黃璐

（百色百礦集團有限公司 廣西百色 533000）

煤礦無線通訊技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

黃璐

（百色百礦集團有限公司 廣西百色 533000）

在煤礦的開采作業(yè)中，通訊技術(shù)的作用越來越明顯，在實際的開采過程中，通訊技術(shù)不僅能夠保證煤礦的生產(chǎn)的正常進行，還保障了煤礦作業(yè)人員的人身安全和財產(chǎn)安全。企業(yè)想要提升煤礦生產(chǎn)安全水平的話，采用先進的無線通訊技術(shù)不失為一種有效的方法。本文將介紹現(xiàn)下國內(nèi)煤礦中較常用的無線通訊技術(shù)，并對其未來發(fā)展趨勢進行展望，以供各位讀者閱讀參考。

無線通訊技術(shù)；煤礦；正交頻分復用

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，對于煤礦能源的需求不斷上漲，現(xiàn)在很多企業(yè)都把提高煤礦生產(chǎn)量和提升作業(yè)水平作為企業(yè)的第一要務，卻在作業(yè)人員的相互聯(lián)系上遇到了困難。在煤礦作業(yè)點分布較為分散且井下巷道十分復雜的情況下，保持良好的通訊聯(lián)系對于保證施工的正常進行十分重要，除此之外，無線通訊技術(shù)還可以為搶險救災的井下作業(yè)提供基礎(chǔ)，為施工人員的生命安全提供保障。保持良好的信息交流，能在一定程度上避免煤礦事故的發(fā)生，也能夠在突發(fā)情況發(fā)生的時候與井下的工作人員取得聯(lián)系，從而降低安全事故的風險。因此煤礦企業(yè)應當采取措施，投入資金來改進無線通訊技術(shù)，提升煤礦作業(yè)整體的通信水平。

1 國內(nèi)煤礦產(chǎn)業(yè)的通訊現(xiàn)狀概述

1.1 漏泄技術(shù)

漏泄技術(shù)主要是通過電纜對于信號的雙向傳播來實現(xiàn)信號的發(fā)送，在對信號進行接收與處理的站臺、電纜、雙向的繼電器設(shè)備和手持電子終端之間進行信息的傳送。漏泄技術(shù)的出現(xiàn)標志著我國煤礦生產(chǎn)中傳統(tǒng)的有線防爆電話式通訊時代正式退出歷史舞臺，使得井下井上的施工人員的通信變得更加方便、快捷，信息的傳遞更加及時，雖然不能對井下的施工人員進行準確的定位，不利于后期的救援及其他工作的實施，但漏泄技術(shù)為現(xiàn)代的無線通訊技術(shù)的應用與發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.2 井下小靈通

井下小靈通比漏泄技術(shù)擁有更強的系統(tǒng)性，能夠通信的終端數(shù)量也得到了極大的增加，信號的傳輸質(zhì)量也有所提高。在井下巷道相對比較復雜的情況下，小靈通技術(shù)的應用使得井下的施工人員的交流質(zhì)變得更加方便，因而對生產(chǎn)效率有極大的加成作用。另外，井下小靈通系統(tǒng)的成本及后期的維護費用較低，不會為煤礦企業(yè)帶來過重的通信負擔。但小靈通技術(shù)也有其自身的局限性，如：無法開展無線寬帶業(yè)務，后期的發(fā)展前景較弱，難以進行全面、復雜的業(yè)務的實行，不能滿足企業(yè)更高的要求等。

1.3 WiFi技術(shù)

相比于前兩種通信技術(shù)，WiFi通信技術(shù)有著更加優(yōu)越的信號接受與處理能力，且在將通信接入互聯(lián)網(wǎng)之后，能夠接收的終端類型更多，使用方式靈活且成本更加低廉，因此受到了煤礦企業(yè)的青睞。但在如今數(shù)字化通訊的大環(huán)境下，不能進行數(shù)據(jù)處理的WiFi技術(shù)已經(jīng)不能滿足當前的市場需求，因此催生了更先進的通訊技術(shù)的發(fā)展與應用。

2 煤礦生產(chǎn)中應用的新型無線通訊技術(shù)

2.1 拓展的WiFi技術(shù)

