淺談無線局域網(wǎng)在露天煤礦的應(yīng)用

馬棟良

摘 要： 露天煤礦中，采用自動化設(shè)備和工業(yè)終端設(shè)備相連的無線通訊。無線局域網(wǎng)的應(yīng)用后，才能靈活訪問移動節(jié)點，且與動態(tài)設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)通訊和互聯(lián)，更重要的是簡化了維護和管理的工作，降低服務(wù)成本的同時也減少了設(shè)備的停用時間。為此，能夠根據(jù)最佳的應(yīng)用效果對工作人員進行有效分配，提升工作的效率。本篇文章基于露天煤礦工作基礎(chǔ)上，闡述了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用途徑，促進工作質(zhì)量的提升。以下觀點僅供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞： 無線局域網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);重型卡車;露天煤礦

【中圖分類號】TD744 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.35.147

無線局域網(wǎng)指的是利用無線電波、激光、紅外線等代替有線局域網(wǎng)的傳輸部分所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)可以作為有線數(shù)據(jù)通信的一種補充，和有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互為備份。無線局域網(wǎng)所采用的是802.11系列標準，它也是由IEEE802標準委員會制定的。根據(jù)無線局域網(wǎng)的特點，任何進入網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的用戶都可以通過臨時身份進入網(wǎng)絡(luò)，造成了網(wǎng)絡(luò)的不安全性。

1 煤礦企業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用

科學技術(shù)發(fā)展背景下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展迅速?，F(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)擁有三種網(wǎng)絡(luò)類型，包括總線型、星型和環(huán)形結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)的主要拓撲結(jié)構(gòu)，也是大多數(shù)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢特點在于穩(wěn)定性較高，具有良好的擴展性和可維護性。但相比其他兩種結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)傳輸和速度較慢。三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，帶寬和傳輸速度最高的是總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增加，帶寬會變窄。以令牌網(wǎng)為主的環(huán)形結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)帶寬窄，但安全性較高。網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介不斷產(chǎn)生變化，星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過不同的傳輸媒介促使傳輸速度大大提升，例如基于千兆網(wǎng)絡(luò)的雙絞線、達到數(shù)G級別的光纖通信等，這都說明無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬已經(jīng)達到了300M以上。此外，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離也在不斷增加。隨著AP熱點的增加，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍變得十分廣泛。和有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)的施工更加便捷，且施工成本較低，在企業(yè)中實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。

1.2 無線局限網(wǎng)在煤礦企業(yè)的應(yīng)用狀況

煤礦企業(yè)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的時間較長，但仍然存在不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并行的狀態(tài)。一些煤礦企業(yè)同時采用有線和無線網(wǎng)絡(luò)。投入網(wǎng)絡(luò)信息建設(shè)初期，煤礦技術(shù)應(yīng)用無線技術(shù)尚不成熟，多數(shù)煤礦企業(yè)都通過有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)。隨著煤礦企業(yè)的發(fā)展，揉入使用安全信息系統(tǒng)，需要將礦井中的各處網(wǎng)絡(luò)融合成一個整體?；谶@樣的環(huán)境特點，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸擴大，而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也促進了網(wǎng)絡(luò)擴展的簡化。無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)并行狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)運行存在一些問題。通常情況下，煤礦安全信息系統(tǒng)是由有線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，包括地面控制中心、安全信息系統(tǒng)軟件、井下傳輸系統(tǒng)和井下智能終端以及各種傳感器構(gòu)成。傳感器和無線傳感器構(gòu)成了智能終端系統(tǒng)。其中，傳感器的作用為采集井下的數(shù)據(jù)，并匯總大量數(shù)據(jù)信息傳達到數(shù)據(jù)終端。一般是通過RS485總線將采集到的數(shù)據(jù)傳送到井端的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器.由這個轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到地面的控制中心。再由煤礦安全信息系統(tǒng)軟件對這些數(shù)據(jù)進行處理。隨著煤礦生產(chǎn)的不斷深入。挖掘過的煤礦就會成為廢棄物，會不斷產(chǎn)生新礦井，因此需要保證煤礦安全信息系統(tǒng)的靈活擴展功能，才能避免嚴重的資源浪費問題。與此同時，容易造成成本的無限提升，加上使用有線施工擴展，施工進度慢，且成本較高，因此在建設(shè)初期會出現(xiàn)安全盲點。

