無線通信技術(shù)與煤礦運(yùn)輸安全的關(guān)系

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摘要：煤炭開采是在移動(dòng)的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行，因此，應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行新型煤炭開采和運(yùn)輸勢(shì)在必行，也是提高煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的主要途徑。針對(duì)復(fù)雜、危險(xiǎn)的煤礦生產(chǎn)環(huán)境，以及應(yīng)急系統(tǒng)的需求，本文將對(duì)無線通信技術(shù)在煤礦運(yùn)輸安全中的作用進(jìn)行解析，對(duì)目前使用的幾種無線通信技術(shù)進(jìn)行分析，即系統(tǒng)組網(wǎng)、應(yīng)急通信、人員定位、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控等，并闡述其可行性，為將來在煤礦運(yùn)輸中更廣泛的應(yīng)用無線通信技術(shù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：無線通信；wesh技術(shù)；應(yīng)用；應(yīng)急系統(tǒng)；WiFi

引言

針對(duì)復(fù)雜、危險(xiǎn)的煤礦生產(chǎn)環(huán)境，以及應(yīng)急系統(tǒng)的需求，煤炭開采是在移動(dòng)的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)煤礦開采完畢后，需要將采掘設(shè)備、通信設(shè)備和人員等轉(zhuǎn)移到下一個(gè)礦區(qū)。而井下巷道的掘進(jìn)工作也是面臨著不斷移動(dòng)的工作環(huán)境，設(shè)備規(guī)模之大，但同樣需要根據(jù)工作進(jìn)度隨時(shí)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(biāo)。不能否認(rèn)的是，我國的煤炭開采技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家相比有一定的差距，95%以上的煤礦都是井工進(jìn)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(duì)這些基本狀況，無線通信技術(shù)以其更便捷、更小、機(jī)動(dòng)性更好的技術(shù)特征成為煤礦井下工作首選的通信技術(shù)。

一、現(xiàn)有無線通信技術(shù)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(yīng)用少之又少。我國的語音無線通信方式有感應(yīng)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(shù)是來源于移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)中被廣泛應(yīng)用的PHS系統(tǒng)，井下及地面的語音無線業(yè)務(wù)功能主要由其實(shí)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(shù)，工作在450MHz，大靈通在某些方面克服了小靈通的一些特點(diǎn)，具有信號(hào)穩(wěn)定、移動(dòng)性好、通話清晰、抗干擾能力強(qiáng)、支持無線高速分組等業(yè)務(wù)特點(diǎn)。當(dāng)然大靈通也有不足：功能單一、抗災(zāi)變能力差、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化差等。而透漏泄通信、透地通信和感應(yīng)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(diǎn)，從而使其應(yīng)用范圍受到限制。當(dāng)然，新興的3G技術(shù)可以在一定程度上彌補(bǔ)這些不足，但3G系統(tǒng)過于復(fù)雜且造價(jià)很高，關(guān)鍵是會(huì)受到嚴(yán)格的頻率控制。所以，以上這些技術(shù)都不宜作為未來多功能煤礦無線通信的選擇。

二、相關(guān)無線技術(shù)介紹及應(yīng)用

1.藍(lán)牙（Bluetooh）技術(shù)介紹。

藍(lán)牙技術(shù)采用擴(kuò)頻跳頻技術(shù)的無線技術(shù)，采用高斯頻移鍵控調(diào)制技術(shù)，在2.4GHz運(yùn)行的非授權(quán)ISM頻段，通信距離為10米左右，其傳輸速率最高可達(dá)3Mb/s[2]。藍(lán)牙穿透障礙物很容易，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)全方位的數(shù)據(jù)傳輸。藍(lán)牙技術(shù)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(yīng)跳頻，可以限制來自其他信號(hào)的干擾。

2.WiFi，即wirelessfidlity。

WiFi被人們習(xí)慣用來稱呼802.11b協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定的發(fā)射功率實(shí)際為60--70毫瓦，不可超過100毫瓦，因此此類設(shè)備可作為符合安全要求的煤礦本質(zhì)安全型設(shè)備[3]。WiFi系統(tǒng)以局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，組網(wǎng)方便，維護(hù)較容易，無需備案且不用任何費(fèi)用，更加便于地面無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋使用，使用更加便捷；WiFi符合發(fā)展的趨勢(shì)，相較于其他設(shè)備有更多的通話信道，通話質(zhì)量更好，擴(kuò)展能力也更強(qiáng)。WiFi技術(shù)具有價(jià)格低廉、可移動(dòng)性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，必然成為高速有線接入技術(shù)的有效補(bǔ)充，并且在有線接入需要無線延伸的領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。由于可靠性、覆蓋范圍和數(shù)據(jù)速率的差異，WiFi技術(shù)作為有線接入技術(shù)在寬帶應(yīng)用上的補(bǔ)充。盡管會(huì)與蜂窩移動(dòng)通信發(fā)生少量競(jìng)爭(zhēng)，但是其會(huì)成為蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的補(bǔ)充。不得不說，雖然3G技術(shù)是一個(gè)比較完美的系統(tǒng)，但其弱點(diǎn)是不能保證有效的區(qū)域和范圍，WiFi亦是3G的重要補(bǔ)充，因此，3G技術(shù)與WiFi技術(shù)的結(jié)合將會(huì)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(qiáng)大功能，因此也可以作為綜合自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸、多網(wǎng)合一及光線環(huán)網(wǎng)對(duì)接的網(wǎng)關(guān)設(shè)備應(yīng)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(shù)介紹。

RFID是一種通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)?；镜腞FID技術(shù)包括天線、閱讀器和標(biāo)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(jìn)行數(shù)據(jù)的處理；標(biāo)簽在進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，由感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)送信息，或者主動(dòng)把信息以某一頻率的信號(hào)發(fā)送。三、無線通信技術(shù)在井下應(yīng)急中的應(yīng)用井下應(yīng)急系統(tǒng)中存在的問題

（1）網(wǎng)絡(luò)冗余問題災(zāi)害極容易對(duì)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(luò)中單點(diǎn)的設(shè)備或線纜損毀不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，就要求應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)要有多路由的網(wǎng)絡(luò)冗余功能。

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

（3）應(yīng)急調(diào)度的問題應(yīng)急情境下的常態(tài)應(yīng)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(yīng)急通信系統(tǒng)具備特有的應(yīng)急調(diào)度功能。上述問題中，采面與掘進(jìn)面的通信終端與網(wǎng)絡(luò)冗余的應(yīng)急通信功能是較難實(shí)現(xiàn)的。隨著更新的無線通信技術(shù)在煤礦運(yùn)輸安全中的應(yīng)用，使得一切變得更為容易。

結(jié)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(shí)的需要。而WiFi技術(shù)和無線Mesh技術(shù)以其獨(dú)有的自我修復(fù)、自我有話、無線傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，使得煤礦應(yīng)急能力大為提高，而這些新興的無線通信技術(shù)將會(huì)在未來的煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)輸中發(fā)揮越來越重要的作用。煤礦安全的標(biāo)準(zhǔn)一再提高，這在不斷促使著技術(shù)的革新；技術(shù)的革新又在提升著煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)，二者相互推動(dòng)、相互促進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]程德強(qiáng).礦井無線通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].工礦自動(dòng)化，2007.

[3]趙躍華，蔡貴賢，蔣軍.面向電力應(yīng)用的嵌入式安全文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006，（30）.

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

作者：閆自有 單位：云南東源煤電有限公司一平浪煤礦