基于WiFi的煤礦井下應急救援無線通信系統(tǒng)的研究

王占強

摘要：伴隨著WiFi技術的持續(xù)性發(fā)展以及技術水平的不斷成熟化，在大多數(shù)領域都得到了明顯的應用，同時也獲得了許多的成績。煤礦井下作業(yè)期間經(jīng)常會出現(xiàn)安全事故，安全事故發(fā)生之后需要及時進行救援，此時對于井下的信息溝通依賴性非常高，這也是決定救援效率以及安全性的關鍵。對此，為了進一步提高煤礦井下工作安全性水平，本文簡要分析基于WiFi的煤礦井下應急救援無線通信系統(tǒng)，希望可以為相關企業(yè)、工作者提供幫助。

關鍵詞：WIFI;煤礦井下通信;應急救援無線通信;系統(tǒng)研究

0.??? 引言

伴隨著近些年我國通信技術的持續(xù)性發(fā)展，尤其是帶有比較獨特優(yōu)勢的WiFi技術已經(jīng)涉及到了人們的生產、生產等環(huán)節(jié)。借助WiFi技術的應用，可以實現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)傳輸，能夠更好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準確傳遞，從而為應急救援工作提供可靠的支持。因為煤礦井下的安全事故存在隱匿性特征，內部與外界的表現(xiàn)差異并不相同，救援的方式需要基于井下實際情況而決定，所以做好無線通信顯得非常重要。對此，探討基于WiFi的煤礦井下應急救援無線通信系統(tǒng)的研究具備顯著實踐性價值。

1.??? 煤礦井下應急救援災害的事故特征

在煤礦生產過程中，安全事故的發(fā)生是不可避免的，其不僅會導致煤礦生產形成比較嚴重的危害，同時還會導致比較嚴重的人員傷亡事故的發(fā)生[1]。對此，在煤礦井下開采工作中，需要時刻準備好應急救援工作。煤礦井下工作期間，借助緊急救援技術可以有效降低事故發(fā)生后的負面危害，可以最大程度減少事故導致的人員傷亡問題，煤礦井下作業(yè)期間，在發(fā)生安全事故之后及時進行救援也可以更好的縮短救援速度，這對于煤礦井下工作人員的安全保障可以提供可靠的支持。在煤礦井下開采期間，假設出現(xiàn)礦災事故，救援人員應當及時做好相應的救援工作，在工作中需要直接下到井下危險環(huán)境當中，特別是礦井當中的環(huán)境因為比較復雜，所以對于救護人員也會形成一定的危害影響。對此，在救援工作中，為了進一步提升救援的效率與安全性，規(guī)避救援者在救援工作中傷亡現(xiàn)象，在救援過程中需要讓救援人員及時獲得災害發(fā)生情況，并與地面工作指揮者對救援的工作實施情況進行溝通交流，為救援工作提供支持。

從當前我國的煤礦井下救援工作的開展經(jīng)驗來看，其核心問題在于溝通過程中的信息不通暢，應用的救援設備相對比較落后，無法滿足煤礦整體救援工作需求。隨著近些年技術設備的不斷提高，促使煤礦安全得到了明顯的保障，但是對于信息技術的推廣和應用的依賴性也在不斷的提高，想要更好的降低事故危害，就必須從通信技術角度著手，借助無線通信技術為煤礦產業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供支持。

2.??? 基于WiFi的煤礦井下應急救援無線通信系統(tǒng)

煤礦井下工作過程中發(fā)生事故時需要完全切斷井下的電力供應，再加上煤礦井下的環(huán)境相對比較復雜，在救援工作方面必須有成熟且完善的救援系統(tǒng)建設作為基礎，從系統(tǒng)結構層面上來看，應急救援系統(tǒng)主要涉及到地面上的指揮調度中心、井下的無線鏈路以及災變現(xiàn)場救護隊。井下無線鏈路主要是通過救援基地、無線傳輸鏈路以及采集終端、布放裝置等多個主體一同構建，每一個主體部分都會對井下路由結構的相關性能形成影響[2]。對此，在建設期間，需要注重不同環(huán)節(jié)結構性能的判斷，盡可能保障系統(tǒng)結構的性能滿足相關要求。在井下開采期間，煤礦發(fā)生災害之后需要采取下列措施進行應對：1、地面援救指揮調度中心基于實際情況設計救援方案并進行論證，保障所應用的救援方案保持高度合理性，按照所指定的方案開展相應的救援工作;2、救援隊伍在進入到井下進行救援時，需要攜帶相應的設備、電纜，快速且準確的進入到預先制定的位置，并完成對有線電纜的敷設，快速完成相關設備的搭建，并在井下快速的完成救援基地平臺的建設。與此同時，在井下構建救援基地時需要和地面救援的調度中心進行溝通，完成不同信息的傳遞并為救援工作的開展提供支持;3、災害周邊的情況不明區(qū)域時，很容易發(fā)生二次災害，此時如果救援人員進入這一區(qū)域可能會導致額外的人員傷亡風險問題。對此，基于這一情況可以借助WiFi技術作為支持，借助無線接力的方式，布設自動化裝置，在不需要救援人員直接進入災害現(xiàn)場時快速完成無線通信的監(jiān)理工作，促使通信通道快速想災害現(xiàn)場延伸，最終達到救援現(xiàn)場[3];4、救援人員在達到相對安全區(qū)域之后，在救援工作中可以借助已經(jīng)建立完成的WiFi網(wǎng)絡，借助隨身配備的數(shù)據(jù)設備，與被救援區(qū)域之間進行溝通交流，同時和井下救援基地、地面救援指揮調度中心進行溝通，及時溝通并借助語音方式交流信息，不僅可以更加準確的掌握救援地點，同時還可以實現(xiàn)異常情況的及時反饋;5、煤礦井下的不同數(shù)據(jù)都需要借助井下救援基地而開展，最終將不同數(shù)據(jù)傳遞到地面救援指揮調度中心，從而為救援調度工作提供數(shù)據(jù)支持，促使救援工作可以合理開展。

