無線通信技術與煤礦運輸安全的關系

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摘要：煤炭開采是在移動的生產(chǎn)環(huán)境中進行，因此，應用新技術進行新型煤炭開采和運輸勢在必行，也是提高煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的主要途徑。針對復雜、危險的煤礦生產(chǎn)環(huán)境，以及應急系統(tǒng)的需求，本文將對無線通信技術在煤礦運輸安全中的作用進行解析，對目前使用的幾種無線通信技術進行分析，即系統(tǒng)組網(wǎng)、應急通信、人員定位、安全監(jiān)測監(jiān)控等，并闡述其可行性，為將來在煤礦運輸中更廣泛的應用無線通信技術提供借鑒。

關鍵詞：無線通信；wesh技術；應用；應急系統(tǒng)；WiFi

引言

針對復雜、危險的煤礦生產(chǎn)環(huán)境，以及應急系統(tǒng)的需求，煤炭開采是在移動的生產(chǎn)環(huán)境中進行的，當一個煤礦開采完畢后，需要將采掘設備、通信設備和人員等轉移到下一個礦區(qū)。而井下巷道的掘進工作也是面臨著不斷移動的工作環(huán)境，設備規(guī)模之大，但同樣需要根據(jù)工作進度隨時搬遷。因此，減員增效是其提升安全生產(chǎn)管理水平的手段及目標。不能否認的是，我國的煤炭開采技術水平與發(fā)達國家相比有一定的差距，95%以上的煤礦都是井工進行開采，巷道深、煤炭賦存條件差、開采難，這無疑加大了煤礦減員增效的難度。針對這些基本狀況，無線通信技術以其更便捷、更小、機動性更好的技術特征成為煤礦井下工作首選的通信技術。

一、現(xiàn)有無線通信技術及研究

迄今為止，我國煤礦井下采用的通信方式主要為有線通信，即采用光纜或通信電纜傳輸，但井下目前所用的無線通訊僅限于語音通信，多功能無線通信的應用少之又少。我國的語音無線通信方式有感應通信、小靈通通信、大靈通通信、漏泄通信和透地通信等通信系統(tǒng)。礦用小靈通技術是來源于移動電信網(wǎng)絡中被廣泛應用的PHS系統(tǒng)，井下及地面的語音無線業(yè)務功能主要由其實現(xiàn)；與小靈通系統(tǒng)相比，礦用大靈通通信系統(tǒng)基于CDMA2000技術，工作在450MHz，大靈通在某些方面克服了小靈通的一些特點，具有信號穩(wěn)定、移動性好、通話清晰、抗干擾能力強、支持無線高速分組等業(yè)務特點。當然大靈通也有不足：功能單一、抗災變能力差、協(xié)議標準化差等。而透漏泄通信、透地通信和感應通信都普遍存在著易受電磁干擾、信道容量小、可靠性低等缺點，從而使其應用范圍受到限制。當然，新興的3G技術可以在一定程度上彌補這些不足，但3G系統(tǒng)過于復雜且造價很高，關鍵是會受到嚴格的頻率控制。所以，以上這些技術都不宜作為未來多功能煤礦無線通信的選擇。

二、相關無線技術介紹及應用

1.藍牙（Bluetooh）技術介紹。

藍牙技術采用擴頻跳頻技術的無線技術，采用高斯頻移鍵控調(diào)制技術，在2.4GHz運行的非授權ISM頻段，通信距離為10米左右，其傳輸速率最高可達3Mb/s[2]。藍牙穿透障礙物很容易，可以實現(xiàn)點對多點全方位的數(shù)據(jù)傳輸。藍牙技術融入安全的理念，一是內(nèi)置128位加密和PIN密碼；二是采用自適應跳頻，可以限制來自其他信號的干擾。

