2021-4-9 | 通信技术
0引言
煤矿井下恶劣的生产环境及特殊的要求给矿井无线通信带来了很多困难，现有成熟的地面无线通信技术很难直接应用于井下。而井下可靠便捷的无线通信不仅是提高生产效率的有力工具，而且是矿工生命安全的重要保障。2010年8月，国家煤矿安全监察总局下发了《关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知（安监总煤装[2010]146号）》，要求煤矿建设完善煤矿井下监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等六大安全避险系统。由于井下巷道情况复杂以及综采面等工作区域的流动性大，与有线的生产调度系统相比,无线安全调度系统具有“即铺即用”的优点，可以方便流动接入，可实时把监控数据发至地面监控中心，接收传输监控数据，动态显示井下人员的分布及设备状况，并保证地面指挥中心与井下抢险工作面的实时通信，提高抢险救灾、安全救护效率和搜救效果。矿井无线通信技术不仅是通信联络的必然要求，同时也在煤矿安全生产如井下通信、传输、人员定位、无线传感器、无线局网、现场工业设备遥控、应急通信、环境监测、安全生产指挥等领域中得到越来越广泛的应用。
1WIFI矿井无线通信技术
纵观矿井无线通信技术的发展历史，大致经历了超低频透地通信、感应通信、漏泄通信、矿井小灵通、CDMA等几个技术过程，近年来，随着WIFI技术在矿井无线通信中的广泛应用，使得矿井无线通信技术掀起了一场新的革命。基于WIFI的矿井通信系统可采用“基站+交换机”结构[1]，系统抗干扰能力强、成本低，且具有应急功能，当井下基站与地面交换机断缆时，基站服务区内的移动电话之间仍可相互通话，系统抗灾容错能力强。在事故应急救援和临时施工通信中，基站的脱网功能也可发挥作用。基于WIFI技术的矿井无线通信系统具用通信容量大、通信质量高、可无线传输数据及图象等独特优势，具体表现在以下几个方面:[2]（1）系统可服用井下以太网平台，不需要铺设独立线路，节省投资。（2）不仅能实现语音传输，还能满足视频数据传输的需要。（3）通过开放的协议，可方便接入任何WIFI协议标准的设备，实现矿井各种系统数据无线传输。（4）系统区别于传统无线通讯类设备，不受信道的限制，可通过高带宽支持大量用户同时通讯。（5）系统采用本质安全供电和通信设备本质安全的方式，在回风区域和工作面实现了不受危险状况影响，全天候的无线通信。（6）频率工作在特高频2.4GHz，抗干扰能力强，且为公共开放频段，符合国家无线管理相关规定，不存在频段使用限制问题。但是目前矿井WIFI手机具有成本偏高、电池续航能力不足等障碍，需要进一步普及推广。
2WIFI技术与其他矿井无线通信技术比较
综合对比几种矿井无线通信技术，表1各种矿井无限通信技术的性能对比。综合分析上表中的几种矿井移动通信技术：超低频透地通信系统存在着单向通信、天线架设高、施工难度大等固有缺陷，只适宜用于调度和救灾辅助通信系统；感应通信利用电磁感应原理实现的通信，因传输参数不稳定和干扰噪声大，不适合用做全矿井无线通信系统；漏泄通信设备多、馈线长且接收局限在离导线30m以内，维护不便；小灵通矿井无线通信系统面对即将退市的尴尬局面，无法再继续使用；基于CDMA的通信系统优点是抗干扰能力强、通话清晰，但抗灾难能力差，系统综合成本较高；基于WIFI技术的宽带无线通讯系统，既解决了传输的距离问题(直巷道覆盖可达500m)，又可以满足矿井本安型的需要。可实现工业以太环网的复用，组成星型+树型结构，是当前解决矿井无线通讯及人员定位问题最具性价比的的技术之一。[3]
3结语
由于井下环境的限制，要实现全矿井通信，靠单一的通信体制或单一的通信设备是不能满足的，必须依靠多种形式、多种设备的相互配合来实现。通过井下调度电话、井下广播系统、皮带机沿线的矿用扩播电话、矿井CDMA或WIFI无线电话相互配合构成一个完整的井下通信网。无线通信技术应用在矿井通信之中,通过有线与无线通信系统、地面与井下通信系统的结合,使得个人终端漫游于地面、井下,还可方便接入公众通讯网,满足有线、无线、话音和数据的多方通信需求。通过将CDMA或WiFi技术结合移动通信系统和井下RFID人员跟踪定位技术的综合运用为一体,通过系统硬件设备融合人员跟踪定位管理系统,实现煤矿井下作业人员与井上人员通信和安全的监控,实现建立数字矿山的目标。