當(dāng)前煤礦通信系統(tǒng)主要技術(shù)分析

袁酉亮

摘 要：在進(jìn)行煤礦生產(chǎn)時(shí)，所處的工作環(huán)境條件比較惡劣，且這個(gè)環(huán)境的移動(dòng)性特征比較強(qiáng)，需要將一些用于采掘和支護(hù)以及通信的設(shè)備搬運(yùn)到新的工作環(huán)境中。在這種復(fù)雜的工作環(huán)境下，需要引進(jìn)更加先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)，才能為各項(xiàng)工作的開(kāi)展提供有效的支持，從而滿足煤礦工作的生產(chǎn)和管理要求。在進(jìn)行煤礦通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，將無(wú)線以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)的建設(shè)中，可以完善系統(tǒng)的組網(wǎng)和應(yīng)急救援通信以及視頻監(jiān)控等功能，并且對(duì)工作人員的位置進(jìn)行確定。本文就當(dāng)前煤礦通信系統(tǒng)主要技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的分析和探討。

關(guān)鍵詞：煤礦;通信系統(tǒng);主要技術(shù);分析探討

一、前言

我國(guó)在進(jìn)行煤礦井下作業(yè)時(shí)，原有的移動(dòng)通信系統(tǒng)建設(shè)僅僅是依靠電話等設(shè)備進(jìn)行通信，因?yàn)檫@種通信作用限制范圍比較大，無(wú)法為井下作業(yè)提供有效的支持。近階段在進(jìn)行井下通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品都比較多，在應(yīng)用的過(guò)程中具備更多的選擇。但因?yàn)榇蠖鄶?shù)的技術(shù)和產(chǎn)品會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，如果煤礦作業(yè)噪聲比較強(qiáng)，就會(huì)對(duì)通話質(zhì)量產(chǎn)生不利于的影響。所以在進(jìn)行煤礦通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，要引進(jìn)一些國(guó)外的先進(jìn)通信系統(tǒng)，彌補(bǔ)我國(guó)自身產(chǎn)品的缺陷和不足[1]。

二、無(wú)線以太網(wǎng)在當(dāng)前煤礦通信系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

（一）移動(dòng)通信方面

如圖1所示，在進(jìn)行煤礦生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)用無(wú)線以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)間比較長(zhǎng)，到目前為止我國(guó)已經(jīng)擁有幾十套系統(tǒng)，隨著這這項(xiàng)技術(shù)的不斷更新和進(jìn)步，在應(yīng)用技術(shù)時(shí)存在的各項(xiàng)問(wèn)題都得到合理的解決，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通信功能的一體化發(fā)展。在發(fā)展的過(guò)程中，將無(wú)線和有線以及生產(chǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以促進(jìn)通信系統(tǒng)進(jìn)行更好的發(fā)展。尤其是在進(jìn)行WiFi傳輸時(shí)，誤碼率測(cè)試工作的開(kāi)展已經(jīng)比較先進(jìn)?，F(xiàn)階段在開(kāi)展測(cè)試工作時(shí)，數(shù)據(jù)更加的清晰，而且在對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和整理時(shí)，相關(guān)的技術(shù)也比較成熟[2]。

（二）系統(tǒng)組網(wǎng)方面

在進(jìn)行系統(tǒng)的組網(wǎng)建設(shè)時(shí)，原來(lái)的鏈型或者是星形的拓?fù)鋵儆诰颅h(huán)境作業(yè)的主要通信系統(tǒng)，所有的子系統(tǒng)可以形成一個(gè)新型的網(wǎng)絡(luò)形式。這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)是帶寬狀態(tài)比較小，可靠性不足，抵抗災(zāi)害能力比較差。因此，在應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程中存在較多的問(wèn)題，無(wú)法保證系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性和安全性。現(xiàn)階段工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤礦建設(shè)中，在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)時(shí)提高了系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，而且完善了系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。但是以太網(wǎng)技術(shù)所采用的通訊方式屬于有線的形式，再加上井下的作業(yè)情況比較復(fù)雜，工作的范圍比較小，而且作業(yè)位置會(huì)不斷的發(fā)生改變[3]。所以在進(jìn)行具體傳輸?shù)倪^(guò)程中必須注意以下問(wèn)題。

1.在工作環(huán)境比較好、位置比較固定的區(qū)域進(jìn)行環(huán)網(wǎng)的布置

如果存在建設(shè)條件的限制，會(huì)加大后期維護(hù)的難度，也會(huì)受到其他建設(shè)的影響，有些位置無(wú)法進(jìn)行環(huán)網(wǎng)的安裝。一些危險(xiǎn)性比較高的區(qū)域，如果保留采掘的面，也不能進(jìn)行環(huán)網(wǎng)的布置。所以這些無(wú)法進(jìn)行環(huán)網(wǎng)布置的區(qū)域是建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)。

