煤礦無線通訊技術現狀及發展趨勢

黃璐

（百色百礦集團有限公司 廣西百色 533000）

煤礦無線通訊技術現狀及發展趨勢

黃璐

（百色百礦集團有限公司 廣西百色 533000）

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

無線通訊技術；煤礦；正交頻分復用

隨著我國經濟建設的不斷發展，對于煤礦能源的需求不斷上漲，現在很多企業都把提高煤礦生產量和提升作業水平作為企業的第一要務，卻在作業人員的相互聯系上遇到了困難。在煤礦作業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，無線通訊技術還可以為搶險救災的井下作業提供基礎，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生，也能夠在突發情況發生的時候與井下的工作人員取得聯系，從而降低安全事故的風險。因此煤礦企業應當采取措施，投入資金來改進無線通訊技術，提升煤礦作業整體的通信水平。

1 國內煤礦產業的通訊現狀概述

1.1 漏泄技術

漏泄技術主要是通過電纜對于信號的雙向傳播來實現信號的發送，在對信號進行接收與處理的站臺、電纜、雙向的繼電器設備和手持電子終端之間進行信息的傳送。漏泄技術的出現標志著我國煤礦生產中傳統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，但漏泄技術為現代的無線通訊技術的應用與發展奠定了堅實的基礎。

1.2 井下小靈通

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

1.3 WiFi技術

相比于前兩種通信技術，WiFi通信技術有著更加優越的信號接受與處理能力，且在將通信接入互聯網之后，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的青睞。但在如今數字化通訊的大環境下，不能進行數據處理的WiFi技術已經不能滿足當前的市場需求，因此催生了更先進的通訊技術的發展與應用。

2 煤礦生產中應用的新型無線通訊技術

2.1 拓展的WiFi技術

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

2.2 WIMAX全球微波接入互操作性技術

WIMAX通信技術是通過寬帶無線接入城域網，從而實現一對多的點對點的方式，網絡通訊服務質量較高，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。雖然國內對于這種技術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，尤其在高速無線數據通信領域都是不可或缺的技術，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別。WiFi的信號覆蓋范圍約為300～500m，較適合于無線局域網環境中使用，而WIMAX的信號覆蓋范圍約為3000～5000m，可以在各種煤礦專網的環境下使用。

而就目前的技術而言，WiFi的實際應用技術與標準領先于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展之后，WIMAX無線通訊網絡技術的應用前景更好。

2.3 Fem tocell技術

Fem tocell最初用于家庭環境中的電子終端產品，但隨著研究的深入，Fem tocell的潛力被發掘出來，該種技術與ADSL調制解調器類似，具有發射功率小，安裝便利，配置便利，即插即用等特點。在煤炭、石油等行業中井下環境復雜，巷道曲折，因此可以設置多個Fem tocell的信號發射點，將工業以太網與地面主系統相連，從而架構標準的Fem tocell網絡從而實現井上與井下的通信需求。Fem tocell的硬件結構包括Node B（指移動基站，包括控制子系統、傳輸子系統、射頻子系統、中頻/基帶子系統和天饋子系統等）和RNC的功能，可以通過Uu接口和UE通信；并且可以通過Iuh接口經礦區寬帶承載網與Fem tocell網關相聯系，最后通過Iu接口與核心網絡進行通信。

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的數量很多，這不僅增加了購置設備的成本，還會使得網絡管理的復雜程度呈指數型上升，在數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量產生影響。

（2）國內的Fem tocell同步主要通過GPS來完成，但在煤礦作業的井下，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，就要開發不必依賴于GPS的同步技術。

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

2.4 3G無線通信技術（TD-SCDMA）

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

TD-SCDMA的優勢有：

（1）系統容量上限高，通訊效果好。TD-SCDMA系統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。另外，由于TD-SCDMA系統的語音編碼方式是最先進的AMR方式，因此通話質量與語音清晰度也十分優越。

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

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

表1 礦用無線產品技術性能對比

（4）起源于公網。TD-SCDMA技術起源于公網，因此可以與公網實現無縫連接，接入TD-SCDMA的任何一部終端都可以與公網中的其他電子終端進行通信。且對于TD-SCDMA系統，國家劃分了專用的頻段，因此穩定性和安全性較好，不易與其他頻段的無線網絡系統相互夾雜，產生干擾。另外，國內的3G技術已經較為成熟，已有技術水平較高的產業鏈進行運作，因此對于煤礦中的TD-SCDMA技術運用是較好的技術儲備與專業基礎，利于其不斷的發展與改進。

3 結束語

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

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TN929.533

A

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員等工作。