短距離通信技術(shù)在煤礦井下的應用分析

【摘 要】隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展，短距離通信技術(shù)得到廣泛應用。最近幾年，煤礦安全事故的發(fā)生率逐漸升高，嚴重影響工作人員的生命安全，所以，對于煤礦安全問題的解決，是一項嚴峻的任務。短距離通信技術(shù)在煤礦井下發(fā)揮了重要的作用，即對于井下人員設備和發(fā)布現(xiàn)狀可充分掌握，實時將井下數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，有利于增強搶險救災，提高安全救護率等，是煤礦井下中必備的系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】短距離通信技術(shù) 煤礦井下 應用分析

【中圖分類號】TN92 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）03-0198-02

一 前言

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦井下也在廣泛應用無線通信技術(shù)，如井下小靈通PHS的應用，發(fā)揮人員定位和井下話音等作用。礦井環(huán)境具有特殊性，即有限空間的無線電波傳播環(huán)境，采用短距離無線通信技術(shù)，如ZigBee技術(shù)等的應用，可將煤礦安全事故發(fā)生率降低，因短距離技術(shù)具備功耗低、發(fā)射功率低、續(xù)航能力強以及網(wǎng)絡鋪設簡單等優(yōu)勢，十分符合煤礦安全電路的相關(guān)設計，所以應用在煤礦井下中是理所當然的。本文針對短距離通信技術(shù)在煤礦井下的應用進行簡要分析。

二 短距離通信技術(shù)的含義

通常情況下，通信收發(fā)兩方利用無線電波井下傳輸信息，且能夠在幾十米范圍內(nèi)傳輸，皆可叫做短距離無線通信，也可稱為短距離通信技術(shù)。短距離通信技術(shù)具備多種共性，即對等性、成本低以及功耗低等。短距離通信技術(shù)實質(zhì)指一般意義上的無線個人網(wǎng)絡技術(shù)，主要有以下幾種標準，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距離技術(shù)有各種不同接入技術(shù)，如無線局域網(wǎng)技術(shù)等。礦井無線通信有感應通信、動力線載波通信等形式。但動力線載波通信在礦井中應用時，由于抗干擾能力弱，難以匹配傳輸阻抗，所以其效果較差。而感應通信是以電磁感應原理進行通信，發(fā)話時，移動通信機的磁性天線與感應線很相似，同時有尺寸大的發(fā)射天線，但干擾噪聲過大且傳輸參數(shù)可靠性差，很少應用。井下巷道屬于一個限定空間，主要是巖壁組建而成的封閉環(huán)境，巖壁往往限制電磁波的傳播，傳播中衰減程度過大。所以選用短距離通信技術(shù)應用于煤礦井下中，有著重要意義，短距離通信技術(shù)功耗、成本均相對比較低，網(wǎng)絡鋪設簡單，便于操作。

三 短距離通信技術(shù)在煤礦井下中的應用探討

短距離無線通信技術(shù)具備功耗相對較低的優(yōu)勢，因此對于“本安型”電路的相關(guān)設計十分符合。不僅如此，在煤礦井中，使用頻譜的要求較為寬松，所以，在煤礦井無線通信系統(tǒng)中，短距離通信技術(shù)具有廣闊的應用價值。

1.ZigBee技術(shù)的應用分析

在短距離通信技術(shù)中，ZigBee技術(shù)是其中最有代表性的技術(shù)，同時應用于煤礦井下占據(jù)重要的位置。ZigBee技術(shù)指以IEEE 802.15.4為主要物理層標準，并以此將大量微小傳感器間的通信進行協(xié)調(diào)。此類傳感器無需巨大能量，經(jīng)過無線電波且利用接力形式，實現(xiàn)兩個傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)揮高通信效率。ZigBee技術(shù)擁有三個特點：功耗低，即休眠狀態(tài)下的耗電量為微瓦級，工作狀態(tài)下的耗電量為毫瓦級；超大網(wǎng)絡容量，即1個ZigBee可支持的節(jié)點有65000個；廣泛的覆蓋面積，網(wǎng)絡覆蓋范圍可達100～1000m。