2 組建無線局域網(wǎng)所需硬件支持

①無線網(wǎng)卡是終端無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，在無線局域網(wǎng)覆蓋下通過連接網(wǎng)絡(luò)進行上網(wǎng)使用的無線終端設(shè)備，使電腦可以利用無線來上網(wǎng)的一個裝置。但是有了無線網(wǎng)卡后還需要一個可以連接的無線網(wǎng)絡(luò)，就可以通過無線網(wǎng)卡以無線的方式連接無線網(wǎng)絡(luò)可上網(wǎng)。②無線AP是用于無線網(wǎng)絡(luò)的無線交換機，也是無線網(wǎng)絡(luò)的核心。無線AP是移動計算機用戶進入有線網(wǎng)絡(luò)的接人點。大多數(shù)無線AP還帶有接入點客戶端模式，可以和其它AP進行無線連接，延展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。③無線路由器。這是單純型AP與寬帶路由器的一種結(jié)合體，借助于路由器功能，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)中的信息連接共享，接入ADSL和小區(qū)寬帶。除此之外，無線路由器將連接無線和有線的終端分配在一個子網(wǎng)中，不同設(shè)備進行數(shù)據(jù)信息交換十分便捷有效。④無線網(wǎng)橋是針對點對點訪問互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計的，可以利用無線實現(xiàn)遠距離傳輸。從發(fā)揮作用的角度上理解，無線網(wǎng)橋連接了多個獨立的網(wǎng)絡(luò)段，通常位于不同的建筑內(nèi)，距離較遠，采用這種方式能實現(xiàn)通訊。⑤無線天線。無線局域網(wǎng)絡(luò)中，不同設(shè)備相距較遠的情況比較常見。信號的減弱可能會影響傳輸?shù)乃俾?，影響無線網(wǎng)絡(luò)的正常通信。在這種情況下，要借助無線天線增強接受和傳輸信號。⑥為了保護無線設(shè)備，避免雷擊的情況出現(xiàn)，采用了避雷針裝置。

3 組建無線局域網(wǎng)所需的軟件支持

①無線局域網(wǎng)管理軟件負責網(wǎng)絡(luò)接入、安全性和保密管理等。②維修管理系統(tǒng)軟件的作用為使用設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，對設(shè)備的運行狀況進行簡要分析后生成維修工作單，并在工作單中標注重要信息。所有用戶權(quán)限對卡車只有設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取功能，不具備遠程控制的功能。③GEOHVSTATEXIII監(jiān)控軟件，這是730E卡車監(jiān)控軟件，對卡車的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，通過記錄卡車運行的故障編碼和數(shù)據(jù)信息的方式進行決策，最終通過無線局域網(wǎng)發(fā)送故障數(shù)據(jù)到維修管理系統(tǒng)[1]。

