煤礦井下無線通信系統研究

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摘要：在煤礦井下應用無線通信系統可以保證井下通信信號持續正常，順利采集井下數據。因此，探究煤礦井下無線通信系統的應用，為煤礦井下安全管理工作提供參考依據。

關鍵詞：煤礦井下；無線通信系統；4G通信系統

我國是煤礦資源豐富的國家，也是煤礦資源消耗嚴重的國家。隨著人們生活質量的提升，對礦產資源的需求逐漸加大，煤礦井下工作次數也相應增加[1]。由于煤礦井下具有深度未知、地形復雜和空氣稀薄等特點，工作人員在開采過程中會遇到諸多問題，威脅人身安全。在煤礦井下應用無線通信系統是發展的必然趨勢，因此，分析無線通信系統在煤礦井下的應用，以期保證煤礦井下作業安全。

1我國煤礦井下無線通信系統的現狀

在我國社會經濟快速發展的背景下，無線通信技術得到豐富。現階段，我國煤礦井下無線通信系統主要包含CDMA無線通信系統、3G通信系統、Wi-Fi(Wireless—Fidelity)通信系統和4G通信系統，具體應用情況如下。（1）CDMA無線通信系統[2]。CDMA無線通信系統英文名為“CodeDivisionMultipleAccess”，是在數字技術的分支——擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新的無線通信技術。在應用過程中，只需要處理信號寬帶產生的信息數據，便可以提高傳輸效率，具有高效率傳輸數據的特點，因而在煤礦井下無線通信系統中得到廣泛使用。通常情況下，CDMA無線通信系統在煤礦井下的應用主要從以下方面展開：第一，CDMA無線通信系統是一種新型通信技術，在使用過程中需要通過服務器、基站和功率分配機等眾多設備輔助，才可以迅速處理數據，保證煤礦井下數據信息完全準確；第二，在使用CDMA無線通信系統時，需要做好安全技術管理工作，定期檢查CDMA無線通信系統，保證系統完整性，為煤礦井下安全管理工作提供參考依據。（2）3G通信系統。3G的全稱為“3rdGeneration”[3]，翻譯過來就是第三代數字通信。該通信技術與國際互聯網媒體緊密結合，不僅能夠處理圖像、音頻等多種媒體，還可以為人們提供包括網頁瀏覽、信息數據傳輸與電話會議等多種信息服務，因而在煤礦井下工作中經常被使用。通常情況下，3G通信系統的選擇標準為TD-SCDMA。符合此標準的3G通信系統主要由語音編碼器和擴頻帶寬構成，在使用過程中可以實現動態信息同步更新與信息數據接力切換，保證所有零件都能正常使用，提高間隙配置效率，完成遠距離數據傳輸等多項工作。（3）Wi-Fi通信系統。Wi-Fi是一種允許電子設備連接到無線局域網（WLAN）的技術。該技術在使用過程中既可以加密，也可以開放，具有一定的互通性[4]。在我國科學技術快速發展的背景下，Wi-Fi通信技術已在家家戶戶得到廣泛應用。其價格便宜且網速快，是企業在工作中的首選。Wi-Fi通信技術在煤礦井下作業中的應用主要從兩個方面展開：第一，在使用Wi-Fi通信系統前，工作人員需要合理制定手機發射功率、基站工作頻段、基站通信道數量和基站調制方式等內容，并簽訂基站通信協議；第二，在上述工作完成后，工作人員需要確定Wi-Fi通信技術的距離，并綜合考慮煤礦井下地質情況，合理選擇技術，從而縮短煤礦通信距離，提高煤礦井下通信工作質量。（4）4G通信系統。4G通信系統的原理是以傳統通信技術為基礎，進一步融入新通信技術，從而提高無線通信網絡效率，縮短數據信息傳輸時間。4G通信系統最大數據傳輸速率是3G通信系統的50多倍，具有傳輸速度快和傳輸質量高的優點。4G通信系統在煤礦井下作業中的使用主要從以下兩個方面展開：第一，4G通信系統屬于高速傳輸的無線通信技術，在使用過程中需要首先營造出一個高速傳輸環境，在此前提下，工作人員只需合理安裝4G通信系統，便可減輕工作人員任務量和提高工作效率，一舉兩得；第二，工作人員在使用4G通信系統時，需要合理采用多重輸入與多重輸出技術，將4G通信系統打造成智能型天線技術，避免在信息數據傳輸過程中受到其他信號干擾，保證信息數據的穩定傳輸，為煤礦井下安全管理工作提供支持，推動煤礦行業快速發展。

