發布時間：2022-04-08 08:46:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇煤礦通信論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、在煤礦企業中應用的無線通信技術的種類
1、PHS技術
PHS技術就是常說的礦井小靈通，是現代社會礦井無線通訊的主要設備之一。礦井小靈通綜合使用了大量硬件技術，如FPGA和DSP等，該技術的軟件開發以模塊化為標準，其控制體系以逐級分布為主；系統的配置靈活性較高，用戶可以隨機調換系統的業務功能和系統容量；該系統還能夠統一指揮和調度礦區內固定和移動的用戶，實現公眾通信移動網絡和礦區通信移動網絡的聯合發展。
2、SCDMA技術
SCDMA技術是常說的礦井大靈通，在礦井開采過程中發揮著至關重要的作用。SCDMA技術不符合國際電信聯盟標準，在實際開采過程中的應用范圍較小。主要原因是該技術仍存在著覆蓋方式以泄露電纜為主和限制手機定位等缺陷。
3、礦井無線數字對講
該技術在礦井開采中應用范圍十分廣泛，相關的配套設施和產業鏈已經非常完善，具有可靠、實用和經濟實惠等特點。但是，在實際應用過程中該技術仍很難實現一部手機全雙工的保密通信要求；難以完成電信公網和企業原有的固話交換之間的相互連通；并存在業務信道較少以及覆蓋面狹窄等缺陷。
4、礦井無線局域網
礦井無線局域網屬于短距離無線寬帶數據傳輸領域，是非移動無線寬帶數據通信產品的典型代表，該技術與其其他通信技術相比最大的區別在于它不支持語音業務和移動數據傳輸，在無線網片和無線網橋領域應用比較廣泛。
二、煤礦企業中無線通信技術的發展趨勢
1PHS技術
據相關統計結果顯示：PHS技術是目前我國煤礦企業應用頻率最高的無線通信技術，該技術在煤礦企業的發展建設過程中具有極大的技術優勢，最典型的特點有語音通話效果好、移動切換呼通率高一級組網通信規范等。近幾年，伴隨著無線通信技術的深入發展，PHS技術的原有頻段將轉移到3G組網上。該項技術轉移的主要原因有：第一，PHS技術中必須使用的基站和手機功率相對而言較小，屬于無線微蜂窩通信體制的范疇，原有頻段轉移到3G最往后，網絡通信受干擾程度較小；第二，轉移到3G組網的原有頻率可以完成自動調整，確保在新通話收集的通信頻道不被切換；第三，原有頻段轉移到3G組網后，PHS和DECT系統可以同時實現與3G網絡的兼容發展；第四，PHS技術主要集中在礦井下，對地面3g網絡信號不會產生影響。
2Wifi無線局域網技術
Wifi技術系統在未來的發展領域十分廣泛，主要由于該技術在無線通信領域占有十分廣闊的發展空間和技術優勢，該技術正逐步替代PHS技術在煤礦無線通信領域的地位。該技術的使用可以使礦井工作人員在同一個網絡平臺上完成無線和有限網絡通信，網絡點非常容易連接，井下或者井上都可以隨時完成無線通信。
3NGP移動通信技術
NGP無線通信技術在我國未來的發展范圍十分廣泛，主要由于該技術具有節約電纜、人員定位以及自行監控井下作業等優勢。NGP移動通信技術在根本上實現了煤礦開采過程中礦井多網合一無線通信的實際需求。NGP移動通信技術的新通信協議能夠實現及時和精確的定位，并能上傳有效的定位信息，是現階段煤礦企業發展過程中最有效的移動成產調度系統之一。該技術在使用過程中與其他無線通信技術之間不產生任何沖突，在煤礦開采過程中發揮著至關重要的作用。
三、結束語
總之，要想促進煤礦開采效益的提升，就必須提升現代煤礦無線通訊技術的發展水平。煤礦企業應該在了解無線通信系統的特點及技術優勢的前提下，對PHS技術、SCDMA技術、礦井無線數字對講以及礦井無線局域網等技術進行深入的研究的探討，為促進我國煤礦企業的發展提供技術保障。
作者：唐欣媛 李光平 單位：陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司
1.井下現有定位技術
1.1有源RFID定位技術
RFID(RadioFrequencyIdentification)技術，又稱為無線射頻識別技術，是一種非接觸式的自動識別技術，根據標識卡是否需要供電又可分為有源RFID技術及無源RFID技術，無源RFID標識卡一般識別距離在幾厘米～幾米，難以達到礦井井下人員定位系統的要求。因此，目前，礦井人員定位系統應用較多的是有源RFID技術：每個下井人員攜帶一個433MHz或2.4GHz的有源定位標識卡，該標識卡每隔一段時間(1～3s)發送一次代表攜帶人員身份的射頻編碼，該編碼信號被安裝在礦井巷道內的讀卡器接收并傳送到地面服務器，由于讀卡器的位置在定位系統中已經設置完成，因此，我們可以判斷出井下人員的位置。該系統的優點網絡結構、算法簡單，建設成本較低，缺點是定位精度低，一般為讀卡器的接收半徑，約幾十米～幾百米。
1.2RSSI定位技術
RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)是接收信號的強度指示，RSSI定位技術是通過接收到的信號強弱來測定信號發送點與接收點之間的距離，進而根據接收點位置坐標來進行定位計算的一種定位技術，該技術在礦井人員系統中應用較多，如TICC2431芯片就集成了RSSI定位引擎。RSSI定位技術精度較有源RFID定位技術有所提高，通過算法優化的RSSI定位精度可達8m。RSSI定位技術的主要問題是易受環境的影響，如環境濕度的變化、人體的遮擋等均會引起信號強度的較大變化，使得測試數據波動較大。
1.3TDOA定位技術
TDOA（到達時間差）方法是通過測量移動目標發出的信號到達多個接收基站的時間差來對目標進行定位的方法，即各接收基站對來自同一移動臺的信號作到達時間TOA的測量，然后將各TOA值傳送到定位處理中心，中心根據TOA求出各基站間的TDOA并計算出目標的位置坐標。
1.4起源蜂窩小區技術
起源蜂窩小區定位技術(COO即CellOfOrigin)是一種基于移動臺的定位技術，它根據移動臺所注冊的小區識別號ID來確定移動臺的位置。由于礦井無線通信系統的井下基站安裝的巷道位置是一般是固定的，只需知道哪些移動臺在當前小區注冊，系統把該小區基站對應的巷道位置和覆蓋半徑發送給移動臺，移動臺就能知道自己處在什么地方。同時，系統也可通過小區內注冊用戶信息得到移動臺所處的位置信息。起源蜂窩小區技術無需對移動網絡和移動臺進行修改，響應時間短，方案簡單、經濟。但是，由此導致的缺點是精度較差，定位誤差就是一個蜂窩的大小。
2.基于TD-SCDMA系統的定位技術
本項目研究了基于TD-SCDMA系統的定位技術，系統采用了TA（TimingAdvance）定位技術，又可稱為CellID+TA，即小區識別號+時間提前量。無線信號在空中傳播是有延遲的，時間提前量TA由基站BTS（BaseTransceiverStation）測量后通知移動臺MS提前這段TA時間發送數據，目的是為了補償基站BTS與MS之間的傳輸時延。TA定位方法就是利用現有的參數TA來測算定位目標MS和基站之間的距離，再經過相關軟件處理和計算得出各終端具體位置信息，同時體現在監控中心，從而實現通過終端進行定位的功能。TA定位實現原理：
(1)定位請求控制
a.定位中心負責監視定位命令表，發現有用戶定位請求，取出用戶信息；b.通過診斷測試流程將定位用戶消息發送至網元，定位結果返回后寫入定位數據表中；c.將命令表中對應的記錄狀態置為已發送狀態。
(2)終端類型判斷
由于不同廠商的終端對TA測量處理有差異，部分終端TA測量值差異較大，需要針對終端類型進行距離修正，所以在進行終端定位前，要先獲取終端類型。終端的IMEI由15位數字組成，其組成為：前6位數(TAC)是“型號核準號碼”，一般代表機型；接著的2位數(FAC)是“最后裝配號”，一般代表產地；之后的6位數(SNR)是“串號”，一般代表生產順序號；最后1位數(SP)為檢驗碼，一般中斷效驗碼都設置為0。在本項目實際使用中，由于同一個批次的終端，前8為數字一般相同，可以根據終端的IMEI前8位來確定終端類型。對于定位請求，RNC在獲取終端的IMSI后，發起IdentityRequest，請求類型為IMEI，IUC收到呼叫中心CC的Identity查詢后，給RAC發送下行直傳消息，請求UE上報IMEI信息。IUC收到RAC的上行直傳消息后，從NAS消息中解析出IMEI后，將IMEI寫入到UE表中，需要判斷UE表中RRC的建立原因，如果是Terminating-causeunknown，該IMEI信息不需要給CN回復。然后給CC回復IMEI查詢成功指示消息。
(3)修正值確定
本項目選取一款使用數量較多，且上報TA值穩定的終端，其默認的定位修正值為0，并在每個基站的天線處，通過多次測量TA值，然后取平均值的方法確定各個基站的TA修正值；并通過多次計算，確定出基站修正距離Ud(uepathdistance)、終端修正距離Td(terminaldistance)、階段修正距離Pd(partdistaice)，并配置各基站最大定位范圍Md(maximumdistance)為基站間距離，確定修正值后，存入修正值表中。
(4)距離計算方法
定位中心收到一條定位消息，轉換為對應表的數據結構，并進行下一步判斷。根據終端所在小區CELLID，判斷終端位置是在地面還是井下。如果是井上，計算結束。如果是井下，根據IMEI確定終端類型。根據終端類型調用系統中儲存的相關修正值。根據測量值減去修正值，得到修正后的測量值。
3.結束語
通信聯絡系統是煤礦安全生產六大系統之一，礦井安全生產中具有重要的作用。礦用TD-SCDMA無線通信系統是近年來在煤礦安裝應用較多的一種無線通信系統。本文提出了一種基于TD-SCDMA無線通信系統的手機終端定位技術，該定位技術是基于移動終端上報的TA值，不需要額外增加其它定位設備，系統成本較低；且系統的定位誤差約為15米，相比原有的基站小區定位技術有很大提高。經實際應用表明，該定位系統能滿足礦井對手機定位應用的需求。
作者：顧義東 單位：天地（常州）自動化股份有限公司 中煤科工集團常州研究院有限公司
1礦用無線通信技術現狀
1．1WiFi無線通信技術
WiFi無線通信技術采用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）正交頻分復用技術，其優勢在于具有較高的數據帶寬，低廉的設備成本，同時使用2．4GHz的公共頻段，不需要復雜的審批手續。但WiFi技術不屬于國際電信聯盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）規定的移動語音通信標準，不具備規模組網通信的理論基礎與技術標準，其定位就是短距異步寬帶數據無線接入。由于WiFi采用的是短碼擴頻技術，只適合視距無遮擋點對點直線通信，而對礦井這種遮擋嚴重，多徑反射劇烈，場強衰落快速變化的現場，將直接導致WiFi的通信距離大大縮短。WiFi通信技術所使用的通信體制、占用帶寬、調制方式與目前煤礦井下人員定位系統的RFID和ZigBee完全相同或近似，使得系統之間會產生嚴重的電磁干擾，嚴重的還會使系統癱瘓。
1．2TD－SCDMA無線通信技術
TD－SCDMA技術是ITU的第三代移動通信空間接口技術規范之一。TD－SCDMA的特點是上下行同頻段，通過時隙配置為上下行信道提供無線承載。TD－SCDMA可支持速率為8kbit／s～2Mbit／s的語音、互聯網等所有的3G業務。TD－SCDMA系統采用時分雙工模式，它的一個載波占用1．6MHz的帶寬，僅能提供速率為2Mbit／s的3G數據業務。并且在產業鏈方面TD－SCDMA不夠成熟，終端數量較少。目前，TD－SCDMA礦用通信系統采用BBU（BuildingBasebandUnit）＋RRU（RadioRemoteUnit）拉遠方式，BBU部署在地面，RRU作為井下無線站點部署在井下，地面與井下采用私有的IR接口，必須使用裸光纖，無法直接使用井下工業以太環網，且當BBU出現故障時，會導致全網無法工作。某個中間RRU故障會導致整個鏈上的RRU無法工作，維護、擴容較為困難。