以mesh系統(tǒng)進行組成的WiFi通訊技術(shù)可以將企業(yè)的VPN引入整個通訊系統(tǒng)，與前文提到的WiFi語音不同的是，拓展的WiFi技術(shù)可以支持寬帶業(yè)務，因而可以實現(xiàn)更多的功能。在這種環(huán)境下，每一個無線設(shè)備都可以充當AP或者RE peater，并且可以與其他電子終端保持信號雙向傳播。這種技術(shù)解決了信道擁堵的問題，當某一個AP出現(xiàn)信靠不暢的情況，發(fā)射信號的設(shè)備會選擇信息流量相對較少的其他站點繼續(xù)信號的傳輸，當今的處理速度可以保證信息在中途不出現(xiàn)中斷流暢地到達目標設(shè)備。mesh優(yōu)于一般無線接入點的地方在于，它可以根據(jù)所處的位置和內(nèi)部模塊的組合情況來確定其中的相關(guān)網(wǎng)絡的作用。

2.2 WIMAX全球微波接入互操作性技術(shù)

WIMAX通信技術(shù)是通過寬帶無線接入城域網(wǎng)，從而實現(xiàn)一對多的點對點的方式，網(wǎng)絡通訊服務質(zhì)量較高，對于移動中的信號有著較好的支持能力，對信息的傳輸速率也很高。雖然國內(nèi)對于這種技術(shù)的應用還處于一個較低的水平，但其較為完善的遠程信號傳輸能力和多媒體的無線通信水平可以很好地滿足煤礦作業(yè)中的通訊需求。

WiFi與WIMAX相比較：

WiFi與WIMAX之間由很多相似的部分，尤其在高速無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域都是不可或缺的技術(shù)，兩者在使用效果上相似，功能上互補，且互有融合的部分，但無法完全相互取代。二者在煤礦中的應用上，最大的不同既是覆蓋范圍的區(qū)別。WiFi的信號覆蓋范圍約為300～500m，較適合于無線局域網(wǎng)環(huán)境中使用，而WIMAX的信號覆蓋范圍約為3000～5000m，可以在各種煤礦專網(wǎng)的環(huán)境下使用。

而就目前的技術(shù)而言，WiFi的實際應用技術(shù)與標準領(lǐng)先于WIMAX，因此使用的效果更好，然而在未來二者向著更高的帶寬、更好的安全性和更強的兼容性發(fā)展之后，WIMAX無線通訊網(wǎng)絡技術(shù)的應用前景更好。

2.3 Fem tocell技術(shù)

Fem tocell最初用于家庭環(huán)境中的電子終端產(chǎn)品，但隨著研究的深入，F(xiàn)em tocell的潛力被發(fā)掘出來，該種技術(shù)與ADSL調(diào)制解調(diào)器類似，具有發(fā)射功率小，安裝便利，配置便利，即插即用等特點。在煤炭、石油等行業(yè)中井下環(huán)境復雜，巷道曲折，因此可以設(shè)置多個Fem tocell的信號發(fā)射點，將工業(yè)以太網(wǎng)與地面主系統(tǒng)相連，從而架構(gòu)標準的Fem tocell網(wǎng)絡從而實現(xiàn)井上與井下的通信需求。Fem tocell的硬件結(jié)構(gòu)包括Node B（指移動基站，包括控制子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、射頻子系統(tǒng)、中頻/基帶子系統(tǒng)和天饋子系統(tǒng)等）和RNC的功能，可以通過Uu接口和UE通信；并且可以通過Iuh接口經(jīng)礦區(qū)寬帶承載網(wǎng)與Fem tocell網(wǎng)關(guān)相聯(lián)系，最后通過Iu接口與核心網(wǎng)絡進行通信。

但目前煤礦施工過程中Fem tocell的應用還存在一定的限制：

（1）單個Fem tocell的覆蓋面積有限，且能夠搭載的終端數(shù)量最多只有4～6個，因此在礦井面積較大的大中型煤礦中，需要部署的Fem tocell的數(shù)量很多，這不僅增加了購置設(shè)備的成本，還會使得網(wǎng)絡管理的復雜程度呈指數(shù)型上升，在數(shù)量上升到一定程度時，每一個Fem tocell之間的信號干擾會變強，因此會對整體的訊息通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（2）國內(nèi)的Fem tocell同步主要通過GPS來完成，但在煤礦作業(yè)的井下，一般礦井的深度都超過300m，最大的井深可以超過1000m，在這種情況下，礦井中的電子設(shè)備幾乎不可能受到GPS信號。因此想要在煤礦中應用Fem toell技術(shù)，就要開發(fā)不必依賴于GPS的同步技術(shù)。

