袁酉亮

摘要：通訊技術的應用在煤礦的開采過程中有著至關重要的作用，它不僅能夠保障工作人員的生命財產安全還能夠提高煤礦的開采生產水平，而近些年無線通訊技術的引進更是加快了煤礦產業(yè)的發(fā)展，本文將對煤礦開采過程中引進的無線通訊新技術進行研究分析。

關鍵詞：煤礦;無線通訊技術;應用研究

一、前言

在傳統(tǒng)煤礦開采過程中通常會使用漏泄通訊、井下小靈通系統(tǒng)作為井下工作的通訊方法。隨著WLAN無線通信系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅涵蓋傳統(tǒng)無線通訊的優(yōu)勢，還能夠實現(xiàn)人員準確定位加強了煤礦開采的整體水平，是我國煤礦開采行業(yè)無線通訊技術的新應用。

二、煤礦無線通訊應用的主要問題

在傳統(tǒng)煤礦開采過程中使用無線通訊通常會出現(xiàn)效率低，接收弱，信號易受到干擾等問題，并且因為礦井下灰塵較多，潮濕程度較大，易引發(fā)安全事故所以對于無線通訊設備的要求較高。表1是筆者對礦井無線通信技術的整理并進行了綜合性能的對比。

綜上所述，WIFI礦井移動通信系統(tǒng)的應用既能夠解決傳輸距離問題，又能夠滿足礦井的通訊需要。

三、基于WIFI礦井移動通信系統(tǒng)的新技術應用

（一）McWill技術

McWill技術作為我國自主研發(fā)的寬帶無線接入技術，它的出現(xiàn)不僅能夠彌補煤礦行業(yè)現(xiàn)有無線通訊網絡的不足，還能夠擴大IP網絡的覆蓋范圍通過靈活的部署和超強的移動性能，豐富煤礦行業(yè)中寬帶的應用，比如，應急通信，移動視頻監(jiān)控等。McWill技術還能夠兼顧語音通信和數據業(yè)務這兩項工作內容，因為McWill技術系統(tǒng)屬于高速移動無線接入系統(tǒng)，所以它能夠支持120千米每小時的終端移動速度并能夠實現(xiàn)漫游、切換等功能，而在數據業(yè)務中對于高速數據業(yè)務和高效語音業(yè)務McWill技術系統(tǒng)能夠進行同時的支持。McWill技術系統(tǒng)的建設通常是采用宏蜂窩網絡結構的方式，這樣的方式能夠使得McWill技術系統(tǒng)的覆蓋半徑達到10千米到50千米，典型覆蓋半徑能夠達到1千米到3千米并且可以實現(xiàn)非視距傳輸。當McWill技術系統(tǒng)在5 mHz的信道帶寬下其基站凈荷吞吐量能夠達到15 Mbit/s，而終端的最大峰值數據速率能夠達到5 Mbit/s[1]。智能天線，CS-OFDMA，自適應調制，動態(tài)信道分配，先建后拆的切換，SDMA和MIMO，寬帶共網集群等技術是McWill技術系統(tǒng)的應用關鍵。比如，在建設McWill技術系統(tǒng)時多采用8單元智能天線，下行鏈路的預算為18dB上行鏈路的預算為9 dB，技術人員還可以通過調整兩信道的功率讓接入信道和業(yè)務信道的鏈路預算實現(xiàn)最大化。在McWill技術系統(tǒng)中應用CS-OFDMA空口技術能夠使寬窄帶業(yè)務更好的融合，并可以提供300個并發(fā)信道加強窄帶語音業(yè)務的使用效率降低無線資源分配的顆粒度[2]。具體的說就是CS-OFDMA技術采用了OFDM調制方式，所以就具備了OFDM的技術優(yōu)勢。比如，頻率利用率高，信道分配靈活，容易實現(xiàn)等均是OFDM的技術優(yōu)勢。除去以上顯著優(yōu)勢CS-OFDMA技術還具備對調制符號的串并轉換降低單載波上的符號速率增強對多徑干擾的抵抗能力，并能夠根據每個信道的動態(tài)分配選擇符號的承載信道能夠有效的對抗頻率選擇性衰落。CS-OFDMA技術除了采用OFDM的技術還采用了碼擴技術，通過采用碼擴技術能夠將一個符號的能量分散到整個信道中，在接收信號時能夠達到頻率分集的效果。在CS-OFDMA技術中為防止和避免傳統(tǒng)CDMA接入方式的多址干擾問題，CS-OFDMA技術通常會采用TDMA與OFDMA組成的多址方式讓用戶在發(fā)射接收信號時不會造成多址干擾的問題，從而保證McWill技術系統(tǒng)在使用時能夠保證使用范圍內的每一個信道都不會發(fā)生相互干擾的問題[3]。煤礦井下作業(yè)時使用McWill技術具有覆蓋廣，容量高，頻段多，語音容量大和低輻射的傳輸特性，但是在現(xiàn)代礦井作業(yè)時只能夠使用有許可證的400 MHz，1.8 GHz，3.3 GHz頻段。

