劉賀揚(yáng)

【摘要】 信息化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來(lái)，促進(jìn)了無(wú)線通信技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，礦山調(diào)度作為礦業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其無(wú)線通信技術(shù)水平的研究備受人們的關(guān)注。本篇文章通過(guò)對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的研究，闡述了無(wú)線通信技術(shù)在礦山調(diào)度中的應(yīng)用原理。

【關(guān)鍵詞】 礦山調(diào)度 無(wú)線通信技術(shù) 實(shí)際應(yīng)用

無(wú)線通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)、定位、自動(dòng)化等多種現(xiàn)代科技融合起來(lái)，不僅在很大程度上提升了礦山調(diào)度的效率，而且其低廉的造價(jià)能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省很大的生產(chǎn)成本，由于無(wú)線通信技術(shù)在礦山調(diào)度中的應(yīng)用時(shí)間還比較短，無(wú)論是理論還是實(shí)際操作都還停留在較為初級(jí)的階段。因此，加快對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的研發(fā)，提升無(wú)線通信技術(shù)的運(yùn)用水平，對(duì)礦山調(diào)度至關(guān)重要。

一、無(wú)線通信系統(tǒng)在礦山應(yīng)用的現(xiàn)狀

自上個(gè)世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)就開(kāi)始加強(qiáng)對(duì)礦山的開(kāi)發(fā)工作，截止到現(xiàn)在，我國(guó)的礦山擁有量就已經(jīng)達(dá)到了10萬(wàn)多座，但是由于礦產(chǎn)屬于不可再生資源，在開(kāi)發(fā)利用中應(yīng)避免資源的浪費(fèi)，目前，礦山開(kāi)采和調(diào)度系統(tǒng)存在的漏洞，使很大部分的礦產(chǎn)在生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中就已經(jīng)消耗殆盡，如何能夠緩解礦山資源的枯竭、提升調(diào)度利用的高效性，是無(wú)線系統(tǒng)應(yīng)用研究的主要方向[1]。

礦山調(diào)度管理不同于其它的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，各方面信息的收集、整理、分析都是礦山調(diào)度管理正常進(jìn)行的保證，單單依靠人腦去對(duì)如此繁雜的信息進(jìn)行處理顯然是不可能的，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，在很大程度上突破了人腦的局限性，通過(guò)對(duì)礦山調(diào)度的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的收集，使調(diào)度的管理有了數(shù)據(jù)性的支持，信息傳輸系統(tǒng)的便捷性，不僅提升了調(diào)度的效率，而且保證了調(diào)度的準(zhǔn)確程度。

無(wú)線通信系統(tǒng)是無(wú)線定位、無(wú)線通信、數(shù)據(jù)庫(kù)等多種通信技術(shù)的綜合體，系統(tǒng)終端的管理人員可以對(duì)調(diào)度設(shè)備、調(diào)度人員的工作狀況有著明確的了解，全程的系統(tǒng)監(jiān)控可以將故障的發(fā)生幾率控制在很小的范圍之內(nèi)。另外，無(wú)線通信技術(shù)有著自動(dòng)化建設(shè)、經(jīng)營(yíng)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控多方面的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)著無(wú)線通信技術(shù)向著人工智能化的方向發(fā)展。

二、無(wú)線通信技術(shù)在調(diào)度管理中的應(yīng)用

1、基于無(wú)線定位的調(diào)度管理

無(wú)線定位主要是以一種監(jiān)控者的姿態(tài)展現(xiàn)在調(diào)度管理之中的，對(duì)于生產(chǎn)調(diào)度流程的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控離不開(kāi)無(wú)線定位技術(shù)。目前，應(yīng)用在礦山調(diào)度管理中的無(wú)線定位技術(shù)主要包括以下幾種：

