基于RFID技術(shù)的井下電子通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究

摘 要：近些年，我國經(jīng)濟實現(xiàn)了快速發(fā)展，與此同時，對于礦產(chǎn)資源的需求也與日俱增，為保證下井工人的安全，井下電子通信系統(tǒng)也要隨之完善和優(yōu)化。本文通過對基于RFID技術(shù)的井下電子通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計進行研究和分析，希望對提高井下電子通信水平，保證井下通信效果有所幫助。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);電子通信系統(tǒng);井下

引言：在新時期背景下，我國對于礦產(chǎn)資源需求量在不斷增加，而礦產(chǎn)資源開采的主要方式為井下開采，為保證下井工人的人身安全，構(gòu)建井下電子通信系統(tǒng)勢在必行，但由于傳統(tǒng)電子通信系統(tǒng)效果較差，且存在一些問題，因此對基于RFID技術(shù)的井下電子通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計進行研究，具有十分重要的意義。

一、井下電子通信系統(tǒng)硬件優(yōu)化設(shè)計

（一）系統(tǒng)整體設(shè)計

井下電子通信系統(tǒng)主要由以下幾個模塊組成：一是主站模塊;二是從站模塊;三是信號采集模塊。其中采集模塊具有存儲器和采集器。

該系統(tǒng)是在傳統(tǒng)井下電子通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計得到的，具體優(yōu)化方向為信息管理方式，分布式是該系統(tǒng)管理信息的主要方式[1]。在井下電子通信系統(tǒng)之中，從站模塊首先會對采集器采集的信息進行分布式管理，然后通過傳輸?shù)姆绞剑瑢⑿畔⑺椭林髡具M行統(tǒng)一且集中的管理，繼而完成對系統(tǒng)的優(yōu)化，井下工人的人身安全將得到保證。

（二）主站模塊的優(yōu)化設(shè)計

PFID技術(shù)是主站模塊優(yōu)化設(shè)計主要利用的技術(shù)，利用該技術(shù)對主站模塊進行優(yōu)化，能快速獲取井下信息命令，并通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑瑢⒚顐鬏斨翉恼灸K。主站模塊主要由兩部分組成：一是平臺;二是控制芯片。

在應(yīng)用PFID技術(shù)優(yōu)化和設(shè)計主站過程中，首先需要選擇控制芯片的中央處理器，安全性是選擇處理器的主要標(biāo)準(zhǔn)。工作人員應(yīng)選擇四核以上的處理器，以強化控制芯片的性能，并且這類處理器的安全性較高，適應(yīng)能力強。通過PFID技術(shù)的利用，能夠?qū)μ幚砥鬟M行鎖步操作，這樣一來，可以避免電子通信系統(tǒng)在運行中產(chǎn)生一些問題。

（三）通信從站模塊設(shè)計優(yōu)化

通信從站模塊主要功能是根據(jù)主站模塊的命令對井下作業(yè)進行管理，與此同時，該模塊會驅(qū)動采集器，采集井下作業(yè)信息[2]。井下電子通信系統(tǒng)的兩側(cè)是從站模塊主要安裝位置，方便模塊對井下作業(yè)進行管理。從站模塊在接到主站命令后，會驅(qū)動采集模塊進行工作。通信主站與驅(qū)動模塊是互相連接的，連接方式為并聯(lián)，也就是說一個主站可以對多個驅(qū)動模塊進行控制，井下電子通信的安全性也因此大大提升。通信從站模塊內(nèi)還包括定時裝置，這個定時裝置具備計算和儲存功能，其中計算的主要對象為數(shù)據(jù)工作時間，得到計算結(jié)果后，利用儲存功能將其儲存于驅(qū)動平臺之中。

（四）信號采集模塊

信號采集模塊由以下兩部分組成：一是采集器;二是儲存器。該模塊會受到驅(qū)動平臺的驅(qū)動，在接收驅(qū)動信號后，采集器會自動進入工作狀態(tài)。采集器采集信息的主要信號為井下作業(yè)信號，并且該模塊還能對所采集的信息進行處理，以提高井下作業(yè)的效率和安全性。

