煤礦通風機安全監(jiān)測傳輸系統(tǒng)研究

安玉湖

（大同煤礦集團馬道頭煤業(yè)有限責任公司通風區(qū)， 山西 大同 037000）

引言

為了確保井下的通風效果，煤礦通風機的布置通常選擇多點位分布，這就造成了現(xiàn)有的煤礦通風風機信息監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)多、信息量大、監(jiān)控距離遠、井下工作環(huán)境惡劣、存在多重電磁干擾等。現(xiàn)有的監(jiān)測信息傳輸系統(tǒng)在抗干擾性、數(shù)據(jù)傳輸準確性、及時性等方面已經越來越不能滿足煤礦安全生產的需求[1]，因此如何確保通風機安全監(jiān)測信息的可靠傳輸，是需要不斷研究的課題[1]。

1 無線擴頻傳輸技術特點

無線擴頻傳輸技術是近年來飛速發(fā)展的一種無線傳輸技術，其具有以下特點：

1）成本低。無線擴頻傳輸技術，實際上屬于無線傳輸?shù)囊环N，其在使用時只需發(fā)射端及接收端即可，無需使用有線連接，因此使用、維護、改造成本較低。

2）抗干擾能力強。無線擴頻傳輸技術是將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號擴展到很寬廣的頻譜帶上，當數(shù)據(jù)中心的接收模塊接收到傳輸?shù)男盘柡?，通過特殊技術對分布在頻譜帶上的信息進行壓縮處理，將其恢復到原始的頻譜帶寬，在傳輸過程中雜波信號進入到信號通頻帶內的可能性大大降低，因此其具有很強的抗干擾能力[2]。

3）數(shù)據(jù)傳輸速度快，容量大。無線擴頻技術中，在傳輸信息時，其首先會對信息進行擴頻處理，這樣其實際傳送的數(shù)據(jù)就是經過特殊運算處理過的高速大容量信號，因此具有較高的傳輸速度。

4）傳輸距離遠、信號衰減少。無線擴頻技術可以通過增加對信號的信噪比來提高信息的傳輸距離并減少信號在傳輸過程中的衰減，確保信息傳輸?shù)陌踩院蜏蚀_性。

基于上述特點，本文提出了煤礦通風機監(jiān)測信息無線擴頻精確傳輸系統(tǒng)，確保其能夠安全、可靠的對煤礦通風機的數(shù)據(jù)進行快速、精確的實時傳輸。

2 通風機監(jiān)測信息無線擴頻精確傳輸系統(tǒng)

通風機監(jiān)測信息無線擴頻精確傳輸系統(tǒng)的傳輸方案示意圖如圖1、圖2所示，在系統(tǒng)工作時，通過布置在通風機周圍的傳感器收集通風機的各種工作參數(shù)，然后將這些收集到的參數(shù)通過變送器轉變成設定的電流信號，然后這些電流信號經過特殊處理模塊對其進行濾波和增強處理，將其轉化成數(shù)字信號，最后再通過偽隨機碼對轉換的信號進行擴頻處理[3]。

圖1 通風機安全監(jiān)測傳輸系統(tǒng)發(fā)射端系統(tǒng)示意圖

圖2 通風機安全監(jiān)測傳輸系統(tǒng)接收端系統(tǒng)示意圖

在系統(tǒng)工作的時候，假設信號監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控到的通風機的某個工作數(shù)據(jù)是m（t），碼源的工作持續(xù)時間為T，假設其偽隨機碼為a（t），將通風機的某個工作數(shù)據(jù)與偽隨機碼進行數(shù)據(jù)運算，即可得到一個對應的擴頻信號，這個擴頻信號的工作速率和其對應的偽隨機碼的速率是一致的。這樣在頻帶獲得相應的擴展信號之后，再經過調制器對載波進行調制，這樣經擴展和調制的信號P（t）為[4]：

而在控制中心的接收端，系統(tǒng)在收到傳遞過來的數(shù)字信號后對其進行頻譜壓縮處理，然后再經過與發(fā)射端完全同步的加密擴頻碼進行解密處理，這樣經過處理后即可得到系統(tǒng)發(fā)射端采集到的原始通風機的工作實際數(shù)據(jù)m（t）。

對于在信號傳輸過程中所摻雜的雜波信號，與擴頻偽隨機碼不相關，會隨機的被擴展到整個寬頻帶上，這樣就會使實際進入到信號所在的通頻帶內的雜波信號極少，因此具有很強的抗干擾能力，且其抗干擾的能力與頻帶的擴展倍數(shù)成正比。

3 結論

通風機監(jiān)測信息無線擴頻精確傳輸系統(tǒng)抗干擾能力強、結構簡單、傳輸距離遠，可極大地提升煤礦中下信息傳遞的安全型，具有較大的應用推廣價值。