在無線通信信道方面，無線通信信道屬于應急救援無線通信系統(tǒng)中的關鍵性環(huán)節(jié)，救援人員在工作中可以將控制命令和計算機上的WiFi鏈路中心節(jié)點FFD1發(fā)送到小車上的RFD采集終端上，這一終端可以在運行期間獲得救援基地的命令數(shù)據(jù)，并將命令數(shù)據(jù)傳遞給小車，按照命令進行相應的操作。在具體操作中，采集終端可以基于自身環(huán)境反饋信息數(shù)據(jù)，對于返回的不同信息都可以借助采集終端和前一級的節(jié)點信號強度進行分析，并在救援中救援人員可以哪找接受到的信息強度構建相應的信息鏈路。在這一信息溝通期間，假設信號強度達到系統(tǒng)的門限值，此時會發(fā)出相應的指令并停車，此時救援人員可以借助井下救援計算機發(fā)放鏈路節(jié)點的投放命令，并完成投放任務之后再次啟動小車。WiFi的應用在具體過程中主要是以自主網(wǎng)功能為主，在應用WiFi時，兩個節(jié)點通信距離在超過通信范圍之后，新投入的節(jié)點會自動加入到已經(jīng)建設完成的WiFi網(wǎng)絡當中，從而轉變?yōu)槁酚僧斨械囊粋€全新節(jié)點，促使通信鏈路可以得到適當延伸，保障通信的安全性。在WiFi無線通信系統(tǒng)設計方面，硬件主要涉及到數(shù)據(jù)采集以及鏈路路由設備兩個方面。針對井下的WiFi無線通信系統(tǒng)，其要求采集終端設備帶有三項功能：1、借助不同傳感器實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)與相關參數(shù)的采集;2、發(fā)放環(huán)境數(shù)據(jù)給救援基地;3、接收到救援基地的控制命令并進行操作。采集終端設備在硬件設計上需要基于實際需求進行選擇。采集終端的硬件框架中，串行通信口采用UART0用于瓦斯?jié)舛?、溫度等傳感器的連接，USB接口用于WiFi模塊的連接以及數(shù)據(jù)儲存器。仿真器接口應用于JTAG接口，促使設備快速仿真調試。鏈路的路由器設備主要完成信號的接力這一需求，其主要的器件便是WiFi模塊，針對路由器而言，對于模塊的主要操作在于模塊參數(shù)配置相關問題，所以應用PC設備上的串口，借助AT命令或者是開發(fā)專用配置軟件的方式實現(xiàn)對模塊的參數(shù)配置調整。借助仿真實驗的方式可以明確具體的參數(shù)指標，并基于WiFi的技術實現(xiàn)應急無線通信系統(tǒng)的建設，系統(tǒng)本身的信息傳輸速率快切穩(wěn)定，延時小、性能比較穩(wěn)定。

3.??? 結語

綜上所述，伴隨著WiFi技術的持續(xù)性發(fā)展，在許多領域中WiFi都有著比較突出的應用價值，并且從具體應用情況來看也獲得了許多的成效，例如JZX879、USR-W600等型號已經(jīng)可有效應用于井下應急通信。對此，在煤礦井下災害應急救援系統(tǒng)建設期間，也需要注重WiFi技術的應用，借助WiFi作為支持，快速的完成相應的救援任務，盡可能降低煤礦井下災害的發(fā)生危害，盡可能減少人員的傷亡以及經(jīng)濟的損失，從而提高整個煤礦生產安全性，為煤礦產業(yè)的發(fā)展提供支持。

參考文獻：

[1]?? 胡青松，楊維，丁恩杰，等.煤礦應急救援通信技術的現(xiàn)狀與趨勢[J].通信學報，2019，40（05）：167-183.

[2]?? 陳漢章，汪洋.基于GIS的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應急聯(lián)動子系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2019，14（7）：121-125.

[3]?? 劉韜，周毅.基于ZigBee的煤礦井下甲烷濃度檢測系統(tǒng)設計[J].計算機測量與控制，2018，23（21）：411-412.