煤矿井下无线通信系统研究

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摘要：在煤矿井下应用无线通信系统可以保证井下通信信号持续正常，顺利采集井下数据。因此，探究煤矿井下无线通信系统的应用，为煤矿井下安全管理工作提供参考依据。

关键词：煤矿井下；无线通信系统；4G通信系统

我国是煤矿资源丰富的国家，也是煤矿资源消耗严重的国家。随着人们生活质量的提升，对矿产资源的需求逐渐加大，煤矿井下工作次数也相应增加[1]。由于煤矿井下具有深度未知、地形复杂和空气稀薄等特点，工作人员在开采过程中会遇到诸多问题，威胁人身安全。在煤矿井下应用无线通信系统是发展的必然趋势，因此，分析无线通信系统在煤矿井下的应用，以期保证煤矿井下作业安全。

1我国煤矿井下无线通信系统的现状

在我国社会经济快速发展的背景下，无线通信技术得到丰富。现阶段，我国煤矿井下无线通信系统主要包含CDMA无线通信系统、3G通信系统、Wi-Fi(Wireless—Fidelity)通信系统和4G通信系统，具体应用情况如下。（1）CDMA无线通信系统[2]。CDMA无线通信系统英文名为“CodeDivisionMultipleAccess”，是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的一种崭新的无线通信技术。在应用过程中，只需要处理信号宽带产生的信息数据，便可以提高传输效率，具有高效率传输数据的特点，因而在煤矿井下无线通信系统中得到广泛使用。通常情况下，CDMA无线通信系统在煤矿井下的应用主要从以下方面展开：第一，CDMA无线通信系统是一种新型通信技术，在使用过程中需要通过服务器、基站和功率分配机等众多设备辅助，才可以迅速处理数据，保证煤矿井下数据信息完全准确；第二，在使用CDMA无线通信系统时，需要做好安全技术管理工作，定期检查CDMA无线通信系统，保证系统完整性，为煤矿井下安全管理工作提供参考依据。（2）3G通信系统。3G的全称为“3rdGeneration”[3]，翻译过来就是第三代数字通信。该通信技术与国际互联网媒体紧密结合，不仅能够处理图像、音频等多种媒体，还可以为人们提供包括网页浏览、信息数据传输与电话会议等多种信息服务，因而在煤矿井下工作中经常被使用。通常情况下，3G通信系统的选择标准为TD-SCDMA。符合此标准的3G通信系统主要由语音编码器和扩频带宽构成，在使用过程中可以实现动态信息同步更新与信息数据接力切换，保证所有零件都能正常使用，提高间隙配置效率，完成远距离数据传输等多项工作。（3）Wi-Fi通信系统。Wi-Fi是一种允许电子设备连接到无线局域网（WLAN）的技术。该技术在使用过程中既可以加密，也可以开放，具有一定的互通性[4]。在我国科学技术快速发展的背景下，Wi-Fi通信技术已在家家户户得到广泛应用。其价格便宜且网速快，是企业在工作中的首选。Wi-Fi通信技术在煤矿井下作业中的应用主要从两个方面展开：第一，在使用Wi-Fi通信系统前，工作人员需要合理制定手机发射功率、基站工作频段、基站通信道数量和基站调制方式等内容，并签订基站通信协议；第二，在上述工作完成后，工作人员需要确定Wi-Fi通信技术的距离，并综合考虑煤矿井下地质情况，合理选择技术，从而缩短煤矿通信距离，提高煤矿井下通信工作质量。（4）4G通信系统。4G通信系统的原理是以传统通信技术为基础，进一步融入新通信技术，从而提高无线通信网络效率，缩短数据信息传输时间。4G通信系统最大数据传输速率是3G通信系统的50多倍，具有传输速度快和传输质量高的优点。4G通信系统在煤矿井下作业中的使用主要从以下两个方面展开：第一，4G通信系统属于高速传输的无线通信技术，在使用过程中需要首先营造出一个高速传输环境，在此前提下，工作人员只需合理安装4G通信系统，便可减轻工作人员任务量和提高工作效率，一举两得；第二，工作人员在使用4G通信系统时，需要合理采用多重输入与多重输出技术，将4G通信系统打造成智能型天线技术，避免在信息数据传输过程中受到其他信号干扰，保证信息数据的稳定传输，为煤矿井下安全管理工作提供支持，推动煤矿行业快速发展。

