0引言

煤礦井下惡劣的生產(chǎn)環(huán)境及特殊的要求給礦井無線通信帶來了很多困難，現(xiàn)有成熟的地面無線通信技術(shù)很難直接應(yīng)用于井下。而井下可靠便捷的無線通信不僅是提高生產(chǎn)效率的有力工具，而且是礦工生命安全的重要保障。2010年8月，國家煤礦安全監(jiān)察總局下發(fā)了《關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知（安監(jiān)總煤裝[2010]146號）》，要求煤礦建設(shè)完善煤礦井下監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、壓風(fēng)自救、供水施救和通信聯(lián)絡(luò)等六大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)。由于井下巷道情況復(fù)雜以及綜采面等工作區(qū)域的流動(dòng)性大，與有線的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)相比,無線安全調(diào)度系統(tǒng)具有“即鋪即用”的優(yōu)點(diǎn)，可以方便流動(dòng)接入，可實(shí)時(shí)把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)至地面監(jiān)控中心，接收傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)顯示井下人員的分布及設(shè)備狀況，并保證地面指揮中心與井下?lián)岆U(xiǎn)工作面的實(shí)時(shí)通信，提高搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)效率和搜救效果。礦井無線通信技術(shù)不僅是通信聯(lián)絡(luò)的必然要求，同時(shí)也在煤礦安全生產(chǎn)如井下通信、傳輸、人員定位、無線傳感器、無線局網(wǎng)、現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備遙控、應(yīng)急通信、環(huán)境監(jiān)測、安全生產(chǎn)指揮等領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1WIFI礦井無線通信技術(shù)

縱觀礦井無線通信技術(shù)的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了超低頻透地通信、感應(yīng)通信、漏泄通信、礦井小靈通、CDMA等幾個(gè)技術(shù)過程，近年來，隨著WIFI技術(shù)在礦井無線通信中的廣泛應(yīng)用，使得礦井無線通信技術(shù)掀起了一場新的革命。基于WIFI的礦井通信系統(tǒng)可采用“基站+交換機(jī)”結(jié)構(gòu)[1]，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、成本低，且具有應(yīng)急功能，當(dāng)井下基站與地面交換機(jī)斷纜時(shí)，基站服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)電話之間仍可相互通話，系統(tǒng)抗災(zāi)容錯(cuò)能力強(qiáng)。在事故應(yīng)急救援和臨時(shí)施工通信中，基站的脫網(wǎng)功能也可發(fā)揮作用。基于WIFI技術(shù)的礦井無線通信系統(tǒng)具用通信容量大、通信質(zhì)量高、可無線傳輸數(shù)據(jù)及圖象等獨(dú)特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:[2]（1）系統(tǒng)可服用井下以太網(wǎng)平臺，不需要鋪設(shè)獨(dú)立線路，節(jié)省投資。（2）不僅能實(shí)現(xiàn)語音傳輸，還能滿足視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰＃?）通過開放的協(xié)議，可方便接入任何WIFI協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)礦井各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)無線傳輸。（4）系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)無線通訊類設(shè)備，不受信道的限制，可通過高帶寬支持大量用戶同時(shí)通訊。（5）系統(tǒng)采用本質(zhì)安全供電和通信設(shè)備本質(zhì)安全的方式，在回風(fēng)區(qū)域和工作面實(shí)現(xiàn)了不受危險(xiǎn)狀況影響，全天候的無線通信。（6）頻率工作在特高頻2.4GHz，抗干擾能力強(qiáng)，且為公共開放頻段，符合國家無線管理相關(guān)規(guī)定，不存在頻段使用限制問題。但是目前礦井WIFI手機(jī)具有成本偏高、電池續(xù)航能力不足等障礙，需要進(jìn)一步普及推廣。

2WIFI技術(shù)與其他礦井無線通信技術(shù)比較

綜合對比幾種礦井無線通信技術(shù)，表1各種礦井無限通信技術(shù)的性能對比。綜合分析上表中的幾種礦井移動(dòng)通信技術(shù)：超低頻透地通信系統(tǒng)存在著單向通信、天線架設(shè)高、施工難度大等固有缺陷，只適宜用于調(diào)度和救災(zāi)輔助通信系統(tǒng)；感應(yīng)通信利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的通信，因傳輸參數(shù)不穩(wěn)定和干擾噪聲大，不適合用做全礦井無線通信系統(tǒng)；漏泄通信設(shè)備多、饋線長且接收局限在離導(dǎo)線30m以內(nèi)，維護(hù)不便；小靈通礦井無線通信系統(tǒng)面對即將退市的尷尬局面，無法再繼續(xù)使用；基于CDMA的通信系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、通話清晰，但抗災(zāi)難能力差，系統(tǒng)綜合成本較高；基于WIFI技術(shù)的寬帶無線通訊系統(tǒng)，既解決了傳輸?shù)木嚯x問題(直巷道覆蓋可達(dá)500m)，又可以滿足礦井本安型的需要。可實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的復(fù)用，組成星型+樹型結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前解決礦井無線通訊及人員定位問題最具性價(jià)比的的技術(shù)之一。[3]

3結(jié)語

由于井下環(huán)境的限制，要實(shí)現(xiàn)全礦井通信，靠單一的通信體制或單一的通信設(shè)備是不能滿足的，必須依靠多種形式、多種設(shè)備的相互配合來實(shí)現(xiàn)。通過井下調(diào)度電話、井下廣播系統(tǒng)、皮帶機(jī)沿線的礦用擴(kuò)播電話、礦井CDMA或WIFI無線電話相互配合構(gòu)成一個(gè)完整的井下通信網(wǎng)。無線通信技術(shù)應(yīng)用在礦井通信之中,通過有線與無線通信系統(tǒng)、地面與井下通信系統(tǒng)的結(jié)合,使得個(gè)人終端漫游于地面、井下,還可方便接入公眾通訊網(wǎng),滿足有線、無線、話音和數(shù)據(jù)的多方通信需求。通過將CDMA或WiFi技術(shù)結(jié)合移動(dòng)通信系統(tǒng)和井下RFID人員跟蹤定位技術(shù)的綜合運(yùn)用為一體,通過系統(tǒng)硬件設(shè)備融合人員跟蹤定位管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)煤礦井下作業(yè)人員與井上人員通信和安全的監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)建立數(shù)字礦山的目標(biāo)。