二、井下電子通信系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于RFID技術(shù)優(yōu)化設(shè)計井下電子通信系統(tǒng)軟件，首先需要對井下作業(yè)信號在傳輸過程中的損耗函數(shù)進行設(shè)計，為準(zhǔn)確計算損耗數(shù)值，我們可以將信號損耗設(shè)為PL，而信號輸入功率為P1，信號平均輸出功率為P2，列出以下函數(shù)公式：PL=P2/P1;這個公式代表著信號在傳輸過程中的損耗。

信號傳輸評價損耗函數(shù)公式為：PL（d）=PL（d0）（d/d0）n，;在該函數(shù)式中，d代表信息數(shù)據(jù)錄入和輸出的時間差值;d0代表的標(biāo)準(zhǔn)時間差;n代表信號傳輸損耗參數(shù);而PL（d0）是指井下作業(yè)信息在錄入時的損耗值。

通過對上述兩個函數(shù)公式的計算，我們可以得到信號傳輸損耗平均值：PL（d）=Kdn，，該式中K代表校對常數(shù)。

工人在礦井下作業(yè)過程中，容易受到諸多因素的影響，在一定程度上加大了電子通信的難度，為消除這些不利影響，強化電子通信系統(tǒng)的效果，應(yīng)通過分析的方式，得出井下電子通信公式，并計算出外界因素對信號的影響程度。

三、基于RFID技術(shù)的井下通信系統(tǒng)實驗

為保證系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化的可行性和有效性，我們應(yīng)采取實驗的方式，對系統(tǒng)進行檢驗。本次實驗對象為兩個，一個是傳統(tǒng)的井下電子通信系統(tǒng);另一個為基于RFID技術(shù)的井下電子通信系統(tǒng)，而研究對象為井下作業(yè)信號數(shù)據(jù)。由于兩種系統(tǒng)在通信管理方式上存在差異，因此，本文主要利用第三方軟件記錄和對比實驗結(jié)果。

（一）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為保證實驗過程的準(zhǔn)確合理性，在實驗開始前，工作人員需要設(shè)置實驗參數(shù)。在試驗過程中，電子通信系統(tǒng)存在不同，會對控制方式造成影響，想要保證實驗的準(zhǔn)確性，就要合理設(shè)置外部環(huán)境參數(shù)，保持一致。本次實驗結(jié)果如表1所示。

（二）實驗結(jié)果對比分析

根據(jù)實驗結(jié)果可知基于RFID技術(shù)的井下電子通信系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)電子通信系統(tǒng)來說，井下作業(yè)安全性提升了26%左右，與此同時，井下作業(yè)效率也大大增加，由此可知，基于RFID技術(shù)對井下電子通信系統(tǒng)進行設(shè)計，效果十分顯著。

結(jié)論：綜上所述，基于RFID技術(shù)對電子通信系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，主要是對系統(tǒng)的硬件和軟件進行優(yōu)化設(shè)計。硬件設(shè)計主要包括以下部分：一是主站模塊;二是通信從站模塊;三是信息采集模塊。而進行軟件設(shè)計，則需要利用函數(shù)公式，對電子信號損耗進行計算。最后通過實驗對系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計進行分析，結(jié)果表明優(yōu)化后的電子通信系統(tǒng)安全性遠高于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，具有較強的可靠性。

參考文獻：

[1]楊民，丁學(xué)科.基于RFID技術(shù)的井下電子通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].電子世界，2018（22）：163+165.

[2]胡亮.基于RFID技術(shù)的井下控制系統(tǒng)在隨鉆擴眼作業(yè)中的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2018，40（05）：596-600.

作者簡介：

彭亮（1996年9月17日），男，漢族，籍貫：四川巴中。