1．3WCDMA無線通信技術
WCDMA技術是ITU正式的第三代移動通信空間接口技術規范之一，是集CDMA、FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess，頻分多址）技術優勢于一體、系統容量大、抗干擾能力強的移動通信技術［4］。WCDMA發展空間較大，技術成熟性最佳，有較高的擴頻增益，可支持速率為8kbit／s～5．76Mbit／s的語音、互聯網等所有的3G業務。WCDMA作為產業鏈最為成熟、網絡部署最為廣泛、終端最為豐富的3G技術，其網絡除能實現語音通信功能外，還可提供高速率數據和圖像傳輸功能。但是，傳統WCDMA系統總體造價相對較高，不利于大規模推廣，而且井下巷道錯綜復雜，其無線信號的全礦井無縫覆蓋困難大。
1．4Femtocell無線通信技術
1．4．1Femtocell技術簡介Femtocell又可稱為毫微微小區、家庭基站［5］，是近年來根據3G發展和移動寬帶化趨勢推出的低功率、超小型化移動基站。Femtocell使用IP協議，通過用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠端由專用網關實現從IP網到移動網的聯通。它的大小與ADSL調制解調器相似，具有安裝方便、自動配置、自動網規、即插即用的特點。1．4．2Femtocell技術優勢（1）可覆蓋宏小區不能覆蓋的地方。（2）可以減少來自于宏小區基站的高功率開銷并提高宏小區基站的性能。（3）輻射更低，手機電池也更耐用。（4）為固網與移動網融合提供了一個理想的解決方案。Femtocell的網絡架構如圖1所示。目前業界主流的設備商主要采用的是把NodeB和RNC（RadioNetworkController，無線網絡控制器）功能集成于一個接入設備的扁平化架構，由Femtocell網關提供標準的Iu接口。更進一步的扁平化架構可以把SGSN（ServingGPRSSupportNode，GPRS服務支持節點）／GGSN（GatewayGPRSSupportNode，網關GPRS支持節點）等功能集成于Femtocell接入設備。扁平化架構的優勢是它符合下一代移動網絡的發展趨勢。由于獨立節點的減少，使得網絡端到端時延大大降低（降低40％左右），從而大大增強用戶在使用高速數據業務和實時業務時的體驗。同時，節點的減少也大大提高了網絡的可靠性。
2基于Femtocell的礦用
WCDMA無線通信系統傳統的礦用CDMA－2000，TDS－CDMA以及WCDMA系統總體造價相對較高，不利于大規模推廣，而且井下巷道錯綜復雜，其無線信號的全礦井無縫覆蓋困難極大；但隨著Femtocell技術的應用，使得WCDMA無線技術應用到煤礦井下變得簡單。針對煤礦井下的環境特點，提出了一種基于Femtocell的礦用WCDMA無線通信系統，系統結構如圖2所示。從圖2可看出，基于Femtocell的礦用WCDMA無線通信系統采用現有的IP網絡傳輸，Femtocell通過工業以太網與地面主系統相連，井下通信的網絡架構可采用標準的Femto網絡架構，實現井下、井上通信的結合，傳輸使用礦區已經部署的井下工業以太環網。Femtocell基站集成了NodeB（即移動基站，一般由控制子系統、傳輸子系統、射頻子系統、中頻／基帶子系統、天饋子系統等部分組成）和RNC的功能，它通過SIP（SessionInitiationProtocol，會話初始協議）／IMS（IPMultimediaSubsystem，IP多媒體系統）連接到地面優秀網絡（優秀網包括移動交換中心MSC和用戶歸屬位置寄存器HLR等），優秀網絡采用WCDMA專網的自建優秀網。
2．1系統的關鍵技術
2．1．1即插即用Femtocell所扮演的角色類似于終端設備，因此，其使用方法必須簡單明確，安裝好Femtocell基站后，只要接通電源和網絡就可以使用。Femtocell和服務器之間必須能自動完成IP連接和IP分配，能夠進行遠程的自動軟件升級、自動網絡規劃（包括最小干擾頻點的選擇、擾碼的自動分配、鄰區列表的自動創建及發射功率的自動調整）。2．1．2接入控制接入控制主要有3個層面：①接入層的UE（UserExperience）接入鑒權。用戶必須可以設置Femtocell的接入模式，如是否允許所有用戶接入、能否設置不同的接入用戶、Femtocell信號是否可以獨享等。因此，Femtocell必須設置一個白名單編輯功能，以滿足對Femtocell接入終端的控制。②Femtocell基站設備的接入控制。服務器要能夠監控Femtocell基站的使用，并控制其IP接入。目前主要采用在Femtocell基站內置一張類似于SIM卡的信息鑒權設備，運營商可以在SIM卡上燒制相應的鑒權信息。③優秀網3GPP標準的UE接入鑒權。Femtocell對用戶的接入必須滿足3GPP對3G的各項標準規定［6］。2．1．3IP傳輸網絡質量要求因為Femtocell是完全通過IP網絡實現與優秀網的連接，因此，如何保證業務的QoS服務等級，特別是語音業務的QoS要求非常關鍵。因此，對于IP傳輸網絡需要有一定的性能要求，如對滿足語音業務、滿足視頻電話及PS384K業務在時延、抖動、丟包率、帶寬等方面的指標均有最低要求。2．1．4時鐘同步技術Femtocell基站主要通過接收周圍宏基站信號來提取同步時鐘信號，如果Femtocell完全處于孤島環境，就需要通過自身的時鐘振蕩器來獲取時鐘。
2．2系統優勢分析
綜合了Femtocell技術與WCDMA技術的特點，基于Femtocell的礦用WCDMA無線通信系統主要有以下優勢。（1）組網靈活。由于系統采用Femtocell技術和小型化設備，且可即插即用，系統安裝維護方便，組網更加靈活。（2）穩定可靠。系統內設備采用電信級標準設計，確保系統可靠性。無線資源池共享技術的應用使得系統穩定性和可靠性大大提高，且滿足突發情況下設備的資源需求；在正常情況下，設備運行負荷均衡，工作狀態穩定。（3）業務豐富。系統不僅支持基本的高質量語音通信和短信業務，而且基于WCDMA的高帶寬特性，可靈活承載移動辦公、無線監控、生產巡檢等各種數據業務。另外，可根據數字化礦山的特點，靈活定制適應于礦山安全生產的多種移動業務。（4）兼容性高。基于Femtocell的礦用WCDMA礦用無線通信系統設備采用國際通用通信標準設計，設備可以和不同制造商生產的公網模式的WCDMA制式終端兼容；可以和多家主流設備制造商生產的用戶級交換機和局用交換機互通。
3結語
隨著社會的進步和科學技術的發展，我國煤炭的信息化水平已經大幅提高，礦用無線通信技術也在不斷的發展以適應煤礦信息化進程，從PHS技術，WiFi技術到現在的3G技術及今后的4G技術。下一代礦用無線通信系統中，高質量的語音通信必不可少，但是其只是煤礦信息處理的小部分。隨著4G網絡到來，井下高清無線視頻監控、無線傳感器、無線數據采集、視頻會議等無線業務將會是今后數字化礦山的重要標志。4G技術的引進也是下一代礦用無線通信系統的必然趨勢，其將會是未來煤礦信息化的一個重要平臺。
作者：徐壽泉 徐寶平 張陽太 武鈺 單位：天地（常州）自動化股份有限公司 重慶郵電大學 潞安新疆煤化工（集團）有限公司
一、無線通信技術應用于煤礦開采的重要意義
由于煤炭生產的施工環境比較復雜，井下人員較多，設備流動性也較大，在生產操作中，常常采用多工種聯合流水作業的形式進行煤礦開采，這就要求需要大量的重型設備參與到煤礦生產中，無論是在設備運輸中，還是在安裝、調試中，其都有較高的要求，若不注重煤炭井上井下的協同生產，則容易發生瓦斯爆炸等事故。然而，隨著移動通信技術的發展，建立基于4G通信技術的無線移動通信系統，并將其應用于煤礦生產中，其不僅可以確保煤礦生產順利進行，還可以完成緊急事故的處理，因此，煤礦4G無線通信移動系統的實現，具有十分重要的意義。
二、基于4G通信技術的煤礦無線通信系統
（一）無線移動通信系統架構
針對當前煤礦生產對無線移動通信系統的需求，利用4G中的TD-LTE通信技術來實現高傳輸速率的寬帶無線網絡，建立信息化、自動化、智能化于一體的煤礦安全生產管理系統，打破當前煤礦系統安全生產局面，將煤礦井下傳感器、視頻等各類業務數據進行統一的網絡部署，有效解決信息孤島的問題，確保煤礦安全生產，從而提高煤礦的生產效率。因此，建立基于分時長期演進（TD-LTE）的寬帶無線網絡，由于基于4G通信技術的無線移動通信系統可以在頻譜帶寬20MHz下可以實現上行峰值速率和下行峰值速率分別為50Mb/s，100Mb/s，其接入時延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系統與3G無線通信系統的對比，因此，采用TD-LTE無線通信技術不僅可以滿足語音和數據業務的實時傳輸，也可以有效避免數據丟包、延時等問題。下面對基于4G通信技術的無線移動通信系統進行對比分析：1.基于TD-LTE通信技術的系統架構。TD-TLE煤礦無線通信系統網絡總體架構主要由基站、接入網關、BRAS及優秀網通信構成，其中，優秀網網元可以實現語音通信、數據傳輸及集群呼叫功能，其主要通過IMS+EPC+DSS集群模式來實現的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技術的基站通信系統。將Femto/Pico基站應用于無線通信系統建設中，增強區域的覆蓋范圍，通過自身的傳輸網絡統一接入到安全網關中，采用IPSEC的方式，以保證網絡傳輸安全。當基站通過提供WLANAP來承載數據業務過程中[5]，其也可以通過PDG直接接入網絡來承載數據業務，為了確保提高高質量、高傳輸速率的數據和語音業務，則可以通過直接接入3GPP優秀網來滿足不同的產品需求，實現統一的業務活動，建立以SmallCell為基站的網管系統，從而實現下層無線網絡通信系統與上層網管系統的對接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的優秀網[6]。在系統中設置優秀網，其主要作用是提供用戶連接、系統管理、網絡承載等功能，分析該系統的優秀網系統AXUNiEPC-5[7]，其主要依托電信級EPC優秀網的優勢來實現網元MME、PGW等功能融為一體的模式，該優秀網實現了移動辦公、遙感業務、監視控制及電子商務等基本業務，其可以為用戶提供安全可靠的LTE接入。另外，優秀網系統還利應用了IMS系統，其是一種全新的多媒體業務形式，其不僅可以滿足多樣化的多媒體業務需求，還可以實現LTE語音業務系統，并且DSS優秀網可以實現LTE的集群呼叫功能，DSS與EPC相比，其都采用了ATCA架構，并且都可以實現設備小型化的優秀網。4.建立綜合應用無線通信系統平臺。利用分布式高性能計算機框架架構來建立一個安全、可靠、統一的綜合應用系統平臺，為了構建靈活、適用強的處理平臺，應在軟件處理平臺基礎上增加分析處理數據的專用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi網絡和終端的基站系統[8]，實現數據傳輸、視頻及語音等各類業務，提供統一的數據存儲及應用接口，從而實現自動化管理的應用系統。
（二）無線移動通信系統功能概述