（3）現(xiàn)在的技術(shù)無法實現(xiàn)手機在Fem tocell網(wǎng)絡區(qū)域中的優(yōu)選問題，也就是說，在手機新進入一個Fem tocell的覆蓋區(qū)域中時，無法從原有的網(wǎng)絡鏈接中自動斷開并連接信號較強的新網(wǎng)絡，在離開Fem tocell覆蓋區(qū)域時，也不會自動切換到宏網(wǎng)絡。當煤礦中的Fem tocell網(wǎng)絡數(shù)量很多的情況下，就會嚴重影響施工中的通信質(zhì)量與通信效率。

2.4 3G無線通信技術(shù)（TD-SCDMA）

TD-SCDMA技術(shù)是當今煤礦井下移動通信設(shè)備中較為新興且發(fā)展迅速的新技術(shù)，不僅能夠解決移動中的語音業(yè)務，還能夠滿足視頻通話、短信、彩信等業(yè)務功能的需求。在2M Bit的移動上網(wǎng)速率的條件下，可以完成大部分無線寬帶業(yè)務，如：

TD-SCDMA的優(yōu)勢有：

（1）系統(tǒng)容量上限高，通訊效果好。TD-SCDMA系統(tǒng)能夠搭載的最大用戶上限為23個，因此單個終端所能支持的容量遠遠超過上文提到的其他無線通訊技術(shù)。另外，由于TD-SCDMA系統(tǒng)的語音編碼方式是最先進的AMR方式，因此通話質(zhì)量與語音清晰度也十分優(yōu)越。

（2）自干擾效果小。一般來說CDMA系統(tǒng)都存在呼吸效應，也就是隨著用戶數(shù)量的增加，通訊信號覆蓋半徑收縮的現(xiàn)象。而TD-SCDMA系統(tǒng)不存在呼吸效應，當其用戶數(shù)量增加明顯的時候，網(wǎng)絡通信質(zhì)量幾乎不會受到用戶產(chǎn)生的自干擾，也就是說TD-SCDMA的網(wǎng)絡規(guī)劃與網(wǎng)絡優(yōu)化工作有著更高的效率。

（3）在煤礦無線通信專網(wǎng)中占據(jù)長期領(lǐng)先地位。目前在煤礦中普遍使用的小靈通通信系統(tǒng)存在無法升級換代的問題，而WiFi通信技術(shù)也有無法演進的特點，而TD-SCDMA技術(shù)可以隨時快速地升級，新的技術(shù)與編碼可以很方面地移植入煤炭通信系統(tǒng)中，這避免了傳統(tǒng)無線通信技術(shù)難以更新?lián)Q代的短板，為煤礦的無線通信技術(shù)的先進性與可持續(xù)性奠定了基礎(chǔ)。

表1 礦用無線產(chǎn)品技術(shù)性能對比

（4）起源于公網(wǎng)。TD-SCDMA技術(shù)起源于公網(wǎng)，因此可以與公網(wǎng)實現(xiàn)無縫連接，接入TD-SCDMA的任何一部終端都可以與公網(wǎng)中的其他電子終端進行通信。且對于TD-SCDMA系統(tǒng)，國家劃分了專用的頻段，因此穩(wěn)定性和安全性較好，不易與其他頻段的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)相互夾雜，產(chǎn)生干擾。另外，國內(nèi)的3G技術(shù)已經(jīng)較為成熟，已有技術(shù)水平較高的產(chǎn)業(yè)鏈進行運作，因此對于煤礦中的TD-SCDMA技術(shù)運用是較好的技術(shù)儲備與專業(yè)基礎(chǔ)，利于其不斷的發(fā)展與改進。

3 結(jié)束語

之所以要提高煤礦企業(yè)的無線通信技術(shù)，是因為國內(nèi)的煤礦生產(chǎn)仍存在木桶效應，只有將相比于生產(chǎn)能力較為落后的通信技術(shù)的“短板”提升上來，才能讓生產(chǎn)效率進一步提高。綜上所述，煤礦企業(yè)應當提高井下通訊技術(shù)水平，采用更加先進的無線通信技術(shù)，從而保證煤礦施工工作的正常安全地進行。本文對國內(nèi)的煤礦無線通信技術(shù)進行了介紹與比較，分析了各自的應用現(xiàn)狀與使用過程中的優(yōu)缺點，最終得出了在煤礦生產(chǎn)的井下作業(yè)中配置TD-SCDMA無線通訊技術(shù)是較好的選擇，擁有強大的業(yè)務能力和廣闊的發(fā)展前景。

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TN929.533

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1004-7344（2016）15-0278-02

2016-2-10

黃璐（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事煤礦信息技術(shù)員等工作。