2. 在進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)輸和線纜的拆遷時(shí)

因?yàn)楣ぷ髁勘容^大，且在作業(yè)過(guò)程中會(huì)對(duì)一些材料和設(shè)備產(chǎn)生比較大的損壞。采用以太網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)以及無(wú)線網(wǎng)橋等技術(shù)可以滿足無(wú)線型組環(huán)的部分功能。例如在進(jìn)行煤礦的端面采掘時(shí)，如果要執(zhí)行主運(yùn)的順槽或者輔運(yùn)的順槽，可以與以太網(wǎng)進(jìn)行有效的連接，使得采掘的工作面和順槽以及大巷之間能夠形成一個(gè)環(huán)路。在這個(gè)過(guò)程中可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的撤回，使得運(yùn)輸和維修工作的開(kāi)展更加簡(jiǎn)單快捷，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性[4]。

（三）工業(yè)自動(dòng)化方面

現(xiàn)階段在進(jìn)行煤礦產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，綜合自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍變得越來(lái)越廣，系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度也在不斷地增加。因?yàn)樵谶M(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，子系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)量也在不斷的增多，所以會(huì)加大各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力。如果在進(jìn)行具體建設(shè)時(shí)，接入系統(tǒng)的傳輸模式采用了星型和鏈型的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)形式，在這個(gè)過(guò)程中用有線的方式進(jìn)行接入建設(shè)，就會(huì)受到位置等因素的影響，還會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的限制。那么在開(kāi)展工作的過(guò)程中，無(wú)法為其他環(huán)節(jié)提供便利。所以企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，一定要不斷提高自身的自動(dòng)化應(yīng)用水平，才能對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行有效地解決[5]。

（四）綜合自動(dòng)化技術(shù)方面

在進(jìn)行礦產(chǎn)井下作業(yè)時(shí)，綜合自動(dòng)化應(yīng)用等技術(shù)的廣泛使用，使得現(xiàn)階段煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展程度也在不斷地提高。系統(tǒng)內(nèi)部的部件更加的復(fù)雜，一些數(shù)量繁多、種類多變的子系統(tǒng)應(yīng)用到這個(gè)建設(shè)的過(guò)程中，可以完善總系統(tǒng)的功能。現(xiàn)階段在進(jìn)行子系統(tǒng)接入時(shí)，可以選擇星型或者鏈型的接觸方式。如果采用了有線的方式，就會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)位置和環(huán)境等因素的影響。如果在進(jìn)行線纜架設(shè)的過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)建設(shè)形式的靈活移動(dòng)，那么鏈路在運(yùn)行的過(guò)程中，可能會(huì)存在穩(wěn)定性下降的問(wèn)題。對(duì)于一些智能化水平比較低的設(shè)備和子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)以太網(wǎng)技術(shù)的使用實(shí)現(xiàn)通信的串行。一些總線系統(tǒng)等多個(gè)類型的接口，都可以為后期的應(yīng)用提供有效的支持。在進(jìn)行具體建設(shè)時(shí)，如果采用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備的接入，那么子系統(tǒng)等設(shè)備的接入就不會(huì)再受到線纜建設(shè)的影響，在接入的過(guò)程中會(huì)更加地方便快捷，同時(shí)使用的穩(wěn)定性也會(huì)得到顯著地提高[6]。

（五）應(yīng)急通信方面

在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，井下的作業(yè)危險(xiǎn)性比較高，在進(jìn)行實(shí)際作業(yè)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)狀況和緊急情況，還會(huì)遭受最大的災(zāi)害。在對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)，應(yīng)該保證通信的順暢和穩(wěn)定，才能為工作人員的逃生提供有效的支持。現(xiàn)階段可以應(yīng)用有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行通信的建設(shè)，但是在開(kāi)展工作的過(guò)程中，對(duì)于地面交換設(shè)備的依賴性比較強(qiáng)，而且會(huì)受到大氣管控的影響。如果后期發(fā)生了自然災(zāi)害，可能會(huì)對(duì)設(shè)備和線路造成損壞，井下環(huán)境會(huì)出現(xiàn)斷電等問(wèn)題。一旦井下作業(yè)人員和地面的設(shè)備失去聯(lián)絡(luò)，通信系統(tǒng)就無(wú)法進(jìn)行正常的使用，也無(wú)法保證相應(yīng)的救援活動(dòng)能夠順利開(kāi)展?，F(xiàn)階段在進(jìn)行通信機(jī)制確立時(shí)，系統(tǒng)的內(nèi)部不同基站和手機(jī)設(shè)備之間都可以實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)的通信。如果發(fā)生災(zāi)害和突發(fā)情況，井下作業(yè)人員無(wú)法與地面的設(shè)備取得聯(lián)系，在系統(tǒng)的內(nèi)部依然可以實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系。無(wú)線型以太網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種傳輸視頻的承載，在惡劣的作業(yè)環(huán)境中，一些攝像設(shè)備都具有無(wú)線型以太網(wǎng)的傳輸功能。這種技術(shù)的操作靈活性比較強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)車載等要求，給現(xiàn)階段工業(yè)系統(tǒng)的建設(shè)提供了合理的增補(bǔ)[7]。