1.調度功能。調度系統是煤礦生產的重要通信手段，生產調度員通過利用調度功能來統籌調度所有資源，并對煤礦生產中各種突發狀況進行處理，以保證煤礦生產順利進行。調度功能主要包括生產進程管理、煤礦生產流程整合及資源分配等功能。2.語音業務。其主要包括以下幾種業務：第一，移動電話，其可以提供語音通信功能；第二，緊急呼叫業務，當煤礦井下的集群用戶發起緊急呼叫，呼叫中心將會做出答復，其類似與電話業務，具有簡單方便、快速的特點；第三，主叫號碼識別顯示業務，其主要功能是提供主叫用戶號碼給被叫用戶。3.集群通信。為了實現用戶之間的通信，利用無線集群通信系統來實現自動化的信息共享功能，與公眾無線移動通信相比，無線集群通信系統不僅可以提供系統內部的全呼、組呼之外，還可以提高雙向通話功能，通過建立優先等級呼叫和緊急呼叫功能，以滿足煤礦生產安全部門指揮調度的需求。4.增殖數據服務。在增殖數據業務中，主要包括提供視頻通話、物聯網接入、手機終端定位、多種數據等業務，其中，對于視頻通話，通過手機實時進行無線視頻業務，以便于井上工作人員的判斷和決策；數據網接入，通過利用3G通信技術來實現終端及無線傳感器等接口的采集，并利用物聯網提供終端接入；手機終端定位，即利用4G無線通信技術來實現語音通話及礦用無線通信手機終端定位，即通過操作人員攜帶的手機與基站之間的信號傳輸來獲得操作人員在井下的信息，這樣地面上的工作人員則可以通過計算機來了解井下工作人員的信息，其可以確保煤礦井下的安全生產，同時也可以提供實時信息；數據業務，為了滿足煤礦井下多種業務對寬帶的需求，實現高速分組無線數據業務，并通過智能手機綁定內部系統，實現信息、視頻監控及安全生產實時監控等功能，將綜合自動化系統應用于系統中，實現組態軟件實時顯示功能，當煤礦井下出現異常情況，系統將會提供自動報警提示功能。
三、結束語
建立基于4G無線通信技術的煤礦無線通信系統，利用TD-LTE無線通信技術來建立寬帶無線網絡，由于TD-LTE無線通信技術具有覆蓋面積廣、信號強、傳輸速率高的優點，將無線移動通信系統應用于煤礦生產中，不僅可以煤礦地面井下實時通信，也可以確保煤礦井下安全生產，因此，建立基于4G通信技術的煤礦無線移動通信系統具有十分重要的意義。
作者：朱賽虎 單位：天地（常州）自動化股份有限公司
1煤礦井下無線通信技術的現狀
1．1TD－SCDMA無線通信技術的應用現狀TD－SCDMA技術是ITU研發出的第三代移動通信空間接口技術。其特點為上下頻段統一，能通過對時隙配置提供無線承載。TD－SCDMA無線通信技術可以支持勻速為8kb／s～2Mb／s的所有3G業務。TD－SCDMA系統采用時分雙工模式，但是由于載波占用的寬帶為1．6MHz，TD－SCDMA系統提供的速率有一定的數據限制。目前，TD－SCDMA礦用通信系統采用BBU＋RRU方式，因沒有辦法直接使用太環網，當某個中間RRU故障會導致整個鏈上的RRU無法工作，維修、擴容比較困難。
1．2WCDMA無線通信技術的應用現狀WCDMA技術與TD－SCDMA都是ITU正式的第三代移動通信空間接口技術規范之一，該無線通信技術集CDMA、FDMA技術優勢于一體，是一種系統容量大、抗干擾能力較強的移動通信技術。WCDMA與TD－SCDMA相比，技術較為成熟，并且發展空間大，在擴頻的基礎上能夠獲得巨大的經濟效益，此外，還支持所有的3G業務。WCDMA作為產業鏈最為成熟的技術，不僅可實現語音通信功能，還能提供高速率數據和圖像傳輸功能。但其成本較高，使得多數煤礦企業望而止步。
2煤礦井下無線通信的技術難題
電磁波在礦井隧道中不能很好地進行傳播這已是公認的事實。一直以來，井下通信的技術難題是制約煤礦安全的重要因素之一，下面將從3個方面進行論述。
2．1巷道的環境條件對電磁波的影響煤礦井下巷道一般比較狹窄，彎曲延伸，存在多個分支，且分布在不同的地下平面。巷道的截面寬度不同，且巷道四周為煤層，粗糙不平。這一特殊的傳播環境對電磁波的傳播特性產生重大影響。電磁波頻率對傳輸的速度有較大的影響，巷道截面尺寸對電磁波傳輸也有影響，截面的尺寸與巷道內電磁波頻率成正比。此外，礦井下有照明線、動力線、鋼軌等縱向導體，這些線路的存在都會對電磁波的傳輸產生一定的影響。
2．2井下環境機電噪聲干擾嚴重如今，井下作業機械化與自動化設備的應用，不可避免地會增加噪聲的強度，但是這一問題并未引起人們的重視。通信技術中，噪聲是衰減和損耗通信質量的又一個重要因素。機械設備的作業一般是24h不停歇，因機械設備自身配置量大，啟動頻繁，所產生的電氣噪聲頻譜較寬。由于信號微弱會導致井下通信困難，噪聲問題是井下移動通信需解決的技術難題。
2．3接收點有用信號十分微弱無線電在井下的傳播可以被看作在一個特定的空間內進行，由于電磁波在傳輸的過程中受到煤巖層及磁導率的影響，因而其傳播速度并不是恒定不變的。煤礦井下的管道由于表面比較粗糙，且分布不均，這些都會對電磁波的傳輸造成影響。對于某個接收點來說，接受機本身信號微弱，在干擾之后很可能接收不到信號，這種特性的存在破壞了有用信號的傳輸，最終導致電磁波傳輸距離減低為數百米，從而使得井下通信非常困難。
3無線通信技術的發展方向———Femtocell技術的運用
Femtocell是根據3G技術發展和無線技術寬帶化發展方向而推出的一種低功率、超小型化的移動基站。它的運用在一定程度上提高了煤礦井下的安全性。Femtocell通過IP協議將用戶最先具備的ADSL／LAN寬帶進行線路連接，遠端由專用網關實現從IP網到無線網的連接，具備安裝便捷、能夠自動配置、直接使用的優點。
3．1Femtocell的技術優勢Femtocell技術的運用能夠最大范圍地覆蓋宏小區不能覆蓋的地方，可以減少來自宏小區基站的高功率開銷并提高宏小區基站的性能。此外，輻射更低，手機電池也更耐用，這些優勢都優于其他無線通信技術。當前在煤礦企業中，設備供應商主要是將NodeB和RNC功能集成于一個接入設備的扁平化架構，由于Femtocell網關的接口是Iu接口，扁平化架構可以將SGSN／GGSN功能集成于Femtocell接入設備，其技術優勢在于符合下一代移動網絡的發展趨勢，并在減少節點時提高網絡的可靠性。
3．2Femtocell的系統優勢Femtocell技術采用的是小型化設備，可以隨時使用，并能夠維護系統安全，增強靈活性。系統內部采用電信級標準設計，確保系統的穩定可靠性，無線通信能夠共享技術的應用，使系統的穩定性及可靠性大大提高，并能夠滿足設備的資源需求。Femtocell系統設備運營均衡，工作狀態較為穩定。此外，Femtocell技術系統的運用采用的是國際通用的通信標準設計，設備可與終端設備兼容，并能夠與多家主流設備的制造商生產的用戶交換機進行交換。
4結語
無線通信技術的應用極大地實現了地面對井下作業的監測和管理，能夠有效地保障井下作業的安全。就無線通信技術在井下使用的現狀而言，無線技術與自動化系統的深度融合還存在一定的發展空間，因而，應當不斷研究和實踐，使其更好地應用在煤礦行業中。
作者：劉慶偉單位：中國神華神東煤炭集團錦界煤礦管理處
一、煤礦井下調度管理存在的問題
分析當前的煤礦生產調度系統，在運行過程中，存在以下幾個方面的問題：第一，調度系統的工作效率較低，針對現有的煤礦生產調度系統，受技術條件的限制，煤礦企業還不能充分利用現代的網絡技術來加強煤礦生產調度管理系統的建設，導致出現界面不友好、無法實時查看信息，用戶操作困難，數據管理分散的現象，甚至調度管理中的信息出現重復記錄的現象。在煤礦生產中，由于煤礦生產調度管理系統僅限于指揮部門使用，在沒有對調度信息進行科學管理的基礎上調度部門所獲得的信息是不能被其他部門使用的，信息缺乏共享性，致使調度管理系統的使用效率低下。第二，缺乏完善的信息統計功能，由于調度信息缺乏共享性，這就給煤礦井下安全生產的決策分析帶來了一定的困難，例如在某個時間段內生產事故等情況不能及時得到統計和處理，其嚴重影響了系統在煤礦安全生產中組織和協調作用的發揮，進而影響了煤礦井下的安全生產。第三，無法實現對生產調度臺賬和報表的實時生成，在煤礦生產調度管理系統中，雖然實現了基礎數據的管理功能，但是，在調度管理系統中還沒有真正實現實時生產報表的功能。在生產過程中，生產調度臺賬和報表的實時生產不僅可以起到統計作用，也可以起到組織和協調作用，其中，生產調度日報、煤礦井下生產值班情況表及掘進工作面調度記錄等報表可以很直觀的對煤礦生產進行科學決策分析。第四，無法實現動態查看功能，由于圖形信息管理功能不全面，在現有的調度管理信息系統中，其只能實現經驗的圖形管理，而實時生成的動態圖形在現有的調度管理系統中不能得到充分體現。在調度管理信息系統中，若采用無小型化網絡設備，不僅成本高，設備體重大，也不具有支持數據業務的功能，因此，采用無線通信技術與安全生產管理調度系統，其可以有效滿足煤礦井下安全生產的需求。
二、建立基于TD-SCDM無線通信的調度管理系統
隨著計算機網絡技術的發展，通信技術的應用已受到了社會各界的廣泛關注，相應的網絡平臺經歷了終端主機方式到服務器方式的演變。并且在信息數據收集、存儲和處理上，也從封閉式逐步走向開放時。由此可知，通信技術的轉變，促進了我國社會經濟的發展。在科學技術不斷發展的今天，井下越來越多的電力設備、調度中心的信息資源共享及工作流程優化的要求，為了有效滿足煤礦井下的安全生產要求，建立基于通信技術的調度管理系統，不僅可以確保煤礦安全生產，同時也是促進煤礦企業經濟可持續發展的重要保證。由于煤礦生產調度系統在煤礦井下安全生產中發揮著不可替代的作用，因此，利用通信技術來建立煤礦生產調度管理系統，規范煤礦生產的調度管理，減少指揮人員的工作負擔，從而提高工作效率和精確度。
針對當前煤礦生產調度管理系統存在的問題，在建設調度管理信息系統中，首先應借鑒國內外比較先進的煤礦生產調度管理信息系統進行分析、研究，結合煤礦企業內部的具體生產情況和實際需求進行分析，將兩者有效結合，采用TD-SCDM無線通信技術，并結合煤礦企業現有的信息化平臺，提供語音、視頻、數據一體的網絡平臺，如圖1所示，通過利用通信技術與調度管理信息系統連接，其可以及時對井下生產進行指揮，同時也可以及時進行緊急情況的處理。采用TD-SCDM礦用無線通信與煤礦生產調度系統，其主要有以下特點：第一，具有先進的無線管理功能，通過搭載無線視頻監控和人員定位等數字化建設，指揮調度人員只需要通過語音、視頻進行調度或召開會議，則可以進行通信與管理；第二，信息收集與分析功能，對掘進隊的生產數據及井下各個環節的安全生產情況等基礎資料進行收集，按照年、月、日對煤炭生產產量及安全情況進行統計分析，實現信息共享，及時地、有效地解決煤礦生產中的實際問題；第三，資源合理分配功能，根據煤礦企業內部的具體情況和煤炭生產需要合理分配勞動力，對機電設備、配件、雷管等進行檢查；第四，數據資料存儲、查詢功能，對收集到的生產數據及相關資料以超文本的形式存在，從而實現規范化的煤礦安全生產；第五，可靠的冗余功能，煤礦生產調度系統支持單板、設備、網絡級等三級冗余能力，在煤礦生產中，若某一環節或節點發生故障，調度管理信息系統將會自動進行主設備的倒換，以保證整合系統的正常運行；第六，漫游功能，利用無線通信技術在煤礦井上設置多個基站，實現多點漫游和無縫卻換的功能，這樣系統不僅可以實時對煤礦井下的生產進行監測，也可以對各個基站的指揮調度人員進行網絡級調度和漫游調度，該系統支持全局錄音功能；第七，多級調度功能，指揮調度人員只需權限設置，則可以實現上級調度臺對下級調度臺的調度，同時總調度臺可以對各分調度臺進行調度，建設全網多級調度管理信息系統，以滿足對多用戶管理的需求。
三、結束語
煤礦井下生產是一項具有危險性、施工環境惡劣的工程，為了實現煤礦井下的安全生產，建設煤礦生產調度管理信息系統是非常重要的。通過加強信息化建設，建立生產調度管理信息系統，使調度生產管理信息系統在煤礦生產中起到組織、協調和指揮的作用，以保證煤礦安全生產，以促進煤礦企業的可持續發展。
作者：劉濤單位：神華神東煤炭集團開拓準備中心生產指揮中心
1煤礦自動化
煤礦自動化，是指在煤礦生產和管理的過程中對各項工作都實現自動化的管理行為，包括對煤礦生產過程中生產環節的自動化、生產過程中煤礦安全保護自動化、監控進程自動化、管理行為自動化等一系列自動化的行為，最終將煤礦自動化的工作內容綜合組成一個煤礦自動化運行平臺，實現煤礦的生產和管理內容自動化的目標。具體來講，煤礦自動化的功能特點和關鍵技術可以根據煤礦在生產管理過程中的不同任務內容來具體劃分為以下內容：