（二）WIMAX技術

WIMAX技術是煤礦開采中一項新興的無線通訊技術，在煤礦開采中應用WIMAX技術能夠在50公里以內的范圍以非?？斓乃俣冗M行數據通訊。WIMAX技術的主要應用模式有PMP應用模式，Mesh應用模式，熱點回傳模式，終端接入模式，駐地網接入模式和無線橋接模式。PMP應用模式主要是通過基站為核心，構建星型網絡結構將WIMAX技術進行網絡接入實現(xiàn)多點連接的方式運行。在PMP應用模式中主要是通過動態(tài)帶寬分配技術實現(xiàn)大量用戶能夠接入核心網的需求[4]。Mesh應用模式主要是通過基站建立網狀式的無線覆蓋區(qū)，實現(xiàn)某一個基站能夠作為業(yè)務接入點和核心網相連，而其他基站通過無線鏈路與該業(yè)務介入點相連的方式進行運行。熱點回傳模式主要是利用WIMAX技術接入到無線網絡中然后把遠端的熱點業(yè)務進行回傳，最終到達核心網的方式運行。終端接入模式就是指用戶終端設備可以直接接入核心網，這一模式還能夠支持便攜式終端在礦井開采范圍內的移動和漫游。駐地網接入模式和無線橋接模式在礦井開采無線通訊應用中的使用率較低暫不對其進行分析。在WIMAX技術中正交頻分復用技術，自適應天線系統(tǒng)，自適應編碼調制技術，快速資源調度技術等均是支撐WIMAX技術系統(tǒng)運行的關鍵技術[5]。WIMAX技術具有信號移動性強，傳輸速率高并能夠有效保障網絡服務質量的傳輸特性。但是這項技術在國內處于起步階段，技術應用相對國外較不成熟[6]。

（三）WIFI拓展技術

將WIMAX和WIFI相比雖然他們都是屬于傳輸無線信號的技術，但是WIFI是用于解決無線局域網接入問題，而WIMAX是解決無線城域網問題.并且WIFI對于互聯(lián)網連接信號的傳送距離只能達到300英尺，而WIMAX則能夠把互聯(lián)網的連接信號傳送至31英里之遠，為加強對WIFI在煤礦開采中的通訊應用，通過Mesh網絡的架設不僅能夠為礦場無線通訊的移動平臺提供WIFI覆蓋，并且能夠支持中高速移動和互聯(lián)網、企業(yè)VPN的接入從而實現(xiàn)WIFI的拓展應用。無線Mesh網絡通常以網狀結構進行連接，這樣的連接方式能夠使無線設備中的節(jié)點既能夠作為AP，又能夠作為repeater（中繼器）確保網絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送信號和接收信號，并能夠1對1或一對多進行直接通信，這樣的結構形式能夠很好地應對AP由于流量過大而導致?lián)矶碌膯栴}發(fā)生[7]。WIFI拓展技術不僅具有WIFI技術靈活度高，費用低，接收類型多的傳輸特性，還能夠彌補WIFI技術的缺陷支持寬帶業(yè)務并允許企業(yè)的VPN進入。但是WIFI拓展技術的覆蓋范圍最多只能達到300米到500米，并且只能在無線局域網的環(huán)境下使用。

四、結語

無線通訊技術的應用對于我國煤礦開采工作的推進和發(fā)展有著至關重要的作用，加強對煤礦開采工作中無線通訊技術的研發(fā)不僅能夠讓有關工作者在開采工作中獲得更高的通訊質量，并且能夠有效地消除和減少煤礦開采工作中的安全問題，加強煤礦企業(yè)的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]邊文宇.煤礦無線通訊新技術的應用[J].電子技術與軟件工程， 2019（17）：14-15.

[2]吳晶星.無線以太網技術在煤礦通訊系統(tǒng)中的應用研究[J].中國管理信息化， 2019，22（12）：127-128.

[3]劉海.無線傳輸技術在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應用研究[J].能源與節(jié)能， 2018（08）：191-192.

[4]羅少兵.煤礦無線通訊新技術的應用[J].現(xiàn)代工業(yè)經濟和信息化， 2018，7（17）：41-42+49.

[5]劉大名.基于井下人員定位的煤礦安全系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].中國科學院大學（工程管理與信息技術學院）， 2018，11（09）：123-124.

[6]張旭華，郭永濤.無線通訊技術在煤礦井下信集閉系統(tǒng)中的應用[J].無線互聯(lián)科技，2018（02）：80-83.

[7]喬鋼柱.基于無線傳感器網絡的煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計與關鍵技術研究[D].蘭州理工大學， 2018，32（12）：157-159.