（1）RFID

該技術(shù)是一種自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)，通過(guò)信息的收發(fā)實(shí)現(xiàn)調(diào)度信息的收集，全程都不需要人為因素的介入，針對(duì)一些人力無(wú)法達(dá)到的惡劣環(huán)境，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的收集，也保證了員工的生命安全。整個(gè)系統(tǒng)是由閱讀器、傳感器、中間環(huán)節(jié)以及系統(tǒng)終端組成，傳感器類似于標(biāo)簽，只不過(guò)標(biāo)簽是用芯片組成的，標(biāo)簽上會(huì)自帶電子編碼，而且每一個(gè)電子編碼都有所不同，將不同編碼的標(biāo)簽安裝在調(diào)度設(shè)備或者調(diào)度人員之上，信號(hào)的收發(fā)也就有了承載體。閱讀器既是信息發(fā)送的主體，也承擔(dān)著對(duì)標(biāo)簽信息的識(shí)別，通過(guò)系統(tǒng)終端下達(dá)的指令，將信息發(fā)送出去，經(jīng)過(guò)中間環(huán)節(jié)達(dá)到電子標(biāo)簽之上，然后將標(biāo)簽的編碼收回，以達(dá)到對(duì)標(biāo)簽承載體的監(jiān)控；最后，計(jì)算機(jī)終端是RFID的大腦，他對(duì)該系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控與管理。

（2）Zigbee

該技術(shù)是由參考點(diǎn)、待測(cè)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器三個(gè)方面組成的，當(dāng)待測(cè)點(diǎn)想要查看參考點(diǎn)的位置時(shí)，就可以將定位指令發(fā)送給普通參考點(diǎn)，普通參考點(diǎn)將自身的信息傳送給待測(cè)點(diǎn)，由待測(cè)點(diǎn)將相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器的應(yīng)用主要是對(duì)參考點(diǎn)、待測(cè)點(diǎn)以及傳輸路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與管理，通過(guò)RS接口將最終的參數(shù)傳到終端管理的計(jì)算機(jī)之上[2]。Zigbee在調(diào)度中主要包括兩個(gè)環(huán)節(jié)，井上的總線以太網(wǎng)和井下的節(jié)點(diǎn)兩個(gè)系統(tǒng)組成，在調(diào)度之前將讀寫(xiě)器放置在調(diào)度的重要環(huán)節(jié)之中，根據(jù)不同的礦業(yè)生產(chǎn)環(huán)境安置參考點(diǎn)，一般情況下要保證每300m左右就要有一個(gè)參考點(diǎn)，在某些環(huán)境特別惡劣的地方，可以保證在每50m左右安置一個(gè)；傳輸系統(tǒng)的安裝有無(wú)線和有線兩種方式，基于Zigbee定位的無(wú)線安裝適用于較為惡劣的環(huán)境，對(duì)于一些主干網(wǎng)采用有線安裝的方式會(huì)更加可靠。

（3）Wifi

Wifi技術(shù)在近年來(lái)得到了非常廣泛的應(yīng)用，Wifi技術(shù)適應(yīng)了無(wú)線局域網(wǎng)的運(yùn)用，Wifi有著極為廣闊的使用環(huán)境，傳輸距離相較于其他通信技術(shù)來(lái)說(shuō)更加寬廣，重要的是高效的傳播速度以及可靠的傳輸質(zhì)量，使其在礦山調(diào)度管理中占據(jù)著重要的地位。Wifi是由井上與井下兩個(gè)環(huán)節(jié)組成，通過(guò)在井下安裝無(wú)線接入點(diǎn)，使井下的所有環(huán)節(jié)都納入到無(wú)線局域網(wǎng)之中，井上采用手機(jī)或者其他類無(wú)線通信技術(shù)終端收集井下的調(diào)度信息。

