煤礦井下無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用

許清河

（山西西山煤電股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052）

0 引 言

我國是煤礦資源豐富的國家，也是煤礦資源消耗嚴(yán)重的國家。隨著人們生活質(zhì)量的提升，對礦產(chǎn)資源的需求逐漸加大，煤礦井下工作次數(shù)也相應(yīng)增加[1]。由于煤礦井下具有深度未知、地形復(fù)雜和空氣稀薄等特點(diǎn)，工作人員在開采過程中會(huì)遇到諸多問題，威脅人身安全。在煤礦井下應(yīng)用無線通信系統(tǒng)是發(fā)展的必然趨勢，因此，分析無線通信系統(tǒng)在煤礦井下的應(yīng)用，以期保證煤礦井下作業(yè)安全。

1 我國煤礦井下無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，無線通信技術(shù)得到豐富。現(xiàn)階段，我國煤礦井下無線通信系統(tǒng)主要包含CDMA無線通信系統(tǒng)、3G通信系統(tǒng)、Wi-Fi(Wireless—Fidelity)通信系統(tǒng)和4G通信系統(tǒng)，具體應(yīng)用情況如下。

（1）CDMA無線通信系統(tǒng)[2]。CDMA無線通信系統(tǒng)英文名為“Code Division Multiple Access”，是在數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新的無線通信技術(shù)。在應(yīng)用過程中，只需要處理信號寬帶產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，便可以提高傳輸效率，具有高效率傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，因而在煤礦井下無線通信系統(tǒng)中得到廣泛使用。通常情況下，CDMA無線通信系統(tǒng)在煤礦井下的應(yīng)用主要從以下方面展開：第一，CDMA無線通信系統(tǒng)是一種新型通信技術(shù)，在使用過程中需要通過服務(wù)器、基站和功率分配機(jī)等眾多設(shè)備輔助，才可以迅速處理數(shù)據(jù)，保證煤礦井下數(shù)據(jù)信息完全準(zhǔn)確；第二，在使用CDMA無線通信系統(tǒng)時(shí)，需要做好安全技術(shù)管理工作，定期檢查CDMA無線通信系統(tǒng)，保證系統(tǒng)完整性，為煤礦井下安全管理工作提供參考依據(jù)。

（2）3G通信系統(tǒng)。3G的全稱為“3rd Generation”[3]，翻譯過來就是第三代數(shù)字通信。該通信技術(shù)與國際互聯(lián)網(wǎng)媒體緊密結(jié)合，不僅能夠處理圖像、音頻等多種媒體，還可以為人們提供包括網(wǎng)頁瀏覽、信息數(shù)據(jù)傳輸與電話會(huì)議等多種信息服務(wù)，因而在煤礦井下工作中經(jīng)常被使用。通常情況下，3G通信系統(tǒng)的選擇標(biāo)準(zhǔn)為TD-SCDMA。符合此標(biāo)準(zhǔn)的3G通信系統(tǒng)主要由語音編碼器和擴(kuò)頻帶寬構(gòu)成，在使用過程中可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信息同步更新與信息數(shù)據(jù)接力切換，保證所有零件都能正常使用，提高間隙配置效率，完成遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷囗?xiàng)工作。

（3）Wi-Fi通信系統(tǒng)。Wi-Fi是一種允許電子設(shè)備連接到無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)。該技術(shù)在使用過程中既可以加密，也可以開放，具有一定的互通性[4]。在我國科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，Wi-Fi通信技術(shù)已在家家戶戶得到廣泛應(yīng)用。其價(jià)格便宜且網(wǎng)速快，是企業(yè)在工作中的首選。Wi-Fi通信技術(shù)在煤礦井下作業(yè)中的應(yīng)用主要從兩個(gè)方面展開：第一，在使用Wi-Fi通信系統(tǒng)前，工作人員需要合理制定手機(jī)發(fā)射功率、基站工作頻段、基站通信道數(shù)量和基站調(diào)制方式等內(nèi)容，并簽訂基站通信協(xié)議；第二，在上述工作完成后，工作人員需要確定Wi-Fi通信技術(shù)的距離，并綜合考慮煤礦井下地質(zhì)情況，合理選擇技術(shù)，從而縮短煤礦通信距離，提高煤礦井下通信工作質(zhì)量。