（六）人員定位方面

現(xiàn)階段煤礦企業(yè)在應(yīng)用人員的定位系統(tǒng)時(shí)，需要建設(shè)比較獨(dú)立的系統(tǒng)模式，而且要做好網(wǎng)絡(luò)支持等工作才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。因?yàn)楝F(xiàn)階段在進(jìn)行無(wú)線型以太網(wǎng)定位技術(shù)應(yīng)用時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)也逐漸成熟，可以在一些公共場(chǎng)所區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是系統(tǒng)屬于標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)，不需要后期進(jìn)行建設(shè)和維修，還可以與很多業(yè)務(wù)進(jìn)行聯(lián)合共同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。所以在進(jìn)行人員定位的過(guò)程中，可以提供更加優(yōu)異的服務(wù)。

三、無(wú)線以太網(wǎng)設(shè)備的井下維修技術(shù)及措施

在對(duì)井下的無(wú)線以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修時(shí)，通常設(shè)備的事故問(wèn)題都是在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的。所以在對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)，一定要對(duì)故障問(wèn)題的具體表現(xiàn)進(jìn)行深入的分析和準(zhǔn)確的處理。

（一）無(wú)線中斷

這種現(xiàn)象最為常見(jiàn)，在處理時(shí)具體方式有很多。比如設(shè)備電源損壞、無(wú)線模塊損壞等，可以對(duì)電源線和負(fù)載線進(jìn)行調(diào)換，對(duì)熔體進(jìn)行更換，或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)換。

（二）信號(hào)質(zhì)量差，時(shí)斷時(shí)續(xù)

常見(jiàn)的是受到周圍同頻信號(hào)的干擾或傳輸路徑上時(shí)有時(shí)無(wú)的遮擋。解決的方案是調(diào)換無(wú)線發(fā)射器的位置，或在傳輸路徑上增加網(wǎng)橋等中繼設(shè)備。

（三）使用一段時(shí)間后信號(hào)變差

常見(jiàn)的原因是無(wú)線收發(fā)設(shè)備采用的元件尤其是其晶振的質(zhì)量較差，隨著溫度或老化后產(chǎn)生頻率漂移，造成接收方所受到的信號(hào)變?nèi)?。解決的方案一般為更換高品質(zhì)的無(wú)線模塊，或者采用更高頻率的無(wú)線進(jìn)行通信。當(dāng)然在進(jìn)行具體維修時(shí)，工作人員需要根據(jù)故障問(wèn)題出現(xiàn)的原因制定專門的解決方案，還應(yīng)該對(duì)故障問(wèn)題的發(fā)生區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確地查找，才能保證維修工作的開(kāi)展效率和質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行煤礦通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，主要應(yīng)用的技術(shù)是無(wú)線以太網(wǎng)。這項(xiàng)技術(shù)的協(xié)議比較標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)規(guī)模比較小，應(yīng)用的靈活度比較高。而且在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)投入的資金力度比較小，因此這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤礦通信系統(tǒng)的建設(shè)中。煤礦企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行通信系統(tǒng)的建設(shè)，不僅可以提高生產(chǎn)管理的效率和質(zhì)量。而且能夠擴(kuò)大市場(chǎng)的發(fā)展前景，為我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。因此煤礦企業(yè)一定要認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的重要性，通過(guò)對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈軍.燃料智能全面管控一體化信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].天津大學(xué)， 2014.

[2]管鎮(zhèn)銘.基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦安全生產(chǎn)專家系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].電子科技大學(xué)， 2014.

[3]張偉強(qiáng).煤礦安全監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子科技大學(xué)， 2013.

[4]劉天偉.煤礦信息管理與智能地圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].大連理工大學(xué)， 2013.

[5]余修武.礦井安全智能監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].武漢理工大學(xué)， 2013.

[6]鐘躍.我國(guó)當(dāng)前煤礦通信系統(tǒng)主要技術(shù)分析[J].通信電源技術(shù)， 2010，27（05）：72-73.

[7]李琨.監(jiān)控技術(shù)與涌現(xiàn)性分析在煤礦瓦斯災(zāi)害防治中的應(yīng)用研究[J].昆明理工大學(xué)， 2019.

天地常州自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 213015