4 無線局域網(wǎng)在露天煤礦的應(yīng)用

4.1 無線局域網(wǎng)應(yīng)用于設(shè)備維修處理

無線局域網(wǎng)連接的移動設(shè)備對卡車的運行情況能夠?qū)崟r監(jiān)控，并在發(fā)生故障時遠程自動報警和精準定位卡車的位置。根據(jù)卡車的運行狀況獲取檢測信息，再利用無線通訊實時傳輸給維修管理系統(tǒng)。維修管理系統(tǒng)接收信息后會自動生成維修工作單。如果出現(xiàn)嚴重的故障或發(fā)現(xiàn)故障前兆，需要將卡車開回車間或進行現(xiàn)場維修，系統(tǒng)會自動記錄對卡車運行影響不大的“狀態(tài)事件”，并在保養(yǎng)工作單中增添處理的措施，及時準確的開展設(shè)備狀態(tài)預(yù)知維修工作。此外，對卡車狀態(tài)實時監(jiān)控和檢測，能夠避免司機有故障不報。充分的結(jié)合在線監(jiān)測和診斷手段，對卡車技術(shù)狀態(tài)所產(chǎn)生的動態(tài)變化和趨勢進行分析，就不需要長期的卡車停機處理或短暫的停機檢查。在此基礎(chǔ)上能夠準確評定卡車的技術(shù)狀態(tài)，確定維修的方式和針對性維修的重點，打破了現(xiàn)行的預(yù)防維修和計劃維修統(tǒng)一的局面，可以采用更加經(jīng)濟合理的“設(shè)備狀態(tài)預(yù)知維修”制度。無線局域網(wǎng)應(yīng)用下的設(shè)備維修是從事后維修逐漸演變成預(yù)防和計劃維修方式的。隨著設(shè)備診斷技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)預(yù)知維修已經(jīng)成為設(shè)備維修的重要方式，也是現(xiàn)代化大型企業(yè)所提倡的一種維修方式。以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，以設(shè)備故障分析、診斷結(jié)果為依據(jù)，以設(shè)備預(yù)知狀態(tài)為手段的維修方式日漸成熟，對煤礦作業(yè)質(zhì)量和安全產(chǎn)生了重要影響。

4.2 全方位的跟蹤了解卡車備件信息

早在上世紀就提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念?！拔锫?lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，在RFID標簽中存儲著一些規(guī)范且有效的信息，利用無線通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)π畔⒓苫幚?，統(tǒng)一到中央信息系統(tǒng)中，分析和識別。計算機網(wǎng)絡(luò)的開放性特征決定了信息交換和共享的范圍不斷擴大，因此對相關(guān)物品能夠?qū)崿F(xiàn)透明化管理。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)物通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，交換和共享信息，達到通訊的目的。物物相連的互聯(lián)網(wǎng)還包含兩層含義。一是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在其基礎(chǔ)上延展的通信網(wǎng)絡(luò)。二是用戶端延伸和擴展到不同的物品之間，交換信息和有效通訊[2]。

4.3 無線局域網(wǎng)和GPS定位保證露天煤礦信息安全管理

無線局域網(wǎng)的應(yīng)用便于使用自動化設(shè)備的過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行有效處理?；诖耍S修人員的工作強度降低，同時在礦坑中的行走時間也大幅度減少。如果出現(xiàn)了卡車超速或者異常碰撞的情況，維修管理的系統(tǒng)軟件能夠?qū)κ鹿蔬M行拍照，并記錄事件發(fā)生的時間和地點。為此，可以防止更多的卡車超速或碰撞事件的發(fā)生，根據(jù)形成的記錄可以進行有效查詢。

結(jié)束語：由上文可知，露天煤礦環(huán)境下，無線局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為自動化設(shè)備的通信和信息傳輸提供了便利性條件，更重要的是提供了高帶寬的無線數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障能夠及時有效的排除，保證露天煤礦的信息安全，是重要的信息維護方式?？茖W技術(shù)發(fā)展背景下，微電子技術(shù)的應(yīng)用愈加廣泛，涌現(xiàn)出體積小、價格便宜的無線模塊，智能現(xiàn)場設(shè)備集成無線模塊更加方便靈活。因此，未來的現(xiàn)代化大型煤礦開采中，應(yīng)用無線局域網(wǎng)技術(shù)將會發(fā)揮更大的作用和效益。

參考文獻

[1] 王丹丹，王明龍.基于有線無線一體化WLAN在煤礦的應(yīng)用[J].科技視界，2019，（28）：83-84.

[2] 張梅，牛士會，李敬兆.煤礦信息物理融合系統(tǒng)架構(gòu)及其感控節(jié)點研究[J].工礦自動化，2019，45（2）：30-34.