泄漏电缆井下监控系统(本科)VIP专享VIP免费

序言煤炭工业是国民经济的基础和重要组成部分。但煤矿也是我国当前安全生产事故多发的重点行业，安全生产形势十分严峻。近年来，由于种种原因，我国的矿难事故频繁发生，给国家和人民带来了严重的生命财产损失。特别是中小型乡镇煤矿和私人煤矿，由于安全生产设备落后、安全生产意识不够、没有建立一套完整的安全生产管理体系，安全生产状况令人担忧。据国家煤矿安全监察局发布的全国煤矿生产和安全情况统计，2005年全国原煤产量21.1亿吨，死亡5983人，百万吨死亡率2.81。这样的数据是西方发达国家的几十倍甚至上百倍，令人触目惊心。这种局面若不能有效控制，势必影响我国经济的可持续健康发展和全面建设和谐社会宏伟目标的实现。因此，从管理和技术两方面分析导致我国煤矿尤其是中小型乡镇煤矿安全状况难以好转的原因，提出解决问题的有效途径，对改善乡镇煤矿安全状态，促进其健康、有序的发展，将具有积极的指导意义。国内目前已经投入生产和使用的矿井安全监控系统和矿井人员定位系统有很多种，但现有产品无论是使用还是维护上都需要较高的技术支撑，并要配备足够的专职工作人员。由于监测主机和井下的监控分站为24小时运转，即使是小型的安全监测系统，也要配备4～5名专职人员，而且其中至少要有一名工作人员懂系统的维护和校正。这对大多数缺少必要技术力量的乡镇小煤矿是难以支撑的。由于缺乏必要的安全动态监测系统，构不成高效的安全监控网络，监察部门的巡检难分轻重缓急，无法及时、准确、快速地对矿井发生的灾害信息做出反应，直接影响到控制事故发生的能力。因此从实际情况出发，研发出使用方便、维护简单和可靠性高的本质安全型煤矿安全监控系统有着重要的现实意义。第1章基于泄漏电缆的井下监控系统概述1.1泄漏电缆概述泄漏电缆是集信号传输、发射与接收等功能于一体，同时具有同轴电缆和天线的双重作用，特别适用于覆盖公路、铁路隧道、城市地铁等无线信号传播受限的区域。泄漏电缆结构与普通的同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部并传送到接收端。在山区隧道和地铁、矿井等场合进行通信，无线电波要受到阻碍，尤其是短波和超短波受到的传输衰减更大。测试表明，一台在中等开阔地能通上5千米的无线电台，放到井下或坑道里只能通20来米。增大无线电台的发射功率固然可以增大通信距离，但通信效果并不明显。有专家作过试验，即使将无线电台的发射功率加大100倍，它的传播距离也不过只能增加1/5罢了。何况，在矿井下是不允许随意增大发射功率的，不然容易因电火花引发爆炸事故。泄漏电缆通信是以电缆作无线电台的天线，用它进行通信，可在一定范围内产生均匀的信号场强，而不受周围环境的影响，通信可靠性高，也不存在通信盲区，接收电平稳定，不容易受到外来信号干扰。泄漏同轴电缆系统可以提供多信道服务，例如，使用400兆赫频段，频率间隔25千赫时，可以提供24个通信信道，可以用来传输话音(调度电话和公用电话)，也可进行数据传输。泄漏电缆通信的基本设想，最初是由英国人于1948年提出来的。20世纪60年代以后，伴随着电子信息技术的不断发展，在英、法、日等国相继研制成功，到60年代末期，国外开始进行矿井巷道泄漏馈线通信技术研究，在70年代中期达到高潮，先后研制出多基台组网、单向中继器组网和双向中继器组网等实用化系统。第一部综合介绍泄漏馈线通信技术的专著在1982年问世，标志着矿井下泄漏电缆组网移动通信技术趋于成熟和完善。目前，泄漏电缆的频段覆盖在450MHz-2GHz以上，适应现有的各种无线通信体制，应用场合包括无线传播受限的矿井、地铁、铁路隧道和公路隧道等。在国外，泄漏电缆也用于室内覆盖。直至今日它已开始应用于矿井、隧道通信等领域。泄漏电缆相对现代隧道中的其他电缆直径和体积较小，容易处理和安装铺设。通常350米/卷，并沿着电缆的防火外壳标明米长度。16根外导体均匀地分布在不完全屏蔽的保护层外。其独特的结构使无线电信号可以进出泄漏电缆。泄漏电缆结构如图1所示。1.2井下监...