2.WiFi，即wirelessfidlity。

WiFi被人們習慣用來稱呼802.11b協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定的發(fā)射功率實際為60--70毫瓦，不可超過100毫瓦，因此此類設備可作為符合安全要求的煤礦本質安全型設備[3]。WiFi系統(tǒng)以局域網(wǎng)技術為基礎，組網(wǎng)方便，維護較容易，無需備案且不用任何費用，更加便于地面無線網(wǎng)絡的覆蓋使用，使用更加便捷；WiFi符合發(fā)展的趨勢，相較于其他設備有更多的通話信道，通話質量更好，擴展能力也更強。WiFi技術具有價格低廉、可移動性好等眾多優(yōu)點，必然成為高速有線接入技術的有效補充，并且在有線接入需要無線延伸的領域中得到了廣泛應用。由于可靠性、覆蓋范圍和數(shù)據(jù)速率的差異，WiFi技術作為有線接入技術在寬帶應用上的補充。盡管會與蜂窩移動通信發(fā)生少量競爭，但是其會成為蜂窩移動通信技術的補充。不得不說，雖然3G技術是一個比較完美的系統(tǒng)，但其弱點是不能保證有效的區(qū)域和范圍，WiFi亦是3G的重要補充，因此，3G技術與WiFi技術的結合將會有更廣闊的前景。由于WiFi具有以太網(wǎng)傳輸和寬帶數(shù)據(jù)接入的強大功能，因此也可以作為綜合自動化監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸、多網(wǎng)合一及光線環(huán)網(wǎng)對接的網(wǎng)關設備應用，于目前煤礦來說是較好的寬帶數(shù)據(jù)通信解決方案。

3.RFID技術介紹。

RFID是一種通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)的非接觸的自動識別技術?；镜腞FID技術包括天線、閱讀器和標簽三部分組成；閱讀器在解碼并讀取信息后，由處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的處理；標簽在進入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，由感應電流獲得的能量發(fā)送信息，或者主動把信息以某一頻率的信號發(fā)送。三、無線通信技術在井下應急中的應用井下應急系統(tǒng)中存在的問題

（1）網(wǎng)絡冗余問題災害極容易對通信系統(tǒng)的通信基站、線纜等造成直接損毀，要確保網(wǎng)絡中單點的設備或線纜損毀不會導致整個系統(tǒng)的癱瘓，就要求應急通信網(wǎng)絡要有多路由的網(wǎng)絡冗余功能。

（2）通信系統(tǒng)的應急通信問題救援成功的案例告訴我們，災后井下的人員自救至關重要，但通信系統(tǒng)在災害中易同時受損，如供電停止、線纜中斷等。因此，通信系統(tǒng)終端在災害背景下必然要具備應急脫網(wǎng)通信功能。

（3）應急調(diào)度的問題應急情境下的常態(tài)應用與通信調(diào)度往往是很不相同的，出現(xiàn)的的線路擁塞這些情況，必須使應急通信系統(tǒng)具備特有的應急調(diào)度功能。上述問題中，采面與掘進面的通信終端與網(wǎng)絡冗余的應急通信功能是較難實現(xiàn)的。隨著更新的無線通信技術在煤礦運輸安全中的應用，使得一切變得更為容易。

結語：

目前現(xiàn)有的大靈通、小靈通、透地傳輸?shù)葻o線通信系統(tǒng)，均難以滿足現(xiàn)實的需要。而WiFi技術和無線Mesh技術以其獨有的自我修復、自我有話、無線傳輸?shù)忍攸c，使得煤礦應急能力大為提高，而這些新興的無線通信技術將會在未來的煤礦安全生產(chǎn)運輸中發(fā)揮越來越重要的作用。煤礦安全的標準一再提高，這在不斷促使著技術的革新；技術的革新又在提升著煤礦生產(chǎn)運輸?shù)陌踩禂?shù)，二者相互推動、相互促進。

參考文獻：

[1]楊世娟.井下無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)研究[D].青島；山東科技大學，2006.

[2]程德強.礦井無線通信技術及其發(fā)展趨勢[J].工礦自動化，2007.

[3]趙躍華，蔡貴賢，蔣軍.面向電力應用的嵌入式安全文件系統(tǒng)實現(xiàn)[J].計算機工程與應用，2006，（30）.

[4]孫繼平.礦井無線通信的特點及現(xiàn)有系統(tǒng)分析.煤礦自動化，1997.

作者：閆自有 單位：云南東源煤電有限公司一平浪煤礦