无线通信技术与煤矿运输安全的关系

摘要：煤炭开采是在移动的生产环境中进行，因此，应用新技术进行新型煤炭开采和运输势在必行，也是提高煤炭行业安全生产的主要途径。针对复杂、危险的煤矿生产环境，以及应急系统的需求，本文将对无线通信技术在煤矿运输安全中的作用进行解析，对目前使用的几种无线通信技术进行分析，即系统组网、应急通信、人员定位、安全监测监控等，并阐述其可行性，为将来在煤矿运输中更广泛的应用无线通信技术提供借鉴。

关键词：无线通信；wesh技术；应用；应急系统；WiFi

针对复杂、危险的煤矿生产环境，以及应急系统的需求，煤炭开采是在移动的生产环境中进行的，当一个煤矿开采完毕后，需要将采掘设备、通信设备和人员等转移到下一个矿区。而井下巷道的掘进工作也是面临着不断移动的工作环境，设备规模之大，但同样需要根据工作进度随时搬迁。因此，减员增效是其提升安全生产管理水平的手段及目标。不能否认的是，我国的煤炭开采技术水平与发达国家相比有一定的差距，95%以上的煤矿都是井工进行开采，巷道深、煤炭赋存条件差、开采难，这无疑加大了煤矿减员增效的难度。针对这些基本状况，无线通信技术以其更便捷、更小、机动性更好的技术特征成为煤矿井下工作首选的通信技术。

一、现有无线通信技术及研究

迄今为止，我国煤矿井下采用的通信方式主要为有线通信，即采用光缆或通信电缆传输，但井下目前所用的无线通讯仅限于语音通信，多功能无线通信的应用少之又少。我国的语音无线通信方式有感应通信、小灵通通信、大灵通通信、漏泄通信和透地通信等通信系统。矿用小灵通技术是来源于移动电信网络中被广泛应用的PHS系统，井下及地面的语音无线业务功能主要由其实现；与小灵通系统相比，矿用大灵通通信系统基于CDMA2000技术，工作在450MHz，大灵通在某些方面克服了小灵通的一些特点，具有信号稳定、移动性好、通话清晰、抗干扰能力强、支持无线高速分组等业务特点。当然大灵通也有不足：功能单一、抗灾变能力差、协议标准化差等。而透漏泄通信、透地通信和感应通信都普遍存在着易受电磁干扰、信道容量小、可靠性低等缺点，从而使其应用范围受到限制。当然，新兴的3G技术可以在一定程度上弥补这些不足，但3G系统过于复杂且造价很高，关键是会受到严格的频率控制。所以，以上这些技术都不宜作为未来多功能煤矿无线通信的选择。

二、相关无线技术介绍及应用

1.蓝牙（Bluetooh）技术介绍。蓝牙技术采用扩频跳频技术的无线技术，采用高斯频移键控调制技术，在2.4GHz运行的非授权ISM频段，通信距离为10米左右，其传输速率最高可达3Mb/s[2]。蓝牙穿透障碍物很容易，可以实现点对多点全方位的数据传输。蓝牙技术融入安全的理念，一是内置128位加密和PIN密码；二是采用自适应跳频，可以限制来自其他信号的干扰。2.WiFi，即wirelessfidlity。WiFi被人们习惯用来称呼802.11b协议。该协议规定的发射功率实际为60--70毫瓦，不可超过100毫瓦，因此此类设备可作为符合安全要求的煤矿本质安全型设备[3]。WiFi系统以局域网技术为基础，组网方便，维护较容易，无需备案且不用任何费用，更加便于地面无线网络的覆盖使用，使用更加便捷；WiFi符合发展的趋势，相较于其他设备有更多的通话信道，通话质量更好，扩展能力也更强。WiFi技术具有价格低廉、可移动性好等众多优点，必然成为高速有线接入技术的有效补充，并且在有线接入需要无线延伸的领域中得到了广泛应用。由于可靠性、覆盖范围和数据速率的差异，WiFi技术作为有线接入技术在宽带应用上的补充。尽管会与蜂窝移动通信发生少量竞争，但是其会成为蜂窝移动通信技术的补充。不得不说，虽然3G技术是一个比较完美的系统，但其弱点是不能保证有效的区域和范围，WiFi亦是3G的重要补充，因此，3G技术与WiFi技术的结合将会有更广阔的前景。由于WiFi具有以太网传输和宽带数据接入的强大功能，因此也可以作为综合自动化监控数据传输、多网合一及光线环网对接的网关设备应用，于目前煤矿来说是较好的宽带数据通信解决方案。3.RFID技术介绍。RFID是一种通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的非接触的自动识别技术。基本的RFID技术包括天线、阅读器和标签三部分组成；阅读器在解码并读取信息后，由处理系统进行数据的处理；标签在进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，由感应电流获得的能量发送信息，或者主动把信息以某一频率的信号发送。

三、无线通信技术在井下应急中的应用井下应急系统中存在的问题

（1）网络冗余问题灾害极容易对通信系统的通信基站、线缆等造成直接损毁，要确保网络中单点的设备或线缆损毁不会导致整个系统的瘫痪，就要求应急通信网络要有多路由的网络冗余功能。（2）通信系统的应急通信问题救援成功的案例告诉我们，灾后井下的人员自救至关重要，但通信系统在灾害中易同时受损，如供电停止、线缆中断等。因此，通信系统终端在灾害背景下必然要具备应急脱网通信功能。（3）应急调度的问题应急情境下的常态应用与通信调度往往是很不相同的，出现的的线路拥塞这些情况，必须使应急通信系统具备特有的应急调度功能。上述问题中，采面与掘进面的通信终端与网络冗余的应急通信功能是较难实现的。随着更新的无线通信技术在煤矿运输安全中的应用，使得一切变得更为容易。

目前现有的大灵通、小灵通、透地传输等无线通信系统，均难以满足现实的需要。而WiFi技术和无线Mesh技术以其独有的自我修复、自我有话、无线传输等特点，使得煤矿应急能力大为提高，而这些新兴的无线通信技术将会在未来的煤矿安全生产运输中发挥越来越重要的作用。煤矿安全的标准一再提高，这在不断促使着技术的革新；技术的革新又在提升着煤矿生产运输的安全系数，二者相互推动、相互促进。

作者:闫自有 单位:云南东源煤电有限公司一平浪煤矿

参考文献：

[1]杨世娟.井下无线通信网络系统研究[D].青岛；山东科技大学，2006.

[2]程德强.矿井无线通信技术及其发展趋势[J].工矿自动化，2007.

[3]赵跃华，蔡贵贤，蒋军.面向电力应用的嵌入式安全文件系统实现[J].计算机工程与应用，2006，（30）.

[4]孙继平.矿井无线通信的特点及现有系统分析.煤矿自动化，1997.