（4）UWB

UWB無(wú)線通信技術(shù)是以超寬帶的網(wǎng)絡(luò)為載體的，采用的是脈沖的方式，不同于以往的通信信號(hào)，這類技術(shù)最早應(yīng)用的是軍事領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，制造成本也在不斷降低，使其能夠在更多的領(lǐng)域之中發(fā)揮作用，例如地質(zhì)勘探、汽車制造等，這種超寬帶的通信技術(shù)對(duì)硬件和軟件有著很高的要求，高額的應(yīng)用成本也是UWB沒(méi)有在礦山調(diào)度中得到廣泛應(yīng)用的主要原因。與RFID技術(shù)有些類似，也是通過(guò)定位標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集的，不過(guò)脈沖傳輸?shù)母咝?，并不是RFID所能相比的。

2、基于WLAN與GIS技術(shù)的調(diào)度管理

（1）WLAN

WLAN無(wú)線通信技術(shù)是以無(wú)線電和紅外線技術(shù)為傳播媒介，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、處理與監(jiān)控的，WLAN的安裝方便快捷，只要礦井調(diào)度的環(huán)節(jié)有局域網(wǎng)信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度的控制，當(dāng)安裝設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也可以靈活的進(jìn)行調(diào)整，不需要對(duì)礦井進(jìn)行重新布線，節(jié)約了調(diào)度的成本?；赪LAN技術(shù)的礦山調(diào)度設(shè)備繼承了技術(shù)自身可擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)更新?lián)Q代的速度很快的時(shí)代，企業(yè)也僅僅需要少量的投資就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的更新。

（2）GIS

GIS不同于傳統(tǒng)的計(jì)算類的信息處理系統(tǒng)，空間類的信息管理方式是其最突出的特點(diǎn)，定量、定位、定性三個(gè)方面的分析使信息處理更加的準(zhǔn)確。GIS是一種極具動(dòng)態(tài)性的技術(shù)，但是，空間性的管理模式缺乏相應(yīng)的技術(shù)支持，所以人為操作就顯得比較重要。

在進(jìn)行礦山調(diào)度時(shí)，可以向系統(tǒng)終端的管理人員提供員工以及設(shè)備的分布情況，根據(jù)調(diào)度需要可以快速的查找到人員和設(shè)備的位置，跟蹤系統(tǒng)的研發(fā)，可以將調(diào)度的環(huán)節(jié)納入到終端的監(jiān)控之下，有助于指揮人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況的決策和調(diào)度。

三、礦山調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)

1、調(diào)度定位

定位技術(shù)的選擇要根據(jù)礦井環(huán)境以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)情況，無(wú)論何種技術(shù)的選擇，都離不開(kāi)傳感器、中間設(shè)備以及系統(tǒng)終端三種設(shè)備的安裝，需要注意的是，在安裝前應(yīng)對(duì)環(huán)境的情況有所了解，在一些惡劣的環(huán)境下安裝要注意安全措施的保護(hù)。

調(diào)度的總體設(shè)計(jì)應(yīng)保證調(diào)度的性能的高效，并且操作起來(lái)比較方便，根據(jù)近年來(lái)無(wú)線技術(shù)在礦井調(diào)度上的使用不難看出，調(diào)度的設(shè)計(jì)主要集中在定位、生產(chǎn)查詢、系統(tǒng)管理以及日志記錄四個(gè)方面，其中，系統(tǒng)管理是調(diào)度系統(tǒng)的主要組成部分，用于礦產(chǎn)生產(chǎn)與調(diào)度的員工、設(shè)備、接入點(diǎn)以及監(jiān)控反饋等環(huán)節(jié)都置于系統(tǒng)管理的控制之下；WIFI應(yīng)用于整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)的定位以及對(duì)員工的監(jiān)控和集中管理，GIS對(duì)位置的感覺(jué)比較靈敏，應(yīng)用到調(diào)度中心能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)某些重點(diǎn)區(qū)域的查看；生產(chǎn)控制系統(tǒng)是調(diào)度系統(tǒng)核心，是調(diào)度的主要操控者，不僅僅包括現(xiàn)場(chǎng)員工和設(shè)備的指揮調(diào)度，而且還包括對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的制定和管理；最后，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行記錄，能夠很好的發(fā)現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，包括調(diào)度時(shí)間、責(zé)任人、員工出勤、開(kāi)采量等等，一旦發(fā)生生產(chǎn)事故，也有助于搜救工作的展開(kāi)和責(zé)任人的確定。

