目的

　　根据煤矿安全生产监控与通信技术现状，针对煤矿安全生产需求，提出煤矿安全生产监控与通信发展方向和关键技术。

方法

　　分析煤矿安全生产监控与通信技术现状和煤矿安全生产需求，提出急需解决的关键科学技术问题和解决办法。

结果

　　通过分析研究，得出如下结果： (1)矿用物联网技术。为避免假冒机电产品在煤矿使用造成事故，为煤矿安全生产和应急救援提供快速有效的物资保障、优化采购和库存、降低成本，需要矿用物联网技术，对煤矿采掘、运输、提升、电气、通风安全、地测、应急救援等装备和维修用零部件，从生产、采购、运输、仓储、使用、维护等环节全过程监管。 (2)煤矿一体化通信技术与系统。为满足煤矿生产调度与应急通信的需求，需要研究有线/无线一体化通信技术，生产调度与应急通信一体化技术，语音、视频及短信多媒体通信技术。研制具有如下功能的煤矿一体化通信系统：①具有生产调度、报警联动、应急扩音通信、紧急呼叫、避险与逃生声光提示、位置监测等功能；②具有语音、视频、短信等通信功能；③具有移动和固定通信功能。 (3)无人工作面遥控技术。采掘工作面是煤矿事故多发地点。因此，要通过煤矿监控、通信与机械化，减少煤矿采掘工作面作业人员。目前采煤工作面能够做到工作面有人巡视条件下的回采巷道遥控和记忆割煤，但不能自动识别煤岩，不能实现工作面无人控制。因此，需要研究煤岩分界识别技术和仪器，研究液压支架、采煤机、刮板输送机精确定位技术，进一步提高监控的可靠性，实现无人工作面地面遥控。 (4)煤矿井下人员精确定位技术。煤矿事故应急救援急需煤矿井下人员定位系统，以便及时发现被困人员位置，争取救援时间。GPS信号不能覆盖煤矿井下巷道。目前，煤矿井下人员位置监测系统主要采用RFID、漏泄电缆等技术，这些系统不能实现人员精确定位。因此，需要针对煤矿井下巷道特点，研究煤矿井下人员定位网络结构和定位算法等，研制具有精确定位功能的煤矿井下人员定位技术与系统，实现煤矿井下人员精确定位。 (5)煤矿重大灾害预警技术。煤矿重大灾害预警是保障煤矿安全生产的重要措施。现有煤矿安全监控系统具有瓦斯等实时监测、报警与断电功能，部分系统具有瓦斯、火灾、冲击地压等重大灾害预警功能，但预警准确率较低。因此，需要研究基于煤矿安全监控系统和3DGIS、瓦斯地质、瓦斯压力、地音、瓦斯浓度变化等多元信息融合的瓦斯突出预警方法；研究基于煤矿安全监控系统和3DGIS、煤炭自燃倾向性、温度、一氧化碳浓度、氧气浓度、二氧化碳浓度等多元信息融合的煤炭自燃预警方法；研究基于煤矿安全监控系统和3DGIS、煤岩特性、煤岩声发射、微震等多元信息融合的冲击地压预警方法。 (6)基于3DGIS的煤矿安全生产管理信息系统。煤矿在地质勘探、设计、建井施工、安全生产、经营管理中产生了大量的空间数据和对应的属性数据。煤矿安全生产与经营管理需要对煤层、顶底板、围岩、地质构造等基础信息、井巷测量信息、供电、通风、排水、运输、采掘、监控、通信等生产信息进行三维表达与分析，这就需要研究基于3DGIS的煤矿安全生产管理信息系统。研究矿用三维建模算法和三维可视化表达方法。 (7)煤矿井下生命探测技术。煤矿井下发生灾变后，生命探测技术和装置是加快搜救进度，减少人员死亡的有效手段之一。由于煤矿井下电气防爆，无线传输衰减大等特殊性，地面一些成熟技术难以直接在煤矿井下应用。这就需要根据煤矿井下灾后环境特殊性，研究能够穿透煤岩冒落物的矿用防爆超宽带生命探测雷达、矿用防爆超低频生命探测仪、矿用防爆便携式人员位置检测仪、矿用防爆光学生命探测仪、矿用防爆红外生命探测仪、矿用防爆声学生命探测仪等。 (8)本质安全无线通信技术。漏泄通信、感应通信、透地通信、RFID、WiFi、PHS（小灵通）、ZIGBEE等无线通信技术和设备已在煤矿井下应用。但缺乏对这些无线通信设备本质安全防爆性能的研究。例如，这些无线通信设备的无线发射功率和能量能否引爆瓦斯和电雷管等。因此，需要研究无线电波引爆瓦斯的极限功率和能量、以及天线、工作频率、复用方式、调制方式等影响。 (9)本质安全光纤通信技术。以太网、光纤通信技术已在煤矿井下应用。但激光引爆瓦斯的极限功率和能量的研究较少。需要研究光信号引爆瓦斯的极限功率和能量，以及复用方式等影响。 (10)传感器无盲区布置。为实时监测煤矿井下瓦斯浓度变化，避免瓦斯爆炸等重特大事故发生，煤矿井下需布置大量的瓦斯等传感器。大量的瓦斯传感器不但会增加系统资金投入，还增加了系统维护工作量。因此，需要根据煤矿井下采掘布置、通风系统、风速、瓦斯分布和运移规律、瓦斯变化趋势、瓦斯爆炸界限、传感器响应时间、系统断电控制响应时间、供电系统、断电区域等，优化传感器设置地点、吊挂位置、最大间距、断电浓度、报警浓度、复电浓度等，实现传感器无盲区优化布置和分级分区断电控制。

结论

　　煤矿物联网、煤矿一体化通信技术与系统、无人工作面遥控技术、煤矿井下人员精确定位技术、煤矿重大灾害预警技术、基于3DGIS的煤矿安全生产管理信息系统、煤矿井下生命探测技术、本质安全无线通信技术、本质安全光纤通信技术、传感器无盲区布置等是煤矿安全生产急需解决的关键技术。