RS-485中继器在井下应急广播系统中的应用

RS-485中继器在井下应急广播系统中的应用

徐伟

淮河能源控股集团煤业公司潘二煤矿监控一区 安徽淮南 232001

摘要：井下应急广播系统的主站与分站之间的传输方式为RS-485总线传输。但是由于RS-485信号在长距离传输或者总线路中的RS-485设备的增多时，会出现信号衰减，伴随产生信号不稳定甚至不能通信。为了解决这个难题，考虑在线缆传输的过程中，对RS-485信号进行中继放大，使信号能够满足长距离或者多设备传输的需要。在井下应急广播系统的长距离传输线路上加以应用，取得良好的效果。

关键词：中继器；应急广播；应用

一直以来，安全问题是各行各业是最主要的话题之一。尊重生命，以人为本，践行科学发展观，也是社会和企业安定有序发展的根本。因此，灾难、事故等应急工作越来越受到全社会的高度重视，随着信息化技术的不断发展，信息通信网络在整个应急系统中发挥着越来越重要的作用。鉴于煤炭行业的特殊性和复杂性，安全生产一直是备受关注的一个问题。通过以往的沉痛教训可以看到，当矿难发生时，所有通信将会受到影响，井下不能及时地汇报灾害情况，也不能及时通知其它工作面的矿工远离灾害区，同时井上指挥人员也不能清楚地了解井下的实际情况，不能及时地制定应急救援方案，从而延长了救援时间，影响了救援进度。在此基础上，国家安全监管总局、国家煤矿安监局也越来越重视信息化通信的重要性，要求各煤矿企业必须安装使用井下无线通讯系统、井下扩播系统，发生险情时，要及时通知井下人员撤离，减少人员伤亡。 　　随着社会的迅速发展及科学技术的进步，许多煤矿生产企业逐步认识到井下扩播系统的重要性，面对突发事件，通信系统保持通畅才是关键因素。只有当灾难发生时，通信线路运行正常，保持通话畅通，能够快速地了解井下状况，才是煤矿企业真正需要的系统，井下应急扩播系统的实施与完善已经势在必行。

1 应急广播系统的组成

系统由地面调度系统，井下中继器、扩播电话以及本安后备电源构成。整个系统的语音传输均实现了数字化，基于语音数据包存储转发，确保语音在整个传输过程中不失真。 　　其中较早的通信方式有程控交换机通信、小灵通通信及基于电缆传输的皮带喊话系统等模拟扩播系统，但随着科学技术的迅速崛起，这些已经不能满足应急通信指挥的需要。目前有一种基于电缆传输的数字语音广播通信系统，它基于语音数据包传输，通信介质为电缆，没有拨号摘机等过程，永不占线，传输线能够满足应急指挥的要求。通信方式为高速DSL技术，它是宽带无碰撞的全双工通信，完全支持多处同时报警双向语音对话，完全能够满足井下应急指挥系统语音传输的要求。 　　再者每个中继器都有自己的ID号，地面调度可以呼叫单个中继器上挂接的所有扩播电话，也可以同时呼叫若干台中继器上挂接的扩播电话，以及呼叫所有中继器上挂接的所有扩播电话。每个扩播电话和中继器也有MIC输入，任一台中继器或扩播电话都可以随时进行群呼，地面调度立刻就可以定位呼叫来自哪个中继器的语音覆盖范围。同时，地面调度可以对所有呼叫进行录音，以备事后检查。

2 问题来源

淮河能源控股集团煤业公司潘二煤矿使用的井下应急广播系统是武汉七环电气有限公司提供的KT315R-F系统，主站与分站之间的传输应用的是RS-485技术。RS-485技术是通信传输的一种协议，RS-485总线标准规定了总线接口的电气特性标准即对于2个逻辑状态的定义：正电平在+2V～+6V之间，表示一个逻辑状态；负电平在-2V～-6V之间，则表示另一个逻辑状态；数字信号采用差分传输方式，能够有效减少噪声信号的干扰。但是由于电平在长距离传输时，会出现电压的衰减，导致RS-485信号的2个逻辑状态模糊，从而造成信号的不稳定、通信不正常、抗干扰能力下降等。

我们主要是围绕着的RS-485信号衰减这个难题展开探索，力图在改变传输技术的前提下，找到一种能够直接增大信号强度的简单易行的方法。

3具体实施方式

通过对RS-485传输技术的学习，以及对应急广播主站和分站的的结构分析，将增强信号的切入点选择在线路传输中间。在多次实践和总结后，最终把目光聚焦在了RS-485中继器上。

3.1 RS-485中继器

RS-485中继器是光隔离的RS-485的数据中继通信产品，可以中继延长RS-485总线网络的通信距离，增强RS-485/422总线网络设备的数目。可以将485总线进行光电隔离，防止共模电压干扰。具体参数如下：

接口特性：串口符合EIARS-485协议

电气接口: 串口接口位DB9接口

传输介质： 超五类双绞屏蔽线或者485专用线

工作方式： 异步工作,点对点或多点,2线半双工,4线全双工

使用环境： 温度：-20℃－60℃，湿度：5%—95%

传输速率： 300bps—115200bps

保护等级： 600W浪涌保护,15KV静电保护

3.2 使用方法

RS-485中继器的使用方法极为简单。首先仔细观察中继器，只有六个接线柱，而且有明确的标识，如下表：

（1）在实际现场，当发现应急广播因信号衰减导致通信不正常时，就地寻找合适电源搭建一台输出电压等级为9-24V（DC）电源箱。为中继器进行供电。

（2）将上级信号线接入接线柱3、4。

（3）在将下级信号线接入接线柱5、6。

至此就完成了整个接线工作。具体如下图。

整个操作过程，简单易操作，直接解决了RS-485信号衰减的问题。按照上述方法，我们成功的解决了18214底抽巷里段分站距离主站距离太远，无法正常工作的问题。通过测试，在增加中继器后，信号可以延伸达1000米以上。

4结论

使用RS-485中继器解决了RS-485信号在长距离传输过程中出现衰减的问题，使得应急广播主站远距离布置得以实现。设计本身着眼于线缆传输，没有随意改变应急广播设备的构造。使得此设计有很高的推广度，为其他系统的信号传输提供了探索的方向。

直接效益：增强了应该广播分站的传输能力，扩大了设备的接入量，增强了抗干扰能力；间接的效益：提高了线缆的使用率，减少线缆的投放量，节约了成本。

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