1.1煤礦機械設備的運行和管理自動化隨著現代計算機技術的不斷發展，現代科技早已經實現了通過傳感器和計算機技術對機械設備進行智能監控與管理的過程。將這一新型計算機技術應用在煤礦生產過程中和機械設備的運行當中，對煤礦機械設備的運行自動化進程有著質的幫助和提升。在煤礦的生產以及管理過程中，已經實現運行自動化的機械設備包括采煤機、工作面運輸機等多項設備，其中采煤機自動化主要是通過計算機對采煤機各電機及液壓系統的控制，實現采煤機在運行和管理過程中的自動化；運輸機則是通過對其和計算機技術相結合來實現運輸機的智能控制和管理，使其能夠自動負擔更加大容量、高強度、重型化的工作內容和具有更長使用期限的壽命優點。
1.2煤礦運輸系統的自動化
煤礦運輸系統的自動化是指在礦產資源運輸的過程中對有關運輸的機械設備進行自動化管控的過程。當前我國對于煤礦運輸系統已經開始逐漸引進國外先進的膠帶運輸方法，隨之而來的是膠帶大載荷長距離運輸對動力系統的高要求，對保護投入的嚴標準，目前利用計算機技術，將主電機和皮帶運行中的各種數據利用傳感器采集并匯集到PLC自動控制系統上，通過上位程序對膠帶運輸設備進行集中的控制和保護，對相關設備在運行過程中出現的故障能夠及時地作出預防和處理，保護礦產資源在運輸過程中的安全性，提高煤礦運輸的效率和質量。
1.3煤礦洗選系統自動化
煤礦洗選系統自動化是指針對提高煤質去除矸石的洗選設備進行集中控制，對設備運行中的各種參數進行在線監控，使各種保護能夠有效的聯鎖，確保洗選系統安全高效運行的控制系統。當前各洗煤廠使用的控制系統不盡相同，常見的系統有美國AB，德國西門子，相比使用人力去就地控制各種水泵、皮帶、破碎機、分級篩等設備，使用自動控制系統可以大量縮減人員的投入，減少因噪音、粉塵等對人體的傷害，同時各種保護的聯鎖投入也可以消除因個別設備的故障造成洗選系統的崩潰，避免機電生產事故的發生，對煤礦來說洗選自動控制系統的參與即減少了企業的運營成本，又大大提高了安全生產效率。
2煤礦通信技術
煤礦通信技術是指將現代通信技術應用在煤礦生產和管理的過程中而形成的煤礦系統特有的通信技術類型。煤礦通信技術根據煤礦生產任務以及應用環境的不同，具體可以總結為以下內容。
2.1全礦井生產調度通信技術
全礦井生產調度通信技術是指在煤礦井下的生產過程中對礦井的生產過程施行通信管理的一種技術，其通信設備一般包括調度主機、安全隔離器以及本安自動電話機等，煤礦管理人員可以通過對以上設備的利用來實現對煤礦井下生產和運輸過程的即時管理和控制，保證煤礦井下生產過程的安全和效率。全礦井生產調度通信技術也有不同的技術類型，例如煤礦井下建立專用的調度主機和行政交換機相互結合使用的通信技術方法，通過煤礦井下生產調度員的管理來對調度主機和行政交換機綜合使用，實現對煤礦井下生產過程的管理和控制，比較適用于大型煤礦企業。其他例如不建立專用的調度主機，只使用行政交換機的通信技術類型或者只建立專用的調度主機不使用行政交換機的通信技術類型則比較適用于較小的煤礦企業。
2.2井下光纖通信技術
井下光纖通信技術則是指將光纖通信技術應用在煤礦井下生產過程的管理和控制過程中，井下光纖通信技術相較于其他通信技術來說具有通信速度更快、通信質量更高、通信容量更大等一系列的優點，具有優秀的防爆阻燃性能和通信抗干擾的能力。目前井下工業環網的普及應用，為煤礦信息化建設搭建了基礎接入平臺，使通信系統、人員定位系統、綜采設備運行監控、電力系統監控、視頻監控等多種系統進行融合成為了可能，成為煤礦數字化建設的重要推動力。
3結語
煤礦的自動化技術和通信技術是保證煤礦生產與管理過程中工作質量和工作效率的重要方法之一，也是煤礦工作未來發展的必然趨勢，加強煤礦自動化技術和通信技術的進程，實現對煤礦生產與管理過程的有效保護和支撐。
作者:高小川單位:陜西清水川能源股份有限公司馮家塔礦業分公司
一、短距離通信技術的含義
通常情況下，通信收發兩方利用無線電波井下傳輸信息，且能夠在幾十米范圍內傳輸，皆可叫做短距離無線通信，也可稱為短距離通信技術。短距離通信技術具備多種共性，即對等性、成本低以及功耗低等。短距離通信技術實質指一般意義上的無線個人網絡技術，主要有以下幾種標準，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距離技術有各種不同接入技術，如無線局域網技術等。礦井無線通信有感應通信、動力線載波通信等形式。但動力線載波通信在礦井中應用時，由于抗干擾能力弱，難以匹配傳輸阻抗，所以其效果較差。而感應通信是以電磁感應原理進行通信，發話時，移動通信機的磁性天線與感應線很相似，同時有尺寸大的發射天線，但干擾噪聲過大且傳輸參數可靠性差，很少應用。井下巷道屬于一個限定空間，主要是巖壁組建而成的封閉環境，巖壁往往限制電磁波的傳播，傳播中衰減程度過大。所以選用短距離通信技術應用于煤礦井下中，有著重要意義，短距離通信技術功耗、成本均相對比較低，網絡鋪設簡單，便于操作。
二短距離通信技術在煤礦井下中的應用探討
短距離無線通信技術具備功耗相對較低的優勢，因此對于“本安型”電路的相關設計十分符合。不僅如此，在煤礦井中，使用頻譜的要求較為寬松，所以，在煤礦井無線通信系統中，短距離通信技術具有廣闊的應用價值。
1．ZigBee技術的應用分析
在短距離通信技術中，ZigBee技術是其中最有代表性的技術，同時應用于煤礦井下占據重要的位置。ZigBee技術指以IEEE802.15.4為主要物理層標準，并以此將大量微小傳感器間的通信進行協調。此類傳感器無需巨大能量，經過無線電波且利用接力形式，實現兩個傳感器之間的數據傳輸，發揮高通信效率。ZigBee技術擁有三個特點：功耗低，即休眠狀態下的耗電量為微瓦級，工作狀態下的耗電量為毫瓦級；超大網絡容量，即1個ZigBee可支持的節點有65000個；廣泛的覆蓋面積，網絡覆蓋范圍可達100～1000m。ZigBee技術具備雙向性定位優勢，將ZigBee技術充分應用于煤礦井下中，有效實現井下與地面之間的信息交流，提高定位信息的規范性以及準確性。此外，ZigBee技術在實行雙向傳遞時，可將某些意外或突發事件的發生進行控制和防止，同時，傳輸的速度相當快，信息準確性也較高，從而提高決策反應效率。ZigBee技術系統在反映井下定位現狀的時候，能夠利用計算機將井下活動軌跡進行詳細描述，也就是經過標識卡活動狀況、各種站點間信息的傳遞等，進行了解和掌握井下活動的具體現狀，當發現有不良現象發生時，可立即采取措施，避免發生意外。如在某市煤礦中，因井下地形復雜，在進行煤礦開采時，常常發生事故，發生事故之后，營救人員不能將井下受災人員的分布情況以及人數進行較好確定，若將營救設備盲目開進，則會誤傷受困人員，從而無法及時營救受困工人。然而使用ZigBee技術之后，能將事故受困人員分布位置以及具體情況進行準確確定，促進營救工作的順利開展，及時救出受困人員，進一步降低煤礦井下安全事故的發生率，確保工作人員的生命安全。
2．IrDA技術應用分析
一般情況下，IrDA技術在調制時，常常利用脈沖相位，如此一來，不但將抗干擾能力增強，而且使連續電平功率大于脈沖電平功率，防止了紅外二極管無法承受高功率的現象出現。IrDA技術具備成本低，易控制傳播距離、范圍，保密性高、抗干擾能力強等特點，將該技術應用在煤礦井下通信系統中，可發揮遙控器的作用。此外，根據國家煤礦安全相關監控系統新標準，對于井下傳感器，必須利用紅外遙控傳感器，無需使用精度產品及電位器調零點產品等。由此可見，IrDA技術應用在煤礦井下中具有重要的作用。
3．無載波UWB通信技術應用分析
在煤礦井下應用無載波UWB通信技術，能夠降低煤礦井下通信系統的成功。在煤礦井中，可通過超寬帶信號頻帶寬的優勢，將傳輸距離進行換取。利用UWB無線通信，能快速實現通信和測距及定位統一，多功能一體化等，將無載波UWB通信技術應用在煤礦井下，有利于準確定位井下人員，在發生各種惡性事故的時候，保持無線通信系統通暢，可提高救生搶險的效率。
三、結束語
總之，短距離通信技術在煤礦井下中發揮重要作用，如無載波UWB通信技術、IrDA技術應用和ZigBee技術應用等，只有將這些技術充分利用，才能提升我國煤礦井下開采工作的效率和質量，從而促進煤礦行業的快速發展。
作者：趙娟 朱彤 單位：河南工業貿易職業學院
目前，大多數的煤礦企業都對于礦井的安全生產制定出了一系列的監控系統，對于煤炭工作之中無論是礦用帶式輸送機電控系統，還是礦用電力監控系統都設置了監控系統，同時加強綜合檢測控制系統的監控，在不斷完善發展的基礎之上建立了局部生產環節自動化系統。局部生產環節作為整個礦井系統的組成部分具有重要作用，處理好整體和局部的關系，從而保證整體的部分大于局部之和，從而更好的推進礦井綜合自動化的不斷發展與進步。
1礦井數字化工業電視系統當下多數的煤礦企業采用的都是通過電視系統對于礦用工業進行模擬性的傳輸，隨著科學技術的發展以及通信技術的不斷進步，對于井下的數字化工業電視系統而言，具有更強的發展前途。可以說是“如虎添翼”，從三網合并發展來看，它將是未來礦工井下作業的一個新的發展方向。
2工作面巷道監控中心對于大多數煤礦企業而言，目前的自動化控制主要集中在液壓支架等單機操作之中。對于其全面技術控制方面還存在一些欠缺，因此對于煤炭開采挖掘等方面，包括供電設備等集中監控控制中還存在著瓶頸。這就會影響信息的直接傳送。而這些就意味著調度中心不能及時的了解情況從而做出合理的判斷，從而直接影響一系列的機載信息以及移動可視信息在傳送到工作面巷道控制中心的狀況，從而影響挖煤機等機械的作業1。
3礦井水泵自動化系統。礦井水泵自動化系統作為煤炭自動化的重要系統之一，但在很多煤礦之中忽視對其的使用。對于礦井之下的水泵房而言，這里的每臺水泵最低都有幾百瓦，而由于水泵排空閥門較容易受到礦井之下水質的影響出現故障，從而出現問題不能及時被發現，這便會給井下作業帶來巨大的麻煩。因此處于各方面的考慮，對于安裝礦井水泵自動化系統都有十分重要的現實作用，通過對于井下水泵傳送信息的及時了解，可以根據情況作出相應的應對措施，從而保證井下作業的順利進行。
煤礦通信技術
隨著通信技術的不斷發展以及網絡技術的不斷應用，IP語音通信技術由于自身的優勢很快在煤炭通信技術之中脫穎而出，成為礦井之間相互聯系的一個主要通信工具，通過不斷探索將煤礦通信技術推向一個新的發展方向。
1全礦井生產調度通信
對于礦井的通信而言，在實際生產過程之中，使用較廣的當屬于對于礦井的生產調度通信。礦井通信最主要最直接的目的便是對于礦井的生產調度，它是直接作用于實踐指揮的產物。通常是由調度主機、安全隔離器以及本安自動電話機等組成。它們通過相互聯系而存在，當下在礦井生產調度中，對于通信系統主要分以下三種：
設專用的調度主機,又有行政交換機。目前我國的大多數煤礦是既設專用的調度主機,又有行政交換機。因為這些除了涵蓋普通的使用之外，還可以通過調度員的需要來對通話方式進行不斷的改變，從而實現應對特殊情況的特殊需要。這一系列的富有專業特色的服務功能為煤礦生產都起到了很大的幫助，為緊急情況以及特殊指示下的通話創造了條件，從而為保證煤炭的安全生產起到一定的作用。
不設專用的調度主機,僅用行政交換機。對于一部分的為降低投資成本的小型礦井而言，它們大多數會選用不設專用的調度主機,僅用行政交換機的通信設備。這種設備成本較低，而且井下用戶可以根據實際需要而自動撥號，使用起來也較為方便。但是，一旦發現出現緊急狀況，這種通信設備由于不具備調度員無阻塞通話功能，便很難將緊急預案中采取的措施傳達下去，因此對于井下作業安全而言，還存在著一定的隱患。
設專用的調度主機,不設行政交換機。對于具有自動交換及聯網的功能的專用調度主機而言,它們自身的功能完全可以代替行政交換機的功能在現實之中應用。但由于調度主機的總容量較小,因此，這種技術的應用主要集中在地面用戶較少的煤礦之中2。由于程控調度通信系統的不斷發展，使得信號穩定通話質量更高，而且傳送數據穩定的通訊技術出現。隨著通信技術的不斷發展，相信數字交換技術在投入使用之后必然會將程控技術所代替。
