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環境中進行，因此，應用新技術進行新型煤炭開采和運輸勢在必行，也是提高煤炭行業安全生產的主要途徑。針對復雜、危險的煤礦生產環境，以及應急系統的需求，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，即系統組網、應急通信、人員定位、安全監測監控等，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；WiFi

引言

針對復雜、危險的煤礦生產環境，以及應急系統的需求，煤炭開采是在移動的生產環境中進行的，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。而井下巷道的掘進工作也是面臨著不斷移動的工作環境，設備規模之大，但同樣需要根據工作進度隨時搬遷。因此，減員增效是其提升安全生產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。礦用小靈通技術是來源于移動電信網絡中被廣泛應用的PHS系統，井下及地面的語音無線業務功能主要由其實現；與小靈通系統相比，礦用大靈通通信系統基于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務特點。當然大靈通也有不足：功能單一、抗災變能力差、協議標準化差等。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，可以實現點對多點全方位的數據傳輸。藍牙技術融入安全的理念，一是內置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協議。該協議規定的發射功率實際為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系統以局域網技術為基礎，組網方便，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絡的覆蓋使用，使用更加便捷；WiFi符合發展的趨勢，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、覆蓋范圍和數據速率的差異，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，但其弱點是不能保證有效的區域和范圍，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具有以太網傳輸和寬帶數據接入的強大功能，因此也可以作為綜合自動化監控數據傳輸、多網合一及光線環網對接的網關設備應用，于目前煤礦來說是較好的寬帶數據通信解決方案。

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據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，由處理系統進行數據的處理；標簽在進入磁場后，接收閱讀器發出的射頻信號，由感應電流獲得的能量發送信息，或者主動把信息以某一頻率的信號發送。三、無線通信技術在井下應急中的應用井下應急系統中存在的問題

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

（2）通信系統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，通信系統終端在災害背景下必然要具備應急脫網通信功能。

（3）應急調度的問題應急情境下的常態應用與通信調度往往是很不相同的，出現的的線路擁塞這些情況，必須使應急通信系統具備特有的應急調度功能。上述問題中，采面與掘進面的通信終端與網絡冗余的應急通信功能是較難實現的。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：

目前現有的大靈通、小靈通、透地傳輸等無線通信系統，均難以滿足現實的需要。而WiFi技術和無線Mesh技術以其獨有的自我修復、自我有話、無線傳輸等特點，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運輸中發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運輸的安全系數，二者相互推動、相互促進。

參考文獻：

[1]楊世娟.井下無線通信網絡系統研究[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實現[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有系統分析.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