煤礦井下通信體系研究

1、煤礦井下通信體系研究     煤礦井下通信系統是礦井安全防護及生產調度必不可少的設施，是礦井信息化和安全生產管理的重要組成部分。將無線通信系統技術應用于煤礦企業(yè)，提高井下無線通信水平，加快井下通信發(fā)展步伐，為煤礦安全生產、提高生產效率、提高企業(yè)的管理水平搭建起有效的信息平臺，成為煤礦無線通信發(fā)展的重要任務。由于井下環(huán)境差，巷道分布多，干擾信號源多，對無線的發(fā)展障礙比較大，早期我國井下通信主要為有線方式。隨著無線通信技術的日新月異，煤礦井下無線通信技術也得到了迅速發(fā)展。煤礦無線通信主要有以下方式：1 超低頻透地通信超低頻透地通信系統是以大地為電磁波傳播媒介

2、、無線電波穿透大地的無線電通信方式。主要產品是澳大利亞開發(fā)的PED 井下無線通信與急救系統，90 年代進入我國煤炭領域。該系統主要應用于井下急救，即在緊急情況發(fā)生、其它通信方式完全中斷時，通過 PED 系統發(fā)射系統，使其超低頻信號穿透巖層到達井下任何位置，迅速有效地與井下人員通信。該系統可靠性高，但缺點是信道容量小，不能用于語音等需要較大信道容量的通信，只能用于傳呼、簡單遙控等，而且電磁干擾大，特別是 50 Hz 工頻干擾對特低頻透地通信干擾嚴重。另外，透地通信系統需要在地面架設長達數千米的天線，限制了該方法的應用。2 中頻感應通信中頻感應通信系統借助專用感應線，利用無線電波感應場引導電磁波傳

3、輸，頻率選擇在中低頻。主要產品是南非的 RB2000，90 年代末進入我國煤炭領域。該系統投資費用低，小范圍內信道穩(wěn)定，設備攜帶方便，采用中低頻感應操作，可在井下惡劣環(huán)境中鎖定最佳的通信波段，輸出高強度信號；系統采用導頻抑噪技術，在噪音較高的電磁環(huán)境中使用且通話效果十分清晰。但缺點是靠近感應體通信效果好，稍遠離感應體信道不穩(wěn)定，感應通信受受巷道內導體影響較大，信道性能不穩(wěn)定，通信距離一般不大于2m ，信道容量小，電磁干擾強。3 漏泄通信漏泄通信系統利用漏泄電纜的漏泄原理實現礦井無線電通信，系統采用超高頻進行無線通信。漏泄通信主要應用于90 年代，主要產品為加拿大的 FLEXCOM。該系統具有信

4、道較穩(wěn)定、電磁干擾較小等優(yōu)點。但缺點是漏泄電纜上每隔350 m 需加 1 個中繼器，使系統的可靠性變差，任一中繼器和電纜故障將會造成該中繼器以下的部分系統癱瘓。并且隨著中繼器的增加，噪音易累加，信號容易失真。系統的各個通道指定用于固定的設備，信道利用率不高。4 PHS 通信PHS又名無線市話 PAS，它基于成熟的城市無線PHS（小靈通）技術之上，采用微蜂窩技術，利用定向天線及全向天線，以無線方式接入固定電話網，依托固定電話網提供通信服務。礦井 PHS 通信系統由基站控制器、基站、局端設備、本安型手機、網管計算機等組成。PHS 通信系統從 2003 年進入煤炭領域，主要用于煤礦井上、井下語音通信

5、及人員定位，具有安裝簡單，維護成本低，通話質量好的優(yōu)點。但其無線信號的發(fā)射和接收受基站無線信號的傳輸距離及井下巷道狀況的限制。隨著公網小靈通的退市，PHS 通信系統的發(fā)展已停滯。5 CDMA 通信礦用 CDMA（大靈通） 通信系統是基于地面成熟的CDMA技術的產品，它屬于大蜂窩通信體制，采用定向天線、全向天線及泄漏電纜 3 種井下覆蓋方式，主要由地面機柜、基站控制器、基站、無線耦合器、無線功分器、漏泄電纜、本安手機等組成。礦用 CDMA（大靈通）通信系統從2008 年進入煤炭領域，系統單基站業(yè)務信道多、語音通話質量好、組網通信規(guī)范嚴格、移動切換呼通率高，具有信號穩(wěn)定，移動性好，抗干擾能力強，支

6、持無線高速分組數據業(yè)務，對巷道狀況要求低等優(yōu)點。但缺點是系統占用設備較多，安裝、維護繁瑣，造假較高，但是它存在著功能單一、協議標準化差、抗災變能力差的缺點。6 WIFI 通信礦用 WIFI無線通信系統采用無線微蜂窩覆蓋技術和WIFI移動通信技術，實現了基于千兆環(huán)網的定位、語音通信及監(jiān)測信息的無線綜合傳輸。該系統由 IP PBX軟交換設備、網關設備、礦用無線通信基站、WIFI 手機、直流穩(wěn)壓電源組成。WIFI無線通信系統采用集中式管理，分布式組網架構，造價低，具有強大的移動性，能夠適應各類調度終端，語音系統容量大，可以實現綜合數據業(yè)務的擴展。但其缺點是WIFI 手機跨基站斷話和大規(guī)模組網能力差，

7、多用戶同時通話時語音嚴重滯后，甚至影響呼叫，語音傳輸技術采用有損壓縮算法，通話質量失真，快速移動通信時會嚴重影響通信距離。所以，該技術作為礦井無線通信與生產調度應用，其市場狹窄。但由于 WIFI具有寬帶數據接入和以太網傳輸的強大功能，因此，把它作為煤礦綜合自動化監(jiān)控數據傳輸、光纖環(huán)網對接和多網合一的網關設備應用，是較好的寬帶數據通訊解決方案，是當前煤礦無線通信的主流技術。7 XGP（新一代 PHS）XGP是全球第四代移動通信的技術平臺之一，XGP技術綜合了傳統礦井小靈通移動語音組網通信質量好和WIFI寬帶數據接入傳輸能力強的優(yōu)勢，實現了語音視頻數據的并網傳輸。XGP 系統中的基站、基站控制器和移動交換機全部依賴以太網平臺傳輸，可直接與井下光纖環(huán)網無縫對接，實現了全網一體化統一通信，組網能力強，語音通話質量好，支持手機主動精確定位，定位精度可達20米。XGP 技術最大的亮點是國內首創(chuàng)支持基于手機平臺操作的移動指揮調度，是真正意義上的移動生產調度系統。從礦井無線通訊技術與市場長期發(fā)展演變的角度看，XGP無論從技術標準性、開放性、繼承性，產品成熟性、可靠性、實用性等方面綜合分析，應成為時下煤礦無線通信領域的最主流解決方案選擇?？傊斍懊旱V無線通信系統基本能滿足礦井無線通信的要求，但是