煤礦通風(fēng)機(jī)安全監(jiān)測(cè)傳輸系統(tǒng)研究

安玉湖

（大同煤礦集團(tuán)馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司通風(fēng)區(qū)， 山西 大同 037000）

引言

為了確保井下的通風(fēng)效果，煤礦通風(fēng)機(jī)的布置通常選擇多點(diǎn)位分布，這就造成了現(xiàn)有的煤礦通風(fēng)風(fēng)機(jī)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)多、信息量大、監(jiān)控距離遠(yuǎn)、井下工作環(huán)境惡劣、存在多重電磁干擾等。現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)信息傳輸系統(tǒng)在抗干擾性、數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性、及時(shí)性等方面已經(jīng)越來(lái)越不能滿足煤礦安全生產(chǎn)的需求[1]，因此如何確保通風(fēng)機(jī)安全監(jiān)測(cè)信息的可靠傳輸，是需要不斷研究的課題[1]。

1 無(wú)線擴(kuò)頻傳輸技術(shù)特點(diǎn)

無(wú)線擴(kuò)頻傳輸技術(shù)是近年來(lái)飛速發(fā)展的一種無(wú)線傳輸技術(shù)，其具有以下特點(diǎn)：

1）成本低。無(wú)線擴(kuò)頻傳輸技術(shù)，實(shí)際上屬于無(wú)線傳輸?shù)囊环N，其在使用時(shí)只需發(fā)射端及接收端即可，無(wú)需使用有線連接，因此使用、維護(hù)、改造成本較低。

2）抗干擾能力強(qiáng)。無(wú)線擴(kuò)頻傳輸技術(shù)是將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)展到很寬廣的頻譜帶上，當(dāng)數(shù)據(jù)中心的接收模塊接收到傳輸?shù)男盘?hào)后，通過(guò)特殊技術(shù)對(duì)分布在頻譜帶上的信息進(jìn)行壓縮處理，將其恢復(fù)到原始的頻譜帶寬，在傳輸過(guò)程中雜波信號(hào)進(jìn)入到信號(hào)通頻帶內(nèi)的可能性大大降低，因此其具有很強(qiáng)的抗干擾能力[2]。

3）數(shù)據(jù)傳輸速度快，容量大。無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)中，在傳輸信息時(shí)，其首先會(huì)對(duì)信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，這樣其實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)就是經(jīng)過(guò)特殊運(yùn)算處理過(guò)的高速大容量信號(hào)，因此具有較高的傳輸速度。

4）傳輸距離遠(yuǎn)、信號(hào)衰減少。無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)可以通過(guò)增加對(duì)信號(hào)的信噪比來(lái)提高信息的傳輸距離并減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減，確保信息傳輸?shù)陌踩院蜏?zhǔn)確性。

基于上述特點(diǎn)，本文提出了煤礦通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)信息無(wú)線擴(kuò)頻精確傳輸系統(tǒng)，確保其能夠安全、可靠的對(duì)煤礦通風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、精確的實(shí)時(shí)傳輸。

2 通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)信息無(wú)線擴(kuò)頻精確傳輸系統(tǒng)

通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)信息無(wú)線擴(kuò)頻精確傳輸系統(tǒng)的傳輸方案示意圖如圖1、圖2所示，在系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)布置在通風(fēng)機(jī)周圍的傳感器收集通風(fēng)機(jī)的各種工作參數(shù)，然后將這些收集到的參數(shù)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)變成設(shè)定的電流信號(hào)，然后這些電流信號(hào)經(jīng)過(guò)特殊處理模塊對(duì)其進(jìn)行濾波和增強(qiáng)處理，將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，最后再通過(guò)偽隨機(jī)碼對(duì)轉(zhuǎn)換的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理[3]。

圖1 通風(fēng)機(jī)安全監(jiān)測(cè)傳輸系統(tǒng)發(fā)射端系統(tǒng)示意圖

圖2 通風(fēng)機(jī)安全監(jiān)測(cè)傳輸系統(tǒng)接收端系統(tǒng)示意圖

在系統(tǒng)工作的時(shí)候，假設(shè)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控到的通風(fēng)機(jī)的某個(gè)工作數(shù)據(jù)是m（t），碼源的工作持續(xù)時(shí)間為T，假設(shè)其偽隨機(jī)碼為a（t），將通風(fēng)機(jī)的某個(gè)工作數(shù)據(jù)與偽隨機(jī)碼進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，即可得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻信號(hào)，這個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)的工作速率和其對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)碼的速率是一致的。這樣在頻帶獲得相應(yīng)的擴(kuò)展信號(hào)之后，再經(jīng)過(guò)調(diào)制器對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，這樣經(jīng)擴(kuò)展和調(diào)制的信號(hào)P（t）為[4]：

而在控制中心的接收端，系統(tǒng)在收到傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行頻譜壓縮處理，然后再經(jīng)過(guò)與發(fā)射端完全同步的加密擴(kuò)頻碼進(jìn)行解密處理，這樣經(jīng)過(guò)處理后即可得到系統(tǒng)發(fā)射端采集到的原始通風(fēng)機(jī)的工作實(shí)際數(shù)據(jù)m（t）。

對(duì)于在信號(hào)傳輸過(guò)程中所摻雜的雜波信號(hào)，與擴(kuò)頻偽隨機(jī)碼不相關(guān)，會(huì)隨機(jī)的被擴(kuò)展到整個(gè)寬頻帶上，這樣就會(huì)使實(shí)際進(jìn)入到信號(hào)所在的通頻帶內(nèi)的雜波信號(hào)極少，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力，且其抗干擾的能力與頻帶的擴(kuò)展倍數(shù)成正比。

3 結(jié)論

通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)信息無(wú)線擴(kuò)頻精確傳輸系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸距離遠(yuǎn)，可極大地提升煤礦中下信息傳遞的安全型，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。