矿用通信控制系统的语音电话设计研究

【摘要】语音电话是矿用通信控制系统（MCCS）的重要组成部分，用于设备的语音告警和工作人员通话。在总系统意外断电或其他系统停止工作的情况下，语音电话系统仍可正常工作，对于加强煤矿安全具有重要意义。

【关键词】矿用通信控制系统；数字语音录放

1 课题来源

本课题研究的是矿用通信控制系统的语音电话设计，课题来源于矿用通信控制系统（Mineral CommunicationControl System，简称MCCS）。该语音电话设计采用了一些新颖的技术，具有自身的优点。首先，它的功耗较低，工作电流始终小于20mA。其次，它不但使用蓄电池作为储能设备，能量充足，使得声音洪亮，而且本系统使用AGC自动增益控制及信号自动检测技术，从而保证了各个结点上的音量一致，不会因为线路上的衰减导致音量减小。接下来，它使用差分信号，双绞线传输，使得传输距离大于5公里。再次，它使用微功耗C8051F330进行系统的监控，具备一定的智能。最后，它采用数字语音录放器件，使系统具有可以随时更改的预警声音。

2 课题背景和研究意义

随着我国煤矿高产高效煤矿工作面的不断涌现，综采工作面及生产工艺也在不断提高，为了提高生产能力，对煤矿工作面的设备管理提出了更高的要求。目前，煤矿井下工作面现有设备的集中控制及闭封系统的功能不够完备，设备工况，负荷监测及保护还很不完善，这一现实的状况严重的制约了生产能力和管理水平的进一步提高，为了保证矿井的安全生产，提高经济效益和现代化的管理水平，我们提出了矿用通信控制系统这一研究课题。

目前适用于煤矿等井下的远距离有线语音通信，主要有天津贝克电气有限公司PROMOS系统KTK1型系列，以及华宁公司的KTK101-1型和KTK101-2型组合扩音电话。KTK1型系列扩音电话有各种方式的组合，主要由语音通讯、急停开关和智能I/0部件三部分组成，可以用于语音通讯，又可以对设备（如电机）进行停机和闭锁，保证人身和设备安全，还可以对外部设备进行控制，数据采集及现场管理，该系列扩音电话适用于煤矿井下的有甲烷和煤尘爆炸性危险的环境中。华宁公司的KTK101-1型和KTK101-2型组合扩音电话也适用于煤矿井下，有煤尘及爆炸性气体的环境下，它是KTC101通讯控制系统的组成部分，特别适用于综采工作面和皮带运输等分散设备之间的通信与控制保护，也可用于其他类似的场所。

3 国内外概况及技术发展情况

根据井下采煤作业的实际环境，目前我国煤矿井下通讯基本上全靠电缆传输，由于地面潮湿等恶劣条件，电缆腐蚀严重，而且笨重，不方便。世界采煤国有代表性主要是两种体系的扩音电话系统：

一是以英国赛瓦德通讯及控制系统为代表的扩音电话系统。赛瓦德扩音电话系统是为综合机械化工作面运输机和顺槽转载机服务的信号、通讯和控制系统，它能够对工作面运输机及顺槽转载机进行启动，停止与闭锁的控制，并能发出启动预警报信号，利用这个系统可以沿着工作面运输机和顺槽机进行音频通话联系，在必要时通讯距离可以一直延伸到井上。控制台和每个线路间均有一个信号按钮，这个按钮可控制信号电铃，利用信号按钮和电铃能使控制台和运输机沿线实现信号联系。

二是以德国西门子公司生产的DgV6A2C为代表的扩音电话。西门子公司生产的Dgv6A2C扩音电话系统为沿皮带运输机敷设，第二套扩音电话系统专为工作面附近敷设。在每一套扩音电话系统中，都设有总电源箱，扩音电话箱和终端元件箱三种部件，它们按一定的要求组成一个整体，就系统的功能来讲，它既可以通话，又可用来发信号，同时对通讯线路的连接是否完好，还具有自检作用。

近年来，国内该系统的发展主要有两个方向。一个是系统独立，功能完善的通讯控制系统，具有代表性的是德国的MAGURA-Bebro的PROMOS，它具有以下几个功能：切断与闭锁，语言与呼叫，数据传输，监视和控制，传感器控制元件的远距离传输，安全数据传输，采掘机械定位等。另一个是把该功能融入其他设备内，但功能相对不完善，具有代表性的是英国的B&W公司的CHP33，具有沿线控制和远距离传输等功能（但是国内未引进该功能）。

目前，国内煤矿用皮带传输保护系统大多采用天津贝克、天津华宁、常州联力等公司的产品，但在实际使用过程中，它们都或多或少存在一些问题，不能完全满足煤矿生产的实际需要，如：有的系统输入信息和输出提示没有汉化，给井下生产现场使用带来不便；有的设备配置维护复杂繁琐，不能适应生产规模扩大所要求的系统扩展；有的系统运行不稳定，经常发生信息误报和控制机构误动作的错误，甚至酿成事故；有的系统在保护功能设计上不尽合理，对皮带传输系统某些故障起不到保护作用；有的系统对系统中本身的设备故障定位不准，造成维修困难，系统故障持续时间长等。凡此种种，迫切需要一种系统功能完善、运行稳定可靠、使用灵活方便、价格合理的新型皮带传输保护系统。