2礦用小靈通通信系統
礦用小靈通通信系統作為一種無線通信技術來講，它的覆蓋性較強，而且使用起來相對方便。由于此通信工具是針對礦用而研制的，因此對于礦井之中的巷道中使用效果相對不錯。但是由于目前系統缺乏調度功能，同時，在系統之中的一些主要設備基站和基站控制器都為隔爆設備，因此對于工作面巷道而言是不可使用的3。適用范圍的受限并不影響其自身的發展，我們可以通過增加調度功能和開發本安型基站等來實現礦用小靈通通信系統的更好使用。
3井下光纖通信
井下光纖通信系統作為“后起之秀”迅速發展起來，其原因在于它通信容量較大而且對于井下通訊而言，擁有很好防爆性能和抗干擾能力。這樣可以很快很好的適應復雜的井下環境。井下光纖技術由于近幾年的不斷深入研究，井下光纖通信技術具有更多的優點，從而更好的投入到生產作業之中。目前井下光纖除了具備基礎的通信功能之外，還擁有自動化的檢測功能，它的高質量傳輸目前是井下工業電視系統中的重要組成部分，而且隨著科研人員的不斷深入研究，相信它的作用和地位將有更大的提高和利用。
存在技術問題
我國煤炭產業的生產發展雖然緊密的同高新技術相結合，但其中還存在一系列的問題，而且一些局部化的環節仍需要加強重視，從而可以保證在作業過程中，一個整體之間可以相互聯系促進，從而為更好的作業提供保障。
1加強對于高效礦用光纜開發利用，加強光纜修復技術
光纜是我國煤礦井下工作合理進行的一個重要工具，但由于井下環境復雜，它的主要投入還局限在大巷之中。而對于其他環境之下，普通的光纜自身承載不了，因此很容發生斷裂等現象，而且它的修復工作也極為困難，但由于光纜在井下工作性能較高，它是實現自動化控制作業的載體，通過傳送電視監控資料而來控制整個作業的進度，同時由于井下距離較長，只有礦用光纜可以承擔得起這些傳送，而且性價比很高。因此解決礦用光纜對于在惡劣環境下的使用和修復問題是目前開發的重點，對于承受能力較強、材質延伸度較好的材料可以更好更快的推進煤礦自動化作業，從而保證煤礦作業的自動化與通信技術相結合更好的為煤炭發展作出貢獻4。
2增強局部薄弱環節的作業，從而保證各個環節的順利進行
煤礦自動化的高速監控網絡已有多種方案可選，而且各個生產環節分工不均，同時技術參差不齊，這就直接影響煤礦自動化運行水平，從而一些因為難以承載相應的負荷便會出現故障，這就要求各生產廠家進行不斷完善提高，保證工作進度。
結語
煤礦產業對于社會具有重要作用，煤礦的自動化技術應用是實現高效開采的基礎，而對于煤炭開采工作而言，安全問題是其中最重要的。質量安全是生產作業的重中之重，因此便需要利用通信技術來加強井上與井下的聯系，同時對于整個礦山之間的相互聯系。運用科學的技術手段既可以提高作業的效率也可以保證作業的安全與科學，因此，煤礦的自動化技術同通信技術相結合，正是體現了這一點。我相信，隨著科學技術的不斷發展，一定可以走出一條低能耗的集約化發展道路。加大對于科學技術的不斷應用，從長久利益看來是切實可行的，而且節能減排對于構建社會主義和諧社會也會具有重要意義。（本文作者：張曉紅 單位：天地（常州）自動化股份有限公司）
【摘要】我國是煤炭生產大國，煤礦行業發展迅速為我國經濟增長起到巨大推動作用，但是由于煤礦生產安全管理水平較差，安全問題一直困擾著整個煤礦行業，煤炭生產安全形勢十分嚴峻，為有效改善礦山安全事故等緊急事務的處理能力，綜合了通信、計算機、網絡技術建立的煤礦安全生產監控與通信技術成為我國落實煤炭產業安全生產重要基礎，始終為煤礦行業發展提供驅動力。本文對煤礦安全生產監控與通信技術進行簡要闡述，討論了煤礦安全生產監控與通信技術應用及其發展趨勢。
【關鍵詞】煤礦；安全生產；監控與通信技術
1引言
煤炭資源作為我國經濟發展的基礎有非常重要的作用，已經成為我國經濟發展和人民群眾日常生活密不可分的一部分，但煤礦行業存在的安全問題不僅成為了煤礦企業的困擾還引發了較為普遍的關注，安全對煤礦生產的重要性是不言而喻的，需要采取各種措施和手段進行保障，其中煤礦安全生產監控與通信技術是較為成熟的措施之一，在煤礦生產當中發揮著巨大作用[1]。
2我國當前煤礦安全生產監控與通信技術現狀
相關部門針對煤礦生產特點提出具有較高可行性安全生產監控與通信技術，其中包括現場總線本質安全防爆、煤礦監控信息傳輸、煤礦監控數據處理、斷電控制、饋電狀態監測、開關電源本質安全防爆、礦用本質安全防爆電源、備用電源連接等方式內容，制定了一系列滿足煤礦安全生產監控技術標準，建立了生產過程中及時發現問題并有效解決的監控系統。通過信號采集、計算機監控、數據通信方式對煤礦生產進行監控，并且相對簡便的線路連接就可以滿足煤礦惡劣的生產環境具有良好的通用性，不僅實現了對煤礦生產活動的監督，更為煤礦生產安全監控提供了便利條件，煤礦安全生產監控與通信技術系統主要包括：安全生產監控技術及系統、井下人員定位技術及系統、移動通信技術及系統三大部分[2]。
2.1安全生產監控技術及系統
煤礦安全生產監控系統和技術需要根據煤礦井下環境進行選擇確定，對于傳輸距離遠、井下電氣環境復雜的情況，可采用樹形結構來布設煤礦安全生產監控系統及安裝；對于電網電壓變化范圍大、作業環境惡劣的環境，要采用遠程供電方式替代煤礦安全生產監控系統傳感器。
2.2井下人員定位技術及系統
普通的GPS定位信號無法全面覆蓋井下通道，這就對煤礦井下人員定位技術及系統提出更高要求，一般井下人員定位識別卡位移速度應大于等于五米每秒，安全生產監控系統分站與井下人員定位識別卡無線傳輸距離不得低于十米，井下人員定位識別卡并發數量大于等于八十，總安裝數量不少于八千。煤礦安全生產監控系統為井下生產作業人員提供位置檢測系統，特別是井下作業過程中出現事故問題，井下人員位置檢測系統可以檢測到人員具體位置，便于營救人員及時、準確開展救援工作，減少人員損失，同時井下人員位置檢測系統還可提升生產管理工作，讓管理人員及時了解井下人員位置和出勤情況，以便更好的安排工作。
2.3移動通信技術及系統
移動通信技術及系統需要覆蓋全礦井范圍，因為煤礦作業無線傳輸損耗量大，需要較強的抗干擾能力，同時各個礦井無線傳輸的特點和規律是不同的，在移動通信技術及系統應用布設過程中需要充分考慮煤礦工作環境對移動通信及其他環境方面的需求，確定全礦井移動通信系統及其技術的應用方式，充分結合現代無線網絡技術發揮作用[3]。
3煤礦安全生產監控與通信技術未來發展
3.1人員精確定位技術
煤礦井下生產發生安全事故時，為能及時進行有效的應急救援處理，需要對井下人員具體位置進行精確定位，因為只有精準的人員定位才能為應急救援提供良好的條件，爭取更多的時間，挽救更多人的生命，現階段煤礦井下主要采用的人員定位技術是部分功能的移動設備（RFD）和漏泄電纜等方式，一定程度上實現井下人員位置監測，遏制了超定員生產作業狀況，但是這些技術與系統無法實現人員精確定位，不滿足事故救援要求，因此人員精確定位技術是煤礦安全生產監控與通信技術未來發展的主要方向之一。
3.2建立礦用物聯網系統
普通的煤礦安全生產監控工作仍需完善，現階段國家倡導了物聯網技術可以進行有效應用，建立完善的礦用物聯網系統，將煤炭生產過程中所需的物資進行整合，對比物資質量、價格、特點，為煤炭生產提供自主選擇機會，通過礦用物聯網結合煤礦實際，選取最優物資，充分降低生產成本，實現資源優化配置，為煤礦行業提供安全生產技術交流與學習的平臺，滿足國家對煤礦行業生產流程的監督要求。
3.3建立煤礦一體化通信技術與系統
煤礦一體化通信技術與系統具有生產調度、報警聯動、應急擴音通信、緊急呼叫、避險與逃生聲光提示、位置監測等功能，為煤礦安全生產監控提供良好的技術支持，可對煤礦安全生產進行全方位監控，具有優越的通信功能保障交流暢通，管理人員借助煤礦一體化通信技術與系統可對生產過程中出現的問題及時進行糾正，并加以指導完善，充分落實相關工作規劃，同時在發生安全事故的情況下能使相關人員及時與救援人員進行溝通，解除安全隱患，降低安全問題帶來的人身與財產損失[4]。
3.4引入地面遙控技術
煤礦生產過程中，采掘工作面是事故多發地點，需要煤礦監控、通信、機械化升級等渠道盡量減少工作面作業人員數量，將人員集中在相對安全的施工地點進行作業，其他部分通過地面遙控技術來完成，在這個過程中需要煤巖分界識別技術和儀器的配合，通過研究液壓支架、采煤機、刮板輸送機精確定位技術，提升監控可靠性，充分節約人力資源，降低煤礦生產事故的發生幾率。
3.5完善生命探測技術
除基本的人員精確定位技術外，還需要生命探測技術提供支持，因為生命探測技術及相關裝置是保障事故處理速度的重要設施，能有效提升事故救援速度，提升人員生還幾率，由于煤礦井下無線傳輸衰減大、電氣防爆要求高，在地面使用的大量技術在井下受到限制，難以直接應用，為解決這一問題需要充分了解煤礦井下生產工藝環境，研究設計出適應煤礦井下生命探測的技術與設備。
3.6應用重大災害預警技術
煤礦生產環境極易出現重大災害，不僅影響正常生產，還可能造成巨大的經濟損失、人員傷亡，因此，重大災害預警技術是煤礦安全生產的有力保障，現有的煤礦安全生產監控與通信技術系統具有實時檢測、斷電、報警等功能，部分系統能有效應對井下沖擊、水災、瓦斯等環境，針對這些重大災害有一定的預警功能，但是準確率仍舊不能讓人滿意，無法充分滿足煤礦安全生產的需要，為提高重大災害預警準確性，基于煤礦安全生產監控與通信技術系統研發水災、瓦斯和沖擊地壓等重大災害預警技術，提高了礦山生產安全。
4結語
我國煤炭產業發展迅速，市場繁榮，但是無論煤炭產業發展到何種程度，安全問題仍舊是一大焦點，值得不斷探索、完善推動產業發展的同時提供生產安全性，減少生產過程中出現的各類安全事故，這同時需要社會對煤礦生產的安全問題引起足夠的關注與重視，在煤礦生產過程中，充分應用安全生產監控與信息技術，開發礦用物聯網技術，建立一體化通信技術，引入地面遙控技術，實現煤礦生產工作現代化、信息化管理，充分完善煤礦行業安全監督管理體系，推動我國煤炭產業科學快速發展，為我國經濟發展和改善人民群眾生活提供良好支持。
作者：蔣銳 單位：天地(常州)自動化股份有限公司
摘要鄆城煤礦CDMA2000無線通信系統在井下采用定向天線的設計，實現了礦井無線信號的無縫覆蓋；實現了本系統與礦井固定電話網絡、電信公網的對接，實現了井上井下礦用手機與調度固話、警務通、外網手機固話的互聯互通，極大地提高了工作效率。
關鍵詞CDMA2000技術；無線通信；煤礦
近年來，隨著國家對煤礦安全生產的重視以及各煤礦企業增強企業競爭力的需求日益強烈，煤礦對通信的安全性、便捷性、可靠性、實用性的需求日益強烈。目前在礦用無線通信系統中所采用的技術有：小靈通、TD-SCDMA、WiFi、CDMA2000等無線通信技術，其中礦用小靈通通信系統因隨著通信技術的發展已退出歷史舞臺。本文主要介紹CDMA2000無線通信系統在鄆城煤礦的設計與應用。
1方案選擇
1.1系統選擇
礦用WiFi通信系統、礦用TD-SCDMA通信系統、礦用CDMA2000通信系統3種系統間的比較如表1。圖像傳輸的重任。鑒于此，鄆城煤礦選擇使用CDMA2000無線通信系統。
1.2系統覆蓋形式選擇
系統在地面采用電信公網信號覆蓋。本系統通過2M線與電信對接，保證地面及井下的手機、警務通、調度電話在任何地點互聯互通。井下覆蓋方式采用定向天線。定向天線用定做支架支撐，根據覆蓋距離及巷道方向每臺基站配置1到3個天線，對于重要巷道預留出足夠的覆蓋冗余，以保證特殊情況下信號的完全覆蓋。
2方案設計
