文/邊文宇

由于煤礦工作的空間范圍廣，且地理條件相對較差，在井下作業(yè)時，復(fù)雜的環(huán)節(jié)和簡陋的環(huán)境使得員工之間的通訊較為不便，一方面會影響到工作效率，一方面會引發(fā)安全問題，所以提高煤礦通訊的質(zhì)量是十分重要的任務(wù)。在當(dāng)前信息時代，如何運用新型的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，提升井下通訊質(zhì)量，是非常重要的問題。

1 煤礦無線通訊的特點分析

1.1 通訊效率較低

在煤礦井下工作時，傳播介質(zhì)一般為半導(dǎo)體，這導(dǎo)致無線通訊的頻率相對較低，另外會大幅影響到電波的輻射能力，所以在實際的煤礦通訊中，如果不加入先進的技術(shù)，無線通訊的效率并不高。

1.2 接收點信號薄弱

電波信號會隨著無線電的長距離傳播漸漸減弱，煤礦下面的電波信號減弱速度會比地面更快。另外在礦井下電波信號會受到各種折射和阻擋，衰減的程度增加。在上述情況下，接收點的電波信號會十分薄弱。

1.3 煤礦信號受到嚴重干擾

電波信號在煤礦井下傳遞時，不僅會因為折射和穿透阻擋等原因發(fā)生減弱，還會受到多重的干擾。因為礦井下用電設(shè)備較多，電源網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，在工作過程中會影響到無線通訊的網(wǎng)絡(luò)信號，所以礦井下使用無線通訊時，對其質(zhì)量和功能的要求更高。

1.4 通訊設(shè)備要求較高

礦井下面相比較地面來說，會有更多的灰塵雜質(zhì)，且更為潮濕，這些簡陋的環(huán)境條件都對無線通訊設(shè)備的質(zhì)量提出了更高的要求，相關(guān)單位需要對此提高重視，不要為了節(jié)省開支而購買質(zhì)量不達標的通訊設(shè)備。

2 傳統(tǒng)煤礦無線通訊技術(shù)

2.1 感應(yīng)通信技術(shù)

感應(yīng)通信技術(shù)很早就在國外被采用，它是一種利用電磁感應(yīng)原理借助傳感線傳輸信號的通信方法，頻率通常高于幾十千赫茲?；景l(fā)送電信號在感應(yīng)線上傳輸，然后會在感應(yīng)線周圍形成一個以感應(yīng)線為中心的交變同心圓磁場，如果移動臺處于磁場的有效距離中，就會感測到相應(yīng)的電壓，放大并檢測后便可獲得發(fā)送的信號。相反的，當(dāng)移動臺發(fā)送信號時，在感測線路中產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號，并通過感測線路將其發(fā)送到基站。由于感應(yīng)通信耦合衰減和傳輸衰減都比較高，所以通信距離不能過遠，一般情況下不大于兩千米。為了在整個礦井中實現(xiàn)無線通信，需要串入中繼器，我國在幾個礦山進行了試驗后，發(fā)現(xiàn)電力不足和干擾較強使得該方法暫時沒有普及。

2.2 漏泄技術(shù)

漏泄通訊技術(shù)最早在我國發(fā)明并被運用在礦井工作中，是一種解決有限空間內(nèi)（如礦井）通信問題的新技術(shù)。此技術(shù)利用高頻的信號，借助礦井中鋪設(shè)的漏泄電纜實現(xiàn)礦井中車輛和工作人員的雙向通訊，可以克服礦井下面高強度的電磁干擾，解決高頻信號無法在礦井巷道中自然傳播的缺陷，此技術(shù)的發(fā)明使得有線電話通訊成為了歷史，是當(dāng)前礦井無線通訊的一種重要手段。但它也存在一定的缺點，其只能進行人員間的通信聯(lián)絡(luò)，卻并不能定位施工人員的位置，不能提高工作的安全性，需要進行一定的技術(shù)改進。

2.3 井下小靈通

礦用井下小靈通通訊技術(shù)是為了保證礦井工作安全而使用的多功能無線通訊技術(shù)。該技術(shù)與漏泄技術(shù)相比更系統(tǒng)化全面化，可以實現(xiàn)有線、無線系統(tǒng)之間的通信，礦井下的手機和手機至今、礦井下手機和地面手機之間、礦井下手機和地面固定電話之間等都可實現(xiàn)雙向通信，更為方便快捷?，F(xiàn)在國內(nèi)的很多礦產(chǎn)企業(yè)都在使用井下小靈通通訊技術(shù)，便捷的溝通提高了礦井工作的效率。該技術(shù)的一大優(yōu)點是后期維護的成本較為低廉，使企業(yè)的運營和效益得到了大幅的提升。

2.4 Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi 技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)，在礦井操作中的主要優(yōu)勢是較為靈活且成本低廉，此方式終端接收類型也較多，但是和上述的井下小靈通通訊技術(shù)相比，其沒有寬帶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在數(shù)字化通訊發(fā)展方向上沒有前景。

2.5 透地通信系統(tǒng)

透地通信是一種用于緊急通訊的無線電通信方法，以大地作為電磁波的傳播介質(zhì)。透地通信系統(tǒng)由地面設(shè)備和井下設(shè)備組成，且雙方都含有獨立的主機和收發(fā)天線，另外礦井所用的透地通信系統(tǒng)采用了一種特殊的低頻信號，可以穿透到較深的地下，信號經(jīng)由礦石和土地傳播，從而實現(xiàn)井下和地面的雙向通訊，當(dāng)發(fā)生突發(fā)災(zāi)害時，井下工作人員可使用此技術(shù)與地面取得聯(lián)系。透地通信的優(yōu)點是系統(tǒng)性能良好，體積小重量輕，操作方便，但其缺點是施工難度較高，且應(yīng)用范圍受限，所以一般只用于災(zāi)難發(fā)生時的緊急通訊情況。

