話和人員定位服務。
井下通過部署多個ap裝置，形成無縫的wifi網路。礦帽通過wifi網路連線至呼叫中心的pbx 裝置，pbx通過專線連線至移動的ims核心網和gsm網路。井上可在pbx內側部署多個sip**，用於和礦帽進行區域網通話。
1、 安全防護
礦帽是防止衝擊物傷害頭部的防護用品，能夠防止衝擊物傷害頭部，具備衝擊吸性效能、耐穿刺效能、側向剛性、電絕緣性和阻燃性。當作業人員頭部受到墜落物的衝擊時，利用礦帽帽殼、帽襯在瞬間先將衝擊力分解到頭蓋骨的整個面積上，然後利用礦帽各部位緩衝結構的彈性變形、塑性變形和允許的結構破壞將大部分衝擊力吸收，降低最後作用到人員頭部的衝擊力，從而起到保護作業人員的頭部的作用。
2、 語音通話
礦帽內整合wifi或gsm晶元，具備語音通話功能，本專案中礦帽具備三種語音通話形式：
1）基於ims網路的語音通話。使用wifi網路通過礦下的ap（無線路由器）連線井上的pbx裝置，從而連線移動的ims核心網，具備撥打和接聽ims**的功能。
2）基於gsm網路的語音通話。在礦帽中插入移動gsm網路的sim卡，通過井下布置的移動基站或室內部分系統，連線至移動gsm核心網，具備撥打和接聽gsm**的功能。
3）基於藍芽連線的語音通話。通過礦帽中藍芽模組與作業人員隨身攜帶的gsm或者ims終端上的藍芽模組進行配對，從而連線礦帽和終端，具備撥打和接聽藍芽**的功能。
3、 wifi定位
通過wifi網路對礦帽進行定位，從而實現對作業人員的井下定位功能。在呼叫中心設定管理平台，對資料進行實時分析和處理，實現對礦帽進行實時監控，並在礦井地圖中顯示礦帽的當前位置。另外，系統通過擴充套件可支援rfid定位，在礦道部署rfid識讀器，在礦帽內安裝rfid射頻晶元，能夠更加準確的對礦帽進行定位，實時獲取井下作業人員的當前位置情況，在呼叫中心的管理平台上記錄作業人員的行走軌跡。
將井下作業人員進行分類管理，對於未按時間要求公升井和進入指定巷道的人員進行提醒與預警功能。
4、 **會議
每個礦帽都是乙個ims或gsm終端裝置，可通過移動公司配置**會議功能。特別的如果是基於ims網路，通過井上呼叫中心的pbx裝置，可以設定區域網**會議，而不通過ims核心網。另外，也可以將兩種業務相結合，如果發生緊急事件，不在礦場的領導或者工程師可通過使用流動網路接入井下通訊系統的**會議中，為應急事件的解決提供必要的通訊手段保障。
另外，基於ims業務模式，提供**通話、繫結作業人員的**，為井下作業人員提供多種方便靈活的ims話音業務。
5、 環境監控
通過在礦帽上新增感測器，獲得井下各種實時的環境引數，例如影象、風速、風壓、溫濕度、一氧化碳、二氧化碳、瓦斯、煙霧粉塵等井下的環境引數進行實時監測，如果有環境引數超出門限值，進行聲光、語音等方式的提醒和預警，保護作業人員的環境安全。
6、 其他功能
除了以上4個主要功能外，礦帽還支援sos呼叫、設定短號碼、音量調節、狀態指示等功能。
sos呼叫可通過長按礦帽上按鍵連線緊急號碼或呼叫中心，同時啟動緊急預案，通過定位功能鎖定發起sos呼叫的作業區域，向該區域內作業人員傳送廣播，啟動該區域的報警燈和警鈴。
設定短號碼主要是通過礦帽上的2個按鍵進行組合，繫結作業人員經常撥打的號碼。例如按「11」連**長，按「12」連線技術員，按「111」連線安全員。
呼叫中心的pbx可實現連線控制、呼叫轉接和日誌管理。
呼叫中心管理平台通過圖形化的直觀畫面實現礦帽的**情況和位置情況的查詢，並可記錄礦帽的運動軌跡。
礦帽由殼體與功能單元組成。礦帽的殼體是經過全新設計的結構，與以往礦帽不同的是內部可以安裝用於通訊的裝置，通訊系統配件全部安裝於礦帽內部。如下圖所示，礦帽結構單元由電源、按鍵、主控板、麥克風和揚聲器組成，現將各單元作如下詳細介紹：
1. 電源：電源主要為通訊裝置提供所需電能，本系統電源部分採用lg公司的606168聚合物電池。
該電池標稱容量2500mah，保證系統充足的續航能力。正常放電溫度為-20～60℃，適用範圍廣，電池本身具有充放電保護電路，可以保證在礦井下的安全適用。
2. 無線通訊模組：無線通訊模組主要用於礦帽與終端節點間的資料傳輸，系統採用低功耗wifi模組，通訊穩定、效果高、速率快等特點，保證語音頻號的即時傳輸。
3. 聲音採集與重放：系統配有單指向麥克風用於採集使用人員的語音資訊，利用單指向麥克風的指向性最大程度上遮蔽外部干擾雜訊。
聲音重放單元用於重放接收到的語音頻號，系統採用小型揚聲器用於聲音重放，在保證正常收聽的前提下最大程度上兼顧使用者的舒適程度。
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