鄆城煤礦CDMA2000無線通信系統構成如圖1所示，主要由地面設備(包括優秀網CN、基站控制器、網管電腦、SIP調度服務器、交換機、數字中繼、調度臺)、井下設備(基站、光纜)及手機等組成，井下基站由光纜連接到環網交換機，優秀網通過PON環網控制井下基站。示意圖見表1。（1）設備配置：地面中心機房優秀網1套、網管電腦1臺、SIP服務器1臺、數字中繼1臺、交換機2臺，地面3樓調度室調度臺1臺；井下基站共30臺，包括主井筒和副井筒各2臺基站，井下定向天線70套；本安集群手機300部；光纜、電纜及輔料若干。（2）覆蓋范圍：能滿足地面、主井副井周圍巷道、運輸大巷、皮帶大巷、回風大巷、1300軌道順槽、主變電所、主井筒、副井筒、輔助軌道的信號覆蓋，完全滿足礦方的通信需求。
3系統功能及特點
3.1系統功能
（1）實現全礦流動人員、監獄警務通、調度電話在地面和井下的互聯互通。（2）提供豐富多彩的業務和應用，包括語音、短消息等業務功能，還可提供語音調度功能。（3）系統基于IP架構，可實現與礦方現有固話網絡的無縫連接，充分利用原有的網絡資源，避免礦方的重復投資。
3.2系統特點
（1）系統容量大，同一覆蓋區域可以實現多個用戶同時通話。（2）系統采用先進的CDMA20003G技術，使用適合煤礦井下傳輸的次800M黃金頻段，抗干擾能力強，覆蓋廣，語音清晰，話音質量好。（3）支持1X/1xEV-DO、IP化等特點，并具備向下一代網絡LTE平滑演進的能力，全IP交換，實現快速部署網絡，滿足移動網絡的未來演進，避免了礦方重復建設的投資。（4）有線、無線融合的一體化調度通信功能，實現有線與無線用戶的統一調度功能，系統可提供模擬中繼(FXO)和數字中繼(E1)兩種方式的中繼接口，并支持七號信令和ISDN-PRI等信令。（5）系統采用全IP架構，組網靈活，可擴展性強，可實現單一礦井組網或集團多礦井異地組網。（6）系統具有手機與手機、手機與有線電話之間的互聯互通功能。（7）系統具有小區切換功能，合法用戶可在不同的基站之間進行切換，系統可支持專網與公網的自由切換。（8）系統可實時查看基站的工作狀態并統一管理網內各無線通信基站。（9）系統具有調度管理功能，可對專網用戶進行統一的調度管理。（10）系統可支持通話監聽、通話錄音、錄音保存和錄音回放的等監管功能，系統支持組呼、全呼以及會議等調度管理功能。
4結語
鄆城煤礦的成功運行和使用情況表明，CDMA2000無線通信系統采用定向天線的覆蓋方式真正解決了鄆城煤礦井下復雜巷道的無線信號覆蓋要求，實現了礦井無線信號的無縫覆蓋；高質量的語音通信解決了煤礦井下移動人員和零散作業人員的通信要求，提高了地面與井下通信的實時性與可靠性；強化了人員的管理，做到人員快速合理調配，同時減少了管理人員數量，并實現了本系統與煤礦固定電話網絡、電信公網的對接，實現了井上井下礦用手機與調度固話、警務通、外網手機固話的互聯互通，極大地提高了工作效率，為鄆城煤礦的安全生產提供了完善的通信保障。
作者：奚偉民 單位：山東省鄆州監獄
【摘要】本文首先指出在煤礦安全生產中使用監控技術和通信技術的原因，接著指出我國煤礦安全生產監控技術及安全生產通信技術的現狀，最后指出我國煤礦安全生產監控與通信技術應該如何進一步發展和應用。
【關鍵詞】煤礦；安全生產；監控；通信技術
近些年來，我國的煤礦資源呈現出供不應求的趨勢，煤礦企業為了獲取利潤，不斷加大對煤礦的開采量，往往就會把煤礦的安全生產工作給忽視掉，最后釀成非常惡劣的煤礦安全事故。合理開采礦井資源，保障煤礦工人的人身安全，是煤礦安全生產中不可缺少的一部分。
一、煤礦安全生產中使用監控與通信技術的原因
（一）我國煤礦安全生產中存在的問題
1.開采強度過大一些煤礦通過加大對煤礦的開采力度以至于獲得更高的利潤。比如在井下同一個班內安排過多的作業人數；沒有根據實際情況設計采礦施工等，都容易造成煤礦結構的破壞和不穩定，加大采礦施工風險；再加上生產組織的過于集中，加大了施工事故的破壞程度，一旦發生意外，會帶來嚴重的人員傷亡。2.非法組織生產一些地區，特別是農村地區存在持證不全甚至無證就組織煤礦開采工作的情況；違反國家相關規定越界超層開采煤礦；無視執法部門懲處或者警告，繼續組織煤礦開采工作等，這些非法組織的煤礦生產活動，存在著很大的安全隱患，嚴重威脅礦工的生命安全。3.安全管理混亂煤礦管理人員因為自身的安全生產意識薄弱，將會對整個煤礦安全管理工作完成的質量造成影響，比如：部分安全管理人員對煤礦管理的相關規定無視，允許工作人員在未規劃的工作面采煤；對開采設備及輔助設備的安裝不及時、不到位；煤礦監控系統安裝管理不明確，安裝地點不到位；對礦井工作人員的要求和監管力度不強等，會加大煤礦事故發生的幾率，造成嚴重的礦難。4.煤礦企業對生產安全問題的忽視現代工業企業在經濟發展的刺激之下單純以追求經濟利益為主，往往忽視了工業生產過程中的安全問題，安全第一的口號僅僅成為了一句口號，大部分煤礦企業并沒有把煤礦從業人員的人身安全放在首位，發生事故的幾率便會大大提升，發生事故之后的緊急處理工作不到位，沒有以安全生產為重要目標。并且煤礦生產作為一項具有危險性的操作，一定的監督工作是必不可少的，但是在實際情況中，很多煤礦企業并沒有建立比較健全的監督管理制度，甚至出現監督崗位的缺失現象。這種只重視經濟利益而忽視了安全生產的做法，不僅不利于生產技術的更新，而且不利于生產規模的擴大，最終導致惡性循環，會給煤礦生產帶來更大的安全隱患。5.煤礦操作事故防范措施不健全就我國目前的煤礦發展的狀況來看，我國頒布的相關安全生產法律雖然在形式上彌補了生產安全方面的法律缺失，但是一些法律條款過于簡單，內容不夠全面細致，法律方面的漏洞很多，因此在法律層面對煤礦安全生產的保障作用仍然不夠明顯。煤礦企業的事故防范措施不健全，有一些煤礦企業甚至并沒有制定相關的事故防范措施，加上煤礦操作的工作環境惡劣，如果煤礦企業的救生設備不健全，一旦事故發生，現場工作人員不能及時自救，對生命安全造成威脅。
（二）煤礦安全生產監控與通信技術使用的作用
1.保障煤礦工作人員的人身安全通過使用安全生產監控技術，能夠及時掌握井下煤炭的開采狀況，以及礦工的工作狀況，如果有問題或者突發情況能夠進行及時的反饋和解決。使用安全生產監控技術還可以提高監控人員和管理人員的監督和管理效率，降低事故發生的幾率，更好地保障礦工的人身安全。2.減少事故發生幾率，降低事故危害安全生產監控與通信技術的作用，不但能夠把煤礦工作人員的工作狀態和煤礦各項設備的運行狀態給及時反饋出來，而且還能夠保證煤礦開采工作的安全進行，從根本上降低事故的發生幾率。除此之外，當出現預警信息，急需礦工撤離時，可以利用通信技術快速通知井下工作人員，避免其受傷害；而一旦事故發生，也可以利用通信技術掌握受困礦工情況，為營救工作創造條件，從而降低事故帶來的傷害。
二、我國煤礦安全生產監控與通信技術現狀
（一）煤礦安全生產監控系統
1.煤礦安全生產監控系統的作用安全生產監控系統中，硬件系統線路連接較為簡便，整個系統通用性強，對工作環境的要求不高，因此，被廣泛地應用于煤礦安全生產監控中。該系統能夠加強對煤礦安全管理。在煤礦通風瓦斯管理方面，煤礦運輸管理方面，煤礦供電方面，勞動組織管理方面等，煤礦安全監控系統都充分發揮了它管理的作用。2.煤礦安全生產監控系統的工作方式煤礦安全生產監控系統將包括信號收集系統、計算機控制系統、數據通信系統，它能夠對軟件程序與硬件電路的各個子系統進行中和處理，從而達到監督煤礦生產活動井而有序的目的。煤礦安全生產監控系統以軟件為技術支撐，將計算機作為媒介，借助數據通信技術實現對數據的傳輸，計算和判斷，并及時做出評價，預警生產過程中的安全隱患，在非本質安全電路的情況下實現斷電[1]，從而實現煤礦生產的安全，降低事故發生的幾率，保障礦工的人身安全。
（二）煤礦安全監控技術
根據井下工作環境選擇合適的安全監控技術：在電線傳輸距離遠，電氣易爆炸的井下環境中，安裝樹形結構的安全生產監控裝置；在工作環境惡劣，電網電壓波動幅度較大的井下環境中，傳感器應該選擇遠程供電，代替中繼器，以提高監控系統的抗故障能力[2]。
（三）煤炭產量監控系統
為了保證煤礦資源的長久使用，避免無節制開采帶來的能源消耗以及安全隱患，應在煤礦安全生產監控過程中建立和使用煤炭產量監控系統。該監控系統能夠實時監測煤炭產量，并傳輸多種信息數據，從而整合匯報成每小時的產量數據，以便于對煤炭生產狀況做出檢查，分析和評估，這樣一旦出現煤礦生產不符合國家相關規定，相關部門就會收到預警。正是煤炭產量監控系統的存在，使相關部門對煤礦生產工作檢查的效率得到了提高，還增強了對煤礦企業的威懾力，從而煤炭產量監控系統有效減少煤礦過度開采現象的發生，在保證煤礦資源的可持續開采的同時，降低了因過度開采引發事故的可能性。
三、我國煤礦安全生產通信技術現狀
（一）全礦井移動通信系統
煤礦井下工作環境對移動通信的要求很高，與其他環境對移動通信的要求相比存在很多不同的地方，因此，煤礦井下工作的無線傳輸有一些特殊的要求和特點。在煤礦井下工作環境中，設備安置難度高，無線運輸的損耗量較大，而且發射功率會受到多種因素的限制，為了保證無線傳輸的穩定性，就需要選擇體積小，抗干擾能力強和抗故障能力強的設備，同時這些設備的保護性質要好，能夠適應井下環境較大幅度的電源電壓變化。為了滿足井下環境對移動通信的特殊要求，相關的研究人員借助計算機技術和通信技術等，分析設計出了具備較多基站的礦井移動通信系統網絡結構模式[3]。這種移動通信系統與WIFI技術配合使用，在保證煤礦安全生產，及時預警信息，進行人員緊急轉移，以及事故發生后的營救工作等方面發揮出十分重要的作用。
（二）計算機通信技術
計算機通信技術在煤礦安全生產中的使用順序，計算機通信技術對煤礦生產相關數據進行記錄，并將這些記錄的數據進行儲存和傳輸，以便于相關人員進行查看和分析。還可以使用計算機通信技術對曾經出現過的生產事故進行記錄和統計，便于對事故原因的追究，以及今后的生產安全預警工作。
（三）遠程通信系統
煤礦企業為了保證煤礦井下工作人員的人身安全，要限制井下工作人員的數量。在實際的煤礦工作中，為了防止出現井下工作人員過多，不符合規定的現象，就需要利用遠程監控系統對井下人員的人數進行實時監控，并利用遠程通信技術將井下工作人數狀況進行傳輸，一旦人數過多，系統就會發出預警，方便安全管理人員調整礦井作業人員。通過遠程通信系統，能夠實現對井下工作狀況的實時控制，保證井下工作人數在合理的范圍內，避免因施工人數過多造成的安全隱患；還可以減少煤礦企業的礦工開支，提高經濟效益。
（四）礦井安全預警技術
煤礦安全生產的重要保障是預警。在煤礦的開采過程中，除了要保證井下工作環境的安全，以及工作人員施工的安全外，還要借助相應的監控技術和通信技術，做好煤礦礦產安全性的預警處理工作。根據煤礦的特殊要求，建立起火災監測預警系統，瓦斯監測預警系統，沖擊地壓監測系統，以及斷電功能監測預警系統。為了保證這些監測預警系統的有效性，除了使用正確的監控技術外，還一定要做好通信技術，只有利用高效的通信技術，才能夠及時傳輸數據，及時對數據進行分析和處理，及時對生產過程中的安全隱患顯示出來，保證預警的高準確性與高效性，只有做到這一點，才能切實保障井下工作人員的安全。
四、我國煤礦安全生產監控與通信技術的發展方向
（一）減少人員使用，提高自動化水平
煤礦安全事故的多發場所是采掘工作面是導致的，通過大量的煤礦安全事故恰恰也說明了這一點，而這一場所的巡視工作在現階段主要都是由工作人員負責進行的，而人工操作在降低安全事故系數，減少煤礦人員傷亡方面并不能夠起到有效的幫助。為了解決這一問題，在煤礦生產和監管過程中就應該多使用機械設備與先進技術。使用煤礦安全生產監控和通信技術，并配合高科技、自動化、機械化的設備代替人工操作，減少人力資源的使用，從而降低采掘工作面的危險系數。通過使用回采巷道遙控，記憶割煤技術，實現對識別和開采難度大的煤礦的遠距離控制[4]；適當的使用液壓支架，有效的保證技術生產和設備運行之間的一致性；建立并維護好通訊系統，保證井下移動通信的及時性，能實現緊急避險指引和緊急呼救等多項功能；不斷更新通信系統，提高煤礦安全生產監控與通信技術，能夠提高通信系統的語音和視頻功能。
（二）利用物聯網技術，加強生產管理