2煤矿井下无线通信系统的应用前景

2.1完善井下安全生产监管体系的建设工作。煤矿是我国的重点产业之一，在煤炭行业快速发展的背景下，通过先进的煤矿井下开采技术，可以开发出更多煤矿资源，供人们使用。然而，煤矿井下工作具有一定复杂性，在开采过程中易出现安全问题，加强煤矿井下安全生产监管体系建设工作至关重要。（1）煤矿行业需要重点关注井下瓦斯浓度。监控井下瓦斯浓度的具体实施如下：第一，工作人员要在煤矿井下安装瓦斯浓度激光探测传感器，实时监测井下瓦斯浓度，一旦发现瓦斯浓度过高，应及时告知井下作业人员，使其立即停止作业；第二，工作人员不仅需要安装瓦斯浓度激光探测传感器，还需要安装CO浓度传感器，检测井下有毒有害气体，及时了解井下情况。一旦发现煤矿井下有毒有害物质含量增多，应及时发出警告，保证井下作业人员的生命安全。瓦斯浓度激光探测传感器如图1所示。（2）加大对煤矿井下压力的监测力度。工作人员需要了解煤矿井下作业情况，针对性选择矿压传感器和无线通信设备，为井下压力监测工作奠定基础。在完成上述工作后，工作人员需要连接矿压传感器和无线通信设备，并与煤矿井下相连，此时就可以对煤矿井下情况进行实时监测，及时了解煤矿井下压力。如果井下矿压出现异常，无线通信系统会及时发出信号，通知井下作业人员立即离开现场，保证人员生命安全。（3）加强煤矿井下的语音视频检测工作。工作人员通过在煤矿井下安装视频监控设备，可对煤矿井下情况进行实时监测，及时了解井下情况，从而为煤矿井下安全管理工作提供参考，保证煤矿井下安全管理工作质量。2.2合理使用数据传播载体。在我国无线通信技术快速发展的背景下，煤矿行业呈现出信息化趋势，不仅安全性得到保证，煤矿井下作业效率也得到大大提高。实现煤矿行业的快速发展，要求人员合理使用数据传播载体。首先，煤矿企业需要积极建造智慧煤矿，参照煤矿行业发展情况和市场前景，积极研究绿色环保开发技术，避免在煤矿开发过程中对周围环境造成负面影响；其次，煤矿企业需要合理应用各种形式的实时传感器，监督煤矿井下作业的实施，及时了解煤矿井下作业情况，保证煤矿井下通风状况良好。

3结论

当前，煤矿井下作业安全事故频发，且波及范围大、破坏性强，会对井下环境与周围环境产生严重负面影响，或出现矿产资源浪费情况。及时了解煤矿井下作业安全状况至关重要。因此，相关人员需要在煤矿井下作业中合理应用无线通信技术，并在选择无线通信技术时综合考虑距离、成本以及安全等问题，保证无线通信技术的顺利应用，实时监控煤矿井下作业，提高煤矿井下作业的安全性。

参考文献：

[1]郭耀华.煤矿救援机器人无线通信系统及布放装置研究[J].煤矿机械，2014，35（6）：47-49.

[2]黄凯.煤矿井下高性能微波功率分配器与圆极化微带天线的研究[D].徐州：中国矿业大学，2015.

[3]王顶.基于Zigbee的声表面波煤矿瓦斯传感器无线通信系统的设计[D].西安：西京学院，2016.

[4]顾义东.基于TD-SCDMA无线通信系统的井下人员定位技术在煤矿上的应用[J].电子世界，2014，（16）：363-364.

作者:许清河 单位:山西西山煤电股份有限公司西铭矿