短距離通信技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用

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一、短距離通信技術(shù)的含義

通常情況下，通信收發(fā)兩方利用無(wú)線電波井下傳輸信息，且能夠在幾十米范圍內(nèi)傳輸，皆可叫做短距離無(wú)線通信，也可稱(chēng)為短距離通信技術(shù)。短距離通信技術(shù)具備多種共性，即對(duì)等性、成本低以及功耗低等。短距離通信技術(shù)實(shí)質(zhì)指一般意義上的無(wú)線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要有以下幾種標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距離技術(shù)有各種不同接入技術(shù)，如無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)等。礦井無(wú)線通信有感應(yīng)通信、動(dòng)力線載波通信等形式。但動(dòng)力線載波通信在礦井中應(yīng)用時(shí)，由于抗干擾能力弱，難以匹配傳輸阻抗，所以其效果較差。而感應(yīng)通信是以電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通信，發(fā)話時(shí)，移動(dòng)通信機(jī)的磁性天線與感應(yīng)線很相似，同時(shí)有尺寸大的發(fā)射天線，但干擾噪聲過(guò)大且傳輸參數(shù)可靠性差，很少應(yīng)用。井下巷道屬于一個(gè)限定空間，主要是巖壁組建而成的封閉環(huán)境，巖壁往往限制電磁波的傳播，傳播中衰減程度過(guò)大。所以選用短距離通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下中，有著重要意義，短距離通信技術(shù)功耗、成本均相對(duì)比較低，網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)簡(jiǎn)單，便于操作。

二短距離通信技術(shù)在煤礦井下中的應(yīng)用探討

短距離無(wú)線通信技術(shù)具備功耗相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于“本安型”電路的相關(guān)設(shè)計(jì)十分符合。不僅如此，在煤礦井中，使用頻譜的要求較為寬松，所以，在煤礦井無(wú)線通信系統(tǒng)中，短距離通信技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

1．ZigBee技術(shù)的應(yīng)用分析

在短距離通信技術(shù)中，ZigBee技術(shù)是其中最有代表性的技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用于煤礦井下占據(jù)重要的位置。ZigBee技術(shù)指以IEEE802.15.4為主要物理層標(biāo)準(zhǔn)，并以此將大量微小傳感器間的通信進(jìn)行協(xié)調(diào)。此類(lèi)傳感器無(wú)需巨大能量，經(jīng)過(guò)無(wú)線電波且利用接力形式，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)揮高通信效率。ZigBee技術(shù)擁有三個(gè)特點(diǎn)：功耗低，即休眠狀態(tài)下的耗電量為微瓦級(jí)，工作狀態(tài)下的耗電量為毫瓦級(jí)；超大網(wǎng)絡(luò)容量，即1個(gè)ZigBee可支持的節(jié)點(diǎn)有65000個(gè)；廣泛的覆蓋面積，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可達(dá)100～1000m。ZigBee技術(shù)具備雙向性定位優(yōu)勢(shì)，將ZigBee技術(shù)充分應(yīng)用于煤礦井下中，有效實(shí)現(xiàn)井下與地面之間的信息交流，提高定位信息的規(guī)范性以及準(zhǔn)確性。此外，ZigBee技術(shù)在實(shí)行雙向傳遞時(shí)，可將某些意外或突發(fā)事件的發(fā)生進(jìn)行控制和防止，同時(shí)，傳輸?shù)乃俣认喈?dāng)快，信息準(zhǔn)確性也較高，從而提高決策反應(yīng)效率。ZigBee技術(shù)系統(tǒng)在反映井下定位現(xiàn)狀的時(shí)候，能夠利用計(jì)算機(jī)將井下活動(dòng)軌跡進(jìn)行詳細(xì)描述，也就是經(jīng)過(guò)標(biāo)識(shí)卡活動(dòng)狀況、各種站點(diǎn)間信息的傳遞等，進(jìn)行了解和掌握井下活動(dòng)的具體現(xiàn)狀，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不良現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，可立即采取措施，避免發(fā)生意外。如在某市煤礦中，因井下地形復(fù)雜，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，常常發(fā)生事故，發(fā)生事故之后，營(yíng)救人員不能將井下受災(zāi)人員的分布情況以及人數(shù)進(jìn)行較好確定，若將營(yíng)救設(shè)備盲目開(kāi)進(jìn)，則會(huì)誤傷受困人員，從而無(wú)法及時(shí)營(yíng)救受困工人。然而使用ZigBee技術(shù)之后，能將事故受困人員分布位置以及具體情況進(jìn)行準(zhǔn)確確定，促進(jìn)營(yíng)救工作的順利開(kāi)展，及時(shí)救出受困人員，進(jìn)一步降低煤礦井下安全事故的發(fā)生率，確保工作人員的生命安全。

2．IrDA技術(shù)應(yīng)用分析

一般情況下，IrDA技術(shù)在調(diào)制時(shí)，常常利用脈沖相位，如此一來(lái)，不但將抗干擾能力增強(qiáng)，而且使連續(xù)電平功率大于脈沖電平功率，防止了紅外二極管無(wú)法承受高功率的現(xiàn)象出現(xiàn)。IrDA技術(shù)具備成本低，易控制傳播距離、范圍，保密性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，將該技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下通信系統(tǒng)中，可發(fā)揮遙控器的作用。此外，根據(jù)國(guó)家煤礦安全相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于井下傳感器，必須利用紅外遙控傳感器，無(wú)需使用精度產(chǎn)品及電位器調(diào)零點(diǎn)產(chǎn)品等。由此可見(jiàn)，IrDA技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下中具有重要的作用。

3．無(wú)載波UWB通信技術(shù)應(yīng)用分析

在煤礦井下應(yīng)用無(wú)載波UWB通信技術(shù)，能夠降低煤礦井下通信系統(tǒng)的成功。在煤礦井中，可通過(guò)超寬帶信號(hào)頻帶寬的優(yōu)勢(shì)，將傳輸距離進(jìn)行換取。利用UWB無(wú)線通信，能快速實(shí)現(xiàn)通信和測(cè)距及定位統(tǒng)一，多功能一體化等，將無(wú)載波UWB通信技術(shù)應(yīng)用在煤礦井下，有利于準(zhǔn)確定位井下人員，在發(fā)生各種惡性事故的時(shí)候，保持無(wú)線通信系統(tǒng)通暢，可提高救生搶險(xiǎn)的效率。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，短距離通信技術(shù)在煤礦井下中發(fā)揮重要作用，如無(wú)載波UWB通信技術(shù)、IrDA技術(shù)應(yīng)用和ZigBee技術(shù)應(yīng)用等，只有將這些技術(shù)充分利用，才能提升我國(guó)煤礦井下開(kāi)采工作的效率和質(zhì)量，從而促進(jìn)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展。

作者：趙娟 朱彤 單位：河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院