在煤礦安全生產中，引入物聯網技術，可以整合煤礦生產過程中需要用到的物資，對比不同物資之間的價格和質量等方面的差異，為煤礦企業負責人提供更多的選擇。煤礦企業負責人可以根據煤礦生產的具體情況，選擇最優的物資，從而降低生產成本，還可以在一定程度上保證煤礦生產過程的安全。通過物聯網技術，可以為煤礦企業的生產管理提供經驗交流和學習的平臺，有利于提高煤礦企業的安全管理能力。同時，物聯網技術還可以方便企業管理部門以及國家相關管理部門對煤礦生產過程的監督管理，從而提高煤礦企業對安全生產的重視程度，實現煤礦企業的安全生產。
（三）結合監控技術與通信技術，建立煤礦一體化通信系統
通過監控技術，實現對煤礦井下工作環境、工作人數、井下工作人員位置、煤礦生產狀況、采礦設備使用情況等方面的監控。通過通信技術實現對監控數據信息的實時傳輸，保證系統能夠及時分析和預警煤礦安全生產的狀況和問題；還要保證通信技術和通信設備使用的穩定性，保證通信系統的報警聯動、緊急呼救、擴音引導以及避險指示等功能的及時實現。不斷更新監控技術、通信技術，使煤礦一體化通信系統具有語音、視頻等先進的通信功能，一旦事故發生，可以通過這些通信技術及時掌握受困人員的狀況，對于穩定受困人員情緒，提高營救效率具有重要意義。結語將煤礦安全生產監控技術與通信技術結合，并配合使用多種先進技術與先進設備，不但能夠提高煤礦生產的自動化水平，而且能降低煤礦安全事故的發生幾率，從而更好地保證煤礦生產工作的安全以及井下作業人員的安全。
作者：郭文軍 郭選明 單位：六盤水師范學院礦業工程系
摘要：在合理調度煤礦資源方面，通信技術承擔著重要角色。良好的通信技術能夠保障資源更合理地被利用，能夠提高煤礦企業效益與安全度。闡述煤礦發展過程中存在的生產調度問題，并就如何運用通信技術解決該問題做簡單論述。
關鍵詞：煤礦生產；通信技術；調度管理；應用分析
引言
在煤礦企業發展過程中，調度系統正常運作直接關系到煤礦產業的安全生產。煤礦企業具有不同于其它行業的性質，所以煤礦生產過程中幾乎都存在調度部門，主要協調煤礦生產過程、收集井下環境情況信息與傳遞及對突發事件做出應急措施等。目前信息技術應用范圍廣泛并且發展較迅速，從而使煤礦行業調度管理工作更加完善。通信技術作為煤礦生產調度管理系統中重要的一部分，它的技術發展直接影響煤礦生產的安全度[1]。
1煤礦生產調度管理系統的應用現狀
目前中國煤礦生產條件比較差，煤礦從業人員專業基礎與專業技能不同，在實際煤礦管理工作中，調度管理人員綜合素質較低，往往不能根據專業知識實施工作，而只是依據日常經驗操作，導致安全事故頻繁發生。目前中國煤礦生產過程中，收集數據之后并不能有效分析信息，導致數據信息丟失，無法及時指導施工過程。為提高煤礦生產安全，必須加強煤礦調度信息管理系統建設。通信技術能夠有效收集煤礦井下或其它工作過程中各方面信息、整理分析并與其它部門分享，從而達到協調、組織的功能，增加煤礦產業效益。在計算機發展過程中，煤礦生產調度管理系統也在進一步改革。在調度系統發展的前期階段主要是單機管理系統，在單機管理階段主要以表格形式收集信息，使用AutoCAD軟件對設備等進行圖紙設計，并且可以進一步掃描圖片從而達到信息儲存的目的。在這個過程中，單機管理系統不能夠及時處理最新信息，并且信息保存也不完整。煤礦井下工作必須根據有效信息進行施工，只有這樣才能夠減少安全事故的發生。后期階段發展主要是網絡管理，作用主要是針對煤礦生產過程中的數據、文件等及時調度管理，網絡拓撲如圖1所示。
2煤礦井下調度管理存在的問題
目前煤礦企業調度過程中主要存在幾方面問題：工作效率低、信息統計功能不完善、報表與調度臺賬無法及時核對、無法實現動態查看，本文從這幾方面介紹煤礦井下調度管理中的問題[2]。
2.1調度系統工作效率低
煤礦生產調度過程發展是一個緩慢的過程，目前煤礦企業調度管理系統工作效率仍然比較低。煤礦生產調度系統由于技術操作不完善，企業不能夠將現代網絡技術應用在生產過程中，所以生產過程信息不能及時被應用，導致數據不能被集中，而且還可能出現信息記錄錯誤。在實際煤礦生產過程，煤礦調度過程中由于參與工作的部門的單一性，不能夠及時有效整理調度信息，而且無法實現信息資源共享，從而降低了調度系統的工作效率。
2.2信息統計功能不完善
由于煤礦井下工作環境特殊，調度管理人員更應該做好信息及時統計工作。在實際煤礦工作中，調度信息不能集中處理、無法及時共享信息，導致相關工作人員對煤礦事故安全事件無法做出正確解決方案，從而直接影響煤礦工作的安全性。
2.3報表與調度臺賬無法及時核對
目前調度管理工作中雖然已完成了對數據的基本收集及處理，然而由于無法將信息技術應用在實際工作中，導致數據與調度臺賬無法及時核對，無法完成實際統計、組織和協調功能。科學分析解決煤礦生產過程中的問題主要取決于生產調度日報、井下生產狀況、工作調度記錄等多方面。
2.4動態查看功能無法實現
圖形信息管理能夠滿足煤礦生產過程中實時監測，但是目前調度管理系統無法體現該功能。網絡設備不完善，無法將實時動態圖應用在煤礦井下安全生產過程中。調度信息管理系統設備技術落后，不能夠滿足現展對于數據處理的要求。
3建立基于TD-SCDMA無線通信的調度管理系統及優化
信息化成為現代化社會發展的象征，計算機技術已普及在各個產業生產中，作為計算機網絡中的重要組成成分的通信技術已被廣泛應用。通信技術不再僅限于一個產業，它的發展帶動各個行業的進步。網絡信息處理方式由終端主機轉變到服務器方式，對于數據信息的處理，也從單一封閉式轉變為多元開放式，在調度管理系統發展過程中，也推動中國各產業進一步發展。為進一步推動煤礦井下工作順利進行，必須要建立相應的通信技術管理系統，只有這樣才能夠在保證安全生產的狀況下帶動煤礦經濟健康發展。將通信技術應用在煤礦生產調度管理系統中，能夠協調好各部門的工作，規范煤礦生產過程，提高煤礦生產效率。
3.1通信技術在煤礦生產中的應用優化
在完善煤礦調度管理工作中，企業首先應了解目前國內外在調度管理系統工作方面的發展，積極研究先進的管理技術，然后針對自身企業特點及生產過程具體分析，采用科學合理的信息調度管理系統，提高企業生產效率。根據現代的信息化技術，采用TD-SCDMA無線通信技術，將煤礦企業信息傳播與語音、視頻等結合在一起。通信技術與調度管理信息系統相結合，有利于人員了解煤礦井下工作環境，并能夠及時有效指揮現場情況。煤礦生產中使用的通信技術TD-SCDMA，它的發展應用基于3G移動互聯網、光纖網絡、物聯網等信息化技術。在煤礦應用過程中，TD-SCDMA應該在系統容量、網絡復雜度等方面優化。系統容量減少后，各個部分可以在同一個設備中完成各自功能，實現集中調度信息處理[3]。
3.2調度管理系統與TD-SCDMA礦用無線通信的特點
在施工過程中，系統利用先進的軟硬件技術和電信工程設計，建成TD-SCDMA無線專網，可以實現井上和井下3G移動，以保障在發生意外時能夠及時更換設備等，使煤礦施工能夠順利進行；相關管理人員能夠利用先進的無線設備進行信息交流，利用信息收集和分析功能達到即時通訊的目的，保障信息資源共享，有利于管理人員指揮煤礦施工各階段；利用調度管理系統能夠實現資源合理分配，根據煤礦生產過程中的實際生產情況合理分配勞動力；能夠有效儲存數據，有利于查詢收集到的數據；系統可以對各用戶進行多點漫游轉接；通過建立完善多網調度系統，能夠對用戶進行多級管理[4]。
3.3煤礦井下通信技術的基站設計
TD-SCDMA3G通信系統在煤礦調度管理中安裝完成后，要不斷進行測試及優化，使其能夠在煤礦生產過程中發揮實際功能。針對煤礦通信技術的發展，主要考慮TD-SCDMA3G優秀網絡系統、3G基站在井下環境的應用設計及網絡技術等方面的優化發展。3G移動通信系統和地面信息運營結合在一起，形成調度信息管理系統優秀部分，在進行井下通信技術應用過程中，應該注意對通信技術基地的科學合理建設。井下工作環境惡劣，為保障施工安全，所使用的通信技術設備和其它設備都要符合國家規定安裝使用標準。在煤礦行業發展過程中，調度管理系統是整個煤礦安全生產過程的指揮中心。調度管理系統將各個部分的信息集合在一起，利用現代化的信息技術進行處理分析。目前階段煤礦行業發展中仍然存在一些問題，應該不斷更新及完善調度管理系統，將先進的科學技術應用到實際生產中。快速發展的通信技術帶動了煤礦產業安全發展，提高生產效率。
4結語
網絡信息化煤礦管理系統已成為煤礦發展的必然趨勢。為保障煤礦井下生產的安全性，必須要建立、完善煤礦生產調度管理信息系統，只有這樣才能夠將信息系統真正運用在實際生產中，提高生產效率。針對目前中國煤礦生產現狀及問題，相關人員需要完善調度管理信息系統。通信技術在提高生產安全性的同時也能夠提高煤礦生產工作效率，利用無線技術，能夠延長系統使用壽命，能夠更好地做好各系統間的協調工作，從而為煤礦工作生產提供最大的安全保障。
作者：郭延玲 單位：霍州煤電集團有限責任公司辛置煤礦
摘要：在煤礦安全生產過程中，多種信息化監控軟件，例如煤礦安全生產監控系統，人員定位系統、緊急避險系統等，都通過有線、無線等多種方式，與礦井多種傳感器進行數據通信，獲取傳感器數據，判斷安全生產環境或獲取生產數據。在這些系統中，無論是哪種形式的網絡鏈路，都存在通信控制功能。對此，從各種應用系統的實際需求出發，通過設計命令池及控制流程，研究設計了一種廣范應用于煤礦各類監控系統的通信控制組件，極大地縮短了各產品的開發周期，提高了開發效率和產品的穩定性、可靠性。通信控制組件設計在多個系統中已得到廣泛應用，經長期運行實踐，驗證了軟件的可靠性和穩定性。
關鍵詞：煤礦安全生產；通信控制組件；訂閱
作者簡介：張羽(1980－)，女，工程師。現主要從事煤礦安全管理系統的研究工作
0引言
以煤礦安全避險六大系統為首的安全生產系統是避免或減少瓦斯、火災等重特大事故發生，應急救援和緊急避險的有效措施［1］。這類生產系統均是通過對煤礦井下各傳感器數據的采集，實時監測或預測生產環境(包括人員位置)。通信過程的控制，包括命令發送、等待響應、命令接收、是否需要重發等，是確保通信數據穩定和可靠的重要過程。本文研究了一種可廣泛應用于煤礦安全生產中的通信組件，通過設置參數和調用接口，能滿足不同的應用場景的需求，有效縮短了各業務系統的開發周期，集中力量進行組件維護，能有效提高組件的可靠性和穩定性。
1通信控制組件的設計
通信控制組件設計了消息隊列來管理命令，并設計了一套通信流程，按照不同業務系統賦予的命令的特性進行整個通信過程。
1．1整體設計
通信控制組件的整體數據流設計。各業務系統通過調用接口，向組件消息隊列命令，通信控制模塊獲取消息隊列中的命令進行單次通信過程，并將接受數據返回給業務系統，并不斷循環此過程。在通信控制組件中，管理的對象是命令，本組件采用消息隊列來管理命令。隊列的主要目的是提供路由并保證消息的傳遞，如果發送消息時接收者不可用，消息隊列會保留消息，直到可以成功地傳遞它。消息隊列一般按照先進先出的原則進行消息的傳遞，消息傳遞完畢后即被及時銷毀。對于該組件的應用場景，因為一些特殊命令例如巡檢命令，必須滯留在組件內部進行循環發送，故設計了一種可滿足命令的存取、持久化、排序、銷毀等一系列功能的消息隊列。隊列持久化到本地，可保證隊列中的命令在組件重啟時不丟失。隊列可以按照命令的設備標簽采用冒泡法排序。隊列采用指針記錄當前命令發送位置，當遇到優先級別高的命令插包后，可以快速恢復到原來位置繼續發送。
1．2組件功能設計
通信控制組件的系統功能如圖2所示，組件功能主要有消息隊列、通信過程控制及對外接口組成。消息隊列包括命令生命周期管理，優先級別管理。通信過程控制模塊主要包括通信通道維護和單次通信過程管理。對外接口則負責接收命令、和接收通信數據以及應答數據的反饋。組件內部設計的消息隊列，用于處理業務系統中復雜多樣化的通信命令，例如巡檢命令、心跳命令、握手命令、控制命令等。通信過程控制模塊則專注于單次的通信過程控制，從命令發送、等待、接收數據、是否超時，是否需要重發等過程。組件內部業務分工明確，有效提高了組件的處理效率。
2關鍵技術