3 煤礦無線通訊新技術(shù)

3.1 拓展的Wi-Fi技術(shù)

隨著人們對無線網(wǎng)絡(luò)依賴性的增強，Wi-Fi逐漸成為了新時代的發(fā)展方向，但是傳統(tǒng)的Wi-Fi技術(shù)只能滿足居民小范圍的網(wǎng)絡(luò)需求，對于遠距離的信息傳輸來說，需要改進傳統(tǒng)的Wi-Fi 技術(shù)，所以拓展的Wi-Fi技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)是基于Mesh系統(tǒng)的新型無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，Mesh系統(tǒng)是一種具有移動寬帶特征，并可以動態(tài)拓展和平衡，且穩(wěn)定性更高的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的Wi-Fi技術(shù)相比，Mesh無線系統(tǒng)中每個節(jié)點都能與一個甚至多個對應(yīng)節(jié)點直接通訊，且成本更低，通訊效果更強。拓展的Wi-Fi技術(shù)的一大優(yōu)勢是，如果近處的Ap 信號被堵塞，數(shù)據(jù)信號會及時辨別并把信號快速切換到流量更小的 Node 上，在煤礦行業(yè)中運用拓展的Wi-Fi技術(shù)能提供更廣闊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，且能連續(xù)不斷地進行無障礙的信號傳輸，提高了煤礦行業(yè)信息通訊的質(zhì)量。

3.2 全球微波接入互操作性技術(shù)

全球微波接入互操作性技術(shù)簡稱WiMAX技術(shù)，該技術(shù)是一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以實現(xiàn)一對一、一對多的信息傳輸，且其信號傳輸范圍十分廣，此種遠距離傳輸?shù)膬?yōu)勢使得該技術(shù)不僅能實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的接入，還可以成為有線網(wǎng)絡(luò)的無線拓展，拓寬了無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸面積。此技術(shù)不僅信號傳輸范圍廣，還能保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，當(dāng)前煤礦生產(chǎn)企業(yè)已將其作為一種大力推廣的無線通訊技術(shù)。

3.3 國內(nèi)自主研發(fā)的Mc Will技術(shù)

Mc Will技術(shù)，全稱多載波無線信息本地環(huán)，是我國自主研發(fā)的新型無線通訊技術(shù)，它是一種寬帶數(shù)據(jù)和窄帶語音的融合接入系統(tǒng)，該技術(shù)的主要優(yōu)勢是實現(xiàn)了語音通信。國內(nèi)目前開發(fā)的McWiLL系統(tǒng)主要有兩個版本（R4版本和R5版本），其中R4版本主要應(yīng)用于固定無線接入系統(tǒng)，服務(wù)于高速傳輸?shù)膶拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)；R5版本則是面向移動的無線接入系統(tǒng)，能滿足高速的數(shù)據(jù)和語音傳輸需求。該技術(shù)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)吞吐量高、并發(fā)用戶容量大、能承載多種服務(wù)項目，在煤礦開采工作上能提高語音通訊的效率。

4 煤礦無線通訊技術(shù)的優(yōu)化方向

4.1 構(gòu)建新型的移動通信系統(tǒng)

上文中可知，電波信號在礦井中的減弱程度較高，通信距離成為了制約礦井通訊的問題，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)和語音通信技術(shù)已不能滿足當(dāng)前礦井工作的通訊需求。當(dāng)前研究的目的便是構(gòu)建新型的移動通信系統(tǒng)，來解決礦井工作的范圍廣、信號弱等問題。可以引用全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用WiMAX技術(shù)和Mc Will技術(shù)等新型煤礦無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)信號的遠距離、高效率、穩(wěn)定性傳輸。

4.2 構(gòu)建自動化的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)

當(dāng)前礦井的無線通信系統(tǒng)多為封閉式系統(tǒng)，通信協(xié)議和信息傳輸不兼容，想要與礦井中的其它監(jiān)測設(shè)備關(guān)聯(lián)十分困難，這時無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的大范圍共享，對工作的開展起不到更大的幫助作用。所以礦產(chǎn)企業(yè)可以構(gòu)建自動化的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化上傳和部分是設(shè)備的自動化操作，省卻了管理人員下達指令的通訊時間，提高了工作的效率和全面性。

4.3 實現(xiàn)工作人員的定位和監(jiān)督

除了提高無線通訊技術(shù)，在具體的管理內(nèi)容上，也應(yīng)該加以重視?？梢詫Φ叵虏僮鲉T工進行實時定位，不僅可以監(jiān)督其工作情況，還能保證其人身安全。另外還可以對礦井下工作人員的工作情況進行全面監(jiān)控，這樣可以合理規(guī)劃開采線路，科學(xué)布局工作內(nèi)容，這也是上述無線通訊的目的之一，可以通過此種管理方式實現(xiàn)。

5 小結(jié)

本文介紹了幾種傳統(tǒng)的煤礦無線通訊技術(shù)，如感應(yīng)通信技術(shù)、漏泄技術(shù)、井下小靈通、Wi-Fi 技術(shù)、透地通信系統(tǒng)等，并提出了幾種新型的煤礦無線通訊技術(shù),包括拓展的Wi-Fi技術(shù)、全球微波接入互操作性技術(shù)、Mc Will技術(shù)等，并在最后提出了煤礦無線通訊技術(shù)的優(yōu)化方向。