2、井下通信系統(tǒng)

基于TCP協(xié)議的IP電話適用于礦井下的語(yǔ)音通訊，用戶通過(guò)在電話中輸入號(hào)碼實(shí)現(xiàn)與無(wú)線連接，無(wú)線網(wǎng)關(guān)會(huì)對(duì)號(hào)碼的來(lái)源進(jìn)行確定，來(lái)源地明確時(shí)即可接入。

由于前端無(wú)線通信的架構(gòu)涉及到很多設(shè)備，因此，在進(jìn)行設(shè)備的安裝時(shí)要遵循設(shè)備的安裝規(guī)范，切忌馬馬虎虎、大手大腳的行為，設(shè)備運(yùn)行故障往往會(huì)影響通信系統(tǒng)的整體運(yùn)行。為了保證通信的可靠性，需要在通信的中間環(huán)節(jié)之中加入U(xiǎn)PS，一方面能夠降低突發(fā)情況對(duì)系統(tǒng)整體運(yùn)行的影響，例如突然斷電；另一方面也可以消除設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的噪音問(wèn)題，UPS采用集中式的布線方法，對(duì)布線的技術(shù)要求比較低，在傳送質(zhì)量上也有所提高[3]。

3、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的搭建

目前，應(yīng)用在礦井調(diào)度上的無(wú)線通信技術(shù)選擇主要集中在第一代和第三代之上，從管理、安全、功能、成本上不難看出，第三代無(wú)線通信要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)第一代，再加上第三代無(wú)線通信技術(shù)具有高度的擴(kuò)展性，即便是趕上信息技術(shù)更新較快的階段，也能夠保證技術(shù)跟上時(shí)代。

搭建井下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)遵循以下三個(gè)原則，首先是無(wú)線接入點(diǎn)的位置選擇應(yīng)遵循全面性的原則，爭(zhēng)取保證接入點(diǎn)能夠覆蓋礦井的所有位置，接入點(diǎn)之間的距離最低應(yīng)保證在300米左右，之所以對(duì)距離要求較高，除了節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本之外，主要是防止接入點(diǎn)之間的信號(hào)會(huì)出現(xiàn)互相干擾的情況。其次，接入點(diǎn)對(duì)分配頻率有著明確的要求，具體的頻段大致在2.4GHZ左右，無(wú)線局域網(wǎng)受信道的影響，如果接入點(diǎn)在接入信道時(shí)有重疊，信號(hào)就會(huì)受到干擾，因此，在相鄰的接入點(diǎn)之間要保證其信道不重疊。最后，接入點(diǎn)的設(shè)計(jì)要面向整個(gè)用戶，表現(xiàn)在礦井的調(diào)度上就是礦井的大小，當(dāng)?shù)V井面積較大時(shí)，接入點(diǎn)的使用量就會(huì)相對(duì)比較多，這就要求接入點(diǎn)的容量能夠滿足調(diào)度的要求，就WIFI而言，相鄰的接入點(diǎn)保持在300米即可。

四、結(jié)束語(yǔ)

通信技術(shù)在礦山調(diào)度管理中的應(yīng)用，促進(jìn)了礦山勘采企業(yè)向著網(wǎng)絡(luò)化的方向轉(zhuǎn)型，但是，諸多技術(shù)上的缺陷以及投資成本的增加，都限制了企業(yè)的選擇。為此，加快通信技術(shù)的研發(fā)，對(duì)礦山調(diào)度管理具有重要的意義。