2煤礦井下無線通信系統的應用前景

2.1完善井下安全生產監管體系的建設工作。煤礦是我國的重點產業之一，在煤炭行業快速發展的背景下，通過先進的煤礦井下開采技術，可以開發出更多煤礦資源，供人們使用。然而，煤礦井下工作具有一定復雜性，在開采過程中易出現安全問題，加強煤礦井下安全生產監管體系建設工作至關重要。（1）煤礦行業需要重點關注井下瓦斯濃度。監控井下瓦斯濃度的具體實施如下：第一，工作人員要在煤礦井下安裝瓦斯濃度激光探測傳感器，實時監測井下瓦斯濃度，一旦發現瓦斯濃度過高，應及時告知井下作業人員，使其立即停止作業；第二，工作人員不僅需要安裝瓦斯濃度激光探測傳感器，還需要安裝CO濃度傳感器，檢測井下有毒有害氣體，及時了解井下情況。一旦發現煤礦井下有毒有害物質含量增多，應及時發出警告，保證井下作業人員的生命安全。瓦斯濃度激光探測傳感器如圖1所示。（2）加大對煤礦井下壓力的監測力度。工作人員需要了解煤礦井下作業情況，針對性選擇礦壓傳感器和無線通信設備，為井下壓力監測工作奠定基礎。在完成上述工作后，工作人員需要連接礦壓傳感器和無線通信設備，并與煤礦井下相連，此時就可以對煤礦井下情況進行實時監測，及時了解煤礦井下壓力。如果井下礦壓出現異常，無線通信系統會及時發出信號，通知井下作業人員立即離開現場，保證人員生命安全。（3）加強煤礦井下的語音視頻檢測工作。工作人員通過在煤礦井下安裝視頻監控設備，可對煤礦井下情況進行實時監測，及時了解井下情況，從而為煤礦井下安全管理工作提供參考，保證煤礦井下安全管理工作質量。2.2合理使用數據傳播載體。在我國無線通信技術快速發展的背景下，煤礦行業呈現出信息化趨勢，不僅安全性得到保證，煤礦井下作業效率也得到大大提高。實現煤礦行業的快速發展，要求人員合理使用數據傳播載體。首先，煤礦企業需要積極建造智慧煤礦，參照煤礦行業發展情況和市場前景，積極研究綠色環保開發技術，避免在煤礦開發過程中對周圍環境造成負面影響；其次，煤礦企業需要合理應用各種形式的實時傳感器，監督煤礦井下作業的實施，及時了解煤礦井下作業情況，保證煤礦井下通風狀況良好。

3結論

當前，煤礦井下作業安全事故頻發，且波及范圍大、破壞性強，會對井下環境與周圍環境產生嚴重負面影響，或出現礦產資源浪費情況。及時了解煤礦井下作業安全狀況至關重要。因此，相關人員需要在煤礦井下作業中合理應用無線通信技術，并在選擇無線通信技術時綜合考慮距離、成本以及安全等問題，保證無線通信技術的順利應用，實時監控煤礦井下作業，提高煤礦井下作業的安全性。

參考文獻：

[1]郭耀華.煤礦救援機器人無線通信系統及布放裝置研究[J].煤礦機械，2014，35（6）：47-49.

[2]黃凱.煤礦井下高性能微波功率分配器與圓極化微帶天線的研究[D].徐州：中國礦業大學，2015.

[3]王頂.基于Zigbee的聲表面波煤礦瓦斯傳感器無線通信系統的設計[D].西安：西京學院，2016.

[4]顧義東.基于TD-SCDMA無線通信系統的井下人員定位技術在煤礦上的應用[J].電子世界，2014，（16）：363-364.

作者:許清河 單位:山西西山煤電股份有限公司西銘礦