（4）4G通信系統(tǒng)。4G通信系統(tǒng)的原理是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步融入新通信技術(shù)，從而提高無線通信網(wǎng)絡(luò)效率，縮短數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)間。4G通信系統(tǒng)最大數(shù)據(jù)傳輸速率是3G通信系統(tǒng)的50多倍，具有傳輸速度快和傳輸質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。4G通信系統(tǒng)在煤礦井下作業(yè)中的使用主要從以下兩個(gè)方面展開：第一，4G通信系統(tǒng)屬于高速傳輸?shù)臒o線通信技術(shù)，在使用過程中需要首先營造出一個(gè)高速傳輸環(huán)境，在此前提下，工作人員只需合理安裝4G通信系統(tǒng)，便可減輕工作人員任務(wù)量和提高工作效率，一舉兩得；第二，工作人員在使用4G通信系統(tǒng)時(shí)，需要合理采用多重輸入與多重輸出技術(shù)，將4G通信系統(tǒng)打造成智能型天線技術(shù)，避免在信息數(shù)據(jù)傳輸過程中受到其他信號干擾，保證信息數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，為煤礦井下安全管理工作提供支持，推動(dòng)煤礦行業(yè)快速發(fā)展。

2 煤礦井下無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景

2.1 完善井下安全生產(chǎn)監(jiān)管體系的建設(shè)工作

煤礦是我國的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，在煤炭行業(yè)快速發(fā)展的背景下，通過先進(jìn)的煤礦井下開采技術(shù)，可以開發(fā)出更多煤礦資源，供人們使用。然而，煤礦井下工作具有一定復(fù)雜性，在開采過程中易出現(xiàn)安全問題，加強(qiáng)煤礦井下安全生產(chǎn)監(jiān)管體系建設(shè)工作至關(guān)重要。

（1）煤礦行業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注井下瓦斯?jié)舛取１O(jiān)控井下瓦斯?jié)舛鹊木唧w實(shí)施如下：第一，工作人員要在煤礦井下安裝瓦斯?jié)舛燃す馓綔y傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛龋坏┌l(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛冗^高，應(yīng)及時(shí)告知井下作業(yè)人員，使其立即停止作業(yè)；第二，工作人員不僅需要安裝瓦斯?jié)舛燃す馓綔y傳感器，還需要安裝CO濃度傳感器，檢測井下有毒有害氣體，及時(shí)了解井下情況。一旦發(fā)現(xiàn)煤礦井下有毒有害物質(zhì)含量增多，應(yīng)及時(shí)發(fā)出警告，保證井下作業(yè)人員的生命安全。瓦斯?jié)舛燃す馓綔y傳感器如圖1所示。

圖1 瓦斯?jié)舛燃す馓綔y傳感器

（2）加大對煤礦井下壓力的監(jiān)測力度。工作人員需要了解煤礦井下作業(yè)情況，針對性選擇礦壓傳感器和無線通信設(shè)備，為井下壓力監(jiān)測工作奠定基礎(chǔ)。在完成上述工作后，工作人員需要連接礦壓傳感器和無線通信設(shè)備，并與煤礦井下相連，此時(shí)就可以對煤礦井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)了解煤礦井下壓力。如果井下礦壓出現(xiàn)異常，無線通信系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出信號，通知井下作業(yè)人員立即離開現(xiàn)場，保證人員生命安全。

（3）加強(qiáng)煤礦井下的語音視頻檢測工作。工作人員通過在煤礦井下安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，可對煤礦井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)了解井下情況，從而為煤礦井下安全管理工作提供參考，保證煤礦井下安全管理工作質(zhì)量。

2.2 合理使用數(shù)據(jù)傳播載體

在我國無線通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，煤礦行業(yè)呈現(xiàn)出信息化趨勢，不僅安全性得到保證，煤礦井下作業(yè)效率也得到大大提高。實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展，要求人員合理使用數(shù)據(jù)傳播載體。首先，煤礦企業(yè)需要積極建造智慧煤礦，參照煤礦行業(yè)發(fā)展情況和市場前景，積極研究綠色環(huán)保開發(fā)技術(shù)，避免在煤礦開發(fā)過程中對周圍環(huán)境造成負(fù)面影響；其次，煤礦企業(yè)需要合理應(yīng)用各種形式的實(shí)時(shí)傳感器，監(jiān)督煤礦井下作業(yè)的實(shí)施，及時(shí)了解煤礦井下作業(yè)情況，保證煤礦井下通風(fēng)狀況良好。

3 結(jié) 論

當(dāng)前，煤礦井下作業(yè)安全事故頻發(fā)，且波及范圍大、破壞性強(qiáng)，會(huì)對井下環(huán)境與周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響，或出現(xiàn)礦產(chǎn)資源浪費(fèi)情況。及時(shí)了解煤礦井下作業(yè)安全狀況至關(guān)重要。因此，相關(guān)人員需要在煤礦井下作業(yè)中合理應(yīng)用無線通信技術(shù)，并在選擇無線通信技術(shù)時(shí)綜合考慮距離、成本以及安全等問題，保證無線通信技術(shù)的順利應(yīng)用，實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦井下作業(yè)，提高煤礦井下作業(yè)的安全性。