ZigBee技術(shù)具備雙向性定位優(yōu)勢，將ZigBee技術(shù)充分應用于煤礦井下中，有效實現(xiàn)井下與地面之間的信息交流，提高定位信息的規(guī)范性以及準確性。此外，ZigBee技術(shù)在實行雙向傳遞時，可將某些意外或突發(fā)事件的發(fā)生進行控制和防止，同時，傳輸?shù)乃俣认喈斂?，信息準確性也較高，從而提高決策反應效率。ZigBee技術(shù)系統(tǒng)在反映井下定位現(xiàn)狀的時候，能夠利用計算機將井下活動軌跡進行詳細描述，也就是經(jīng)過標識卡活動狀況、各種站點間信息的傳遞等，進行了解和掌握井下活動的具體現(xiàn)狀，當發(fā)現(xiàn)有不良現(xiàn)象發(fā)生時，可立即采取措施，避免發(fā)生意外。如在某市煤礦中，因井下地形復雜，在進行煤礦開采時，常常發(fā)生事故，發(fā)生事故之后，營救人員不能將井下受災人員的分布情況以及人數(shù)進行較好確定，若將營救設備盲目開進，則會誤傷受困人員，從而無法及時營救受困工人。然而使用ZigBee技術(shù)之后，能將事故受困人員分布位置以及具體情況進行準確確定，促進營救工作的順利開展，及時救出受困人員，進一步降低煤礦井下安全事故的發(fā)生率，確保工作人員的生命安全。

2.IrDA技術(shù)應用分析

一般情況下，IrDA技術(shù)在調(diào)制時，常常利用脈沖相位，如此一來，不但將抗干擾能力增強，而且使連續(xù)電平功率大于脈沖電平功率，防止了紅外二極管無法承受高功率的現(xiàn)象出現(xiàn)。IrDA技術(shù)具備成本低，易控制傳播距離、范圍，保密性高、抗干擾能力強等特點，將該技術(shù)應用在煤礦井下通信系統(tǒng)中，可發(fā)揮遙控器的作用。此外，根據(jù)國家煤礦安全相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)新標準，對于井下傳感器，必須利用紅外遙控傳感器，無需使用精度產(chǎn)品及電位器調(diào)零點產(chǎn)品等。由此可見，IrDA技術(shù)應用在煤礦井下中具有重要的作用。

3.無載波UWB通信技術(shù)應用分析

在煤礦井下應用無載波UWB通信技術(shù)，能夠降低煤礦井下通信系統(tǒng)的成功。在煤礦井中，可通過超寬帶信號頻帶寬的優(yōu)勢，將傳輸距離進行換取。利用UWB無線通信，能快速實現(xiàn)通信和測距及定位統(tǒng)一，多功能一體化等，將無載波UWB通信技術(shù)應用在煤礦井下，有利于準確定位井下人員，在發(fā)生各種惡性事故的時候，保持無線通信系統(tǒng)通暢，可提高救生搶險的效率。

四 結(jié)束語

總之，短距離通信技術(shù)在煤礦井下中發(fā)揮重要作用，如無載波UWB通信技術(shù)、IrDA技術(shù)應用和ZigBee技術(shù)應用等，只有將這些技術(shù)充分利用，才能提升我國煤礦井下開采工作的效率和質(zhì)量，從而促進煤礦行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]陳少華、吳化柱、賈世杰等.短距離無線通信系統(tǒng)中信道編碼技術(shù)[J].大連交通大學學報，2009（1）：49～52

[2]何銳.采用短距離無線通信技術(shù)的電氣設備溫度在線監(jiān)測的實現(xiàn)[J].寧夏電力，2009（1）

[3]趙忠禹、李斌、霍紹達.基于ARM7和ZigBee的短距離無線通信系統(tǒng)的設計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（7）：78～80

[4]張方奎、張春業(yè).短距離無線通信技術(shù)及其融合發(fā)展研究[J].電測與儀表，2007（10）：56～60

[5]王陳海、吳太虎.短距離無線通信技術(shù)發(fā)展及在醫(yī)療監(jiān)護中的應用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008（1）：87～89

[6]孫弋.新型煤礦井下應急無線通信系統(tǒng)的建立[J].西安科技大學學報，2008（28）

[7]李波、張毅.煤礦井下無線通信技術(shù)分析[J].科技信息，2008（28）

[8]陳湘源.煤礦無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].工礦自動化，2009（1）

〔責任編輯：肖薇〕