組件如何與各業務系統采用松耦合的方式進行通信，即只需要把消息傳遞，而無須理會對方是否收到，降低了組件和業務系統的依賴，不會互相干擾而造成系統奔潰。訂閱是具有異步的、多點通信的特點［2］，可以高效并且可靠的在分布式組件直接傳輸信息。組件的設計采用訂閱模式，向各個業務系統提供接口，用于應答的反饋。訂閱是指用戶可以訂閱訂閱系統中感興趣的信息，在訂閱系統中主要有消息者、消息訂閱者和訂閱服務器［3］。各業務系統(訂閱者)首先向/訂閱中間件注冊一個訂閱條件，當通信控制過程(者)把接收到的數據發送到服務器，服務器根據訂閱條件與消息進行匹配比較，把消息發送給符合訂閱條件的各業務系統(訂閱者)。
3關鍵流程設計
通信控制組件的關鍵流程有通信主流程和單次通信管理流程。
3．1通信管理主體
通信管理主體是整個通信控制組件的主流程，負責循環的對消息隊列中的命令進行通信的，此流程主要保證消息隊列中的命令按照優先級別、用戶制定順序進行準確無誤的發送。通信管理主體啟動通信后，獲取當前命令包的第一條命令，記錄當前位置，判斷是否有優先級別更高的命令和是否允許被插包后，進行當前命令的發送，并銷毀發送后的命令，根據當前位置獲取下一個命令進行發送流程。在一些應用場景下，由于通信協議的限定［4］，一條完整的命令需要被分成2～3次進行發送，故命令池中的命令包設計成命令隊列的形式。在命令隊列中，當遇到優先級別較高的命令時，需要判斷是否允許被插包。命令發送完畢后也需要判斷是否銷毀，類似一些控制命令只發送一次，就需要被銷毀。而普通的巡檢命令因需要循環發送，因此不需要被銷毀。
3．2單次通信管理流程
單次通信管理流程是對單一命令的通信過程的管理。通過計算理論等待時間，在該時間段內，接收到期望的數據，則返回給上層應用系統，例如串口通信時，理論等待時間計算公式為：(發送命令的字節數+期望接收的字節數+2)×11×1000/當前通信速率)+當前命令等待偏移量。在理論等待時間后未接收完畢，則根據需要重發。接收完畢后將數據返回給上層應用程序。
4應用說明
其他業務系統在使用通信控制組件時，需要首先添加本組件引用，定義通道參數并初始化通道，訂閱數據發送、接收、無響應等事件，向消息隊列增加命令包后即可啟動通信過程，通信控制組件接收數據或者判斷無響應后，將結果給業務系統，業務系統再進行后續工作的處理。對于業務系統來說，只需要將命令包組織并添加成功，并啟動通信過程即可，不需要管理其中復雜的通信過程。業務系統可以專心處理其他業務例如界面查詢、報表打印等。在命令包的組織過程中，心跳和巡檢命令為最常用的命令。心跳命令為檢測網絡上設備是否存在，類似于心跳的命令，一般起輔助作用。這種命令的特性是一發一收，收到即說明設備存在，沒收到即說明設備掉線。心跳命令將自動銷毀標志置為TRUE，發送完畢后自動銷毀。巡檢命令為常規命令，定時或者循環向設備獲取數據，一般是依據設備的編號，循環發送。巡檢命令將自動銷毀標志置為False，在命令隊列中循環發送，若想按照設備標簽順序進行巡檢命令，每次新增命令的時候，調用排序接口，將命令包排序。其他命令例如控制命令，可將優先級別設置成最高，這樣保證當系統需要發送設備控制命令時，能即時發送。對于電子顯示牌命令，要求以最后一次發出的命令為準，即對于同一地址來說，如果有多條命令，僅發送最后一次的命令，將電子顯示牌的優先級別設置為最低，命令包參數中的自動替換標志設置成TRUE即可實現。
5結語
通信控制組件已經開發完成并通過測試，并用于井下物流管理系統、井下信息系統等監控系統的開發，有效地降低了軟件開發的工作量，縮短了軟件的開發周期。上述系統在開發周期上有效的縮短了3個人月的開發和測試時間。測試結果表明，通信控制組件在壓力測試下能7天無故障運行，通信完成率為100%。以上系統在成莊煤礦、口孜東煤礦、陽煤一礦等現場進行了應用，長期運行中驗證了軟件的可靠性、穩定性。
作者：張羽 單位：天地( 常州) 自動化股份有限公司
一、3G通信
3G通信技術的出現推動了煤礦無線通信技術的發展與應用，因為它進一步的提高了數字傳輸功能，對于煤礦之前所使用的無線通信系統而言，3G無線通信技術所覆蓋的業務范圍更廣闊。目前，煤礦使用的3G無線通信系統在覆蓋結構上可以分為分布基站和微微蜂窩。所以，煤礦使用的3G無線通信系統可以通過接口與礦井調度電話、行政電話互相通話，具有組呼、群呼等功能，其中也包括進行可視電話的通信。3G通信系統不僅有先進的技術與完備的功能，而且還有巨大的產業鏈，具體表現在：職場的商家較多；技術與產品可靠；產品較多，可對其轉化為煤礦使用；有明確的發展方向；得到了政府的支持。即使3G無線通信功能強大，但是在無線數字寬帶上有一定的局限性，對于工業電視而言，它是需要高寬帶的系統，因此在設備集控與瓦斯監測方面得不到滿足，3G也就不能替代wifi無線通信的能力。
二、無線通信技術的特點
為了改變前期煤礦通信系統的不足，現階段國家提倡全程實現無線通信系統，利用無線通信系統實現煤礦信號的穩定傳輸。從使用無線通信的情況來看，煤礦使用無線通信技術的特點包括以下兩個方面：1、高效。信號傳輸的效率較低是煤礦通信的常見問題，因為煤礦井下的復雜環境干擾了通信信號的傳輸效率，引起傳輸效率較慢。使用無線通信系統后，煤礦的內部信號傳輸就會得到全面的提升，信號的傳遞速率就會加快[2]。2、穩定。無線通信系統能記錄煤礦的調度指揮過程的語音信息，是煤礦調度指揮的主要設備。無線通信所記錄的語音信息，可以作為監督調度、事故發生分析的依據，因此無線通信系統具有穩定性。目前的無線通信系統都具有該特點，對于外界的干擾可選擇最優的線路傳輸，增強了信號的穩定性。
三、發展
3.1構建設計煤礦的無線通信系統構建礦井高速光網絡干線上的子系統，是為了不受煤礦井下復雜環境和無線傳輸特性的局限,這種構建設計具有優化組合的特點，但要對新煤礦和老煤礦的通信系統的構建設計進行區別對待，在此基礎上本著技術改造、充分利用的原則，在技術、投資等方面找到最優的解決方法。線路負載、高壓耦合等因素造成載頻通信的不穩定，為了此問題的發生，該系統編程無線數據的耦合通道。因為最早的無線通信系統是泄露通信系統,因此，它沒有任何的通信功能優勢，但是泄露電纜的技術是成為無線通信系統的主要組成，尤其是在煤礦下的小面積通道及在一些特殊的環境下，可以作為天線使用，有著極大的影響。可以通過PHS(小靈通）、CDMA（碼分多址）、WIFI（無線保真）這三種無線通信系統的技術特點進行比較，如表1所示：3.2方向隨著社會的進步，我國的煤炭信息化水平逐漸完善，煤礦無線通信技術的使用也在不斷的提高。從小靈通技術，無線保真技術到現在的3G與4G技術。將來的煤礦無線通信系統中，語音通信必須是具有較高的質量，但這只是煤礦信息化處理的一方面。隨著4G信號的到來，井下視頻監控、數據采集、信息、視頻會議等都會出現在無線通信系統平臺上。4G技術的發展為將來的煤礦無線通信系統做出了巨大的貢獻，將是煤礦未來信息化的重要平臺。此外，將來的無線保真通信系統會與無線局域網標準結合,使無線傳輸速率達到128Mbps以上，無線局域網標準是使用正交頻分復用調制的技術與多入多出的技術，構成MIMO-OFDM通信系統；天線與無線電等技術，可以在一定程度上提升無線保真的性能；天線與傳輸系統的改進會加大無線通信系統的傳輸距離[3]。
四、結語
煤礦通信技術的不斷發展與進步，為煤礦的生產提供了很多的方便與好處。煤礦通信系統在未來的發展中，傳輸能力會更強、覆蓋范圍會更廣、使用功能更多。目前使用3G無線的用戶較多，雖然其通信功能強大，但是在無線數字寬帶上有一定的局限性，對于工業電視而言，它是需要高寬帶的系統，因此在設備集控與瓦斯監測方面得不到滿足，3G也就不能替代wifi無線通信的能力。
作者：張增平
分站模塊的建立
移動通信系統具有良好的信息傳輸性能，不但高帶寬，而且通訊質量好、可承載話音、數據、視頻的多業務，在一個平臺之下處理各種數據信息，滿足目前井下人員定位、視頻監控、工業以太網與工業控制網絡互聯的生產、管理與應急救援需求。分站的冗余以太網模塊是千兆以太網模塊，具有多環冗余功能，無線數據傳輸中的工作頻段為2.4GHz，使用Wi-Fi接入點模塊。分站還包括有同樣工作頻段的射頻識別讀卡器模塊，雙串口服務器模塊和IP-PBX模塊，即使整個數據網絡出現問題依然可以實現信息通信功能。井下傳輸分站安裝有不間斷電源模塊，在停電或臨時斷電突發事件情況下依舊可以正常工作。井下無線傳輸分站是移動通信系統的技術優秀部分，負責所有音頻視頻等一系列的信號傳輸。在井下設置這些分站進行工作必須綜合考慮各方面的因素，例如體積、重量、防爆性能等等一系列因素。每個分站當中都包含很多的功能模塊，全部安裝在隔爆殼內，采用隔爆兼本質安全的形式。信號傳輸分站能夠顯示整個分站各個設備的工作狀態，包括電源、端口、各模塊功能等等。主要是為了所有數據信號的傳輸，主要實現手機和井上調度臺之間、手機與手機之間的信息通信。獨特的IP語音交換功能，即便整個移動通信系統在脫網情況，分站也可以繼續工作，保證接入的手機之間的語音交換功能。在系統通信發生故障時，分站能夠對所有的數據進行存儲，這里面最主要的是人員定位信息，待系統恢復正常時能及時上傳回主機。每個分站都設置不間斷備用電源，保證移動通信系統即使在發生電源故障時的仍能穩定工作。
調度臺模塊的建立礦井生產調度
通信是實現煤礦井下安全生產調度的主要工具。實現調度通信的載體--調度臺應集調度、人員定位、存儲查詢、顯示、錄音和電源保護及自動切換等多種功能于一身，實現礦井生產調度員全方位監控通信系統內的任何一部電話（包括擴音電話、移動電話等），不受被叫摘機、占線等限制，有利于保障生產的順利進行。礦井的開采是在環境極其惡劣的情況下進行的，工作區域小，濕度大，照明很多時候都不足，另外還有很多的不安全因素，例如瓦斯、頂板事故等等。這就要求開采人員之間必須緊密配合，團結合作，信息傳遞也要準確及時。在地面上的生產調度人員及時協調好生產中出現的問題，既要滿足生產，又要保障人身安全，做好生產、指揮、管理等方面的通信工作。調度模塊能夠實現無阻塞呼叫保證調度通信暢通無阻；能接收內部用戶的緊急呼叫，優先處理并自動錄音；處理多路呼叫，而互不干擾；地面用戶通過調度臺可以呼叫井下的用戶；反之，井下用戶可以通過調度臺呼叫地面的電話。調度時調度員可退出或插入；可通過設置值班話機（有線電話或移動電話），由值班話機應答呼叫調度的電話并完成轉接。
通信終端模塊的建立
作為井下的移動通信終端，手機應具有撥號、通話、顯示、查詢、存儲和定位等主要功能，目前井下移動通訊終端功能單一、信道窄、傳輸距離短、抗干擾能力差。終端手機的設計可全面解決這一系列問題。通訊模式具有無線以太網單模或GSM與無線以太網雙模，集話音、短信、網絡瀏覽與下載、圖片與視頻播放、拍照與攝像功能于一身。終端定位的本質安全型無線以太網移動通信終端，為在井下工作移動通訊、人員定位、應急救援提供良好的條件。本安全型無線以太網移動通信終端滿足井下爆炸性氣體環境用電氣設備安全技術要求，按相應的通信模式進行I/O編碼輸入到射頻前端電路最終饋入到天線，由天線將信號向空間輻射輸出；最終通過模擬電路部分轉換出話音信號，傳遞給收聽者。終端采用多模式處理器實現GSM與無線以太網的雙模通訊，工作頻段為2.4GHz，終端的中央處理器采用OMPA730處理器芯片實現。基帶處理器采用TWL3016處理器芯片實現。采用錳酸鋰材料做電池芯，采用電阻或恒流二極管串聯作為保護電路。井下移動通信系統的模塊化建立為井下的實時通信提供了便利，最大程度上滿足了井下生產的實際需求。該通信系統模塊具有端口豐富、信號穩定、覆蓋面廣等特點，適合在全國各大煤礦企業推廣。
作者：錢彬 韓凌玲 單位：河北能源職業技術學院
煤礦井下通信系統是礦井安全防護及生產調度必不可少的設施，是礦井信息化和安全生產管理的重要組成部分。將無線通信系統技術應用于煤礦企業，提高井下無線通信水平，加快井下通信發展步伐，為煤礦安全生產、提高生產效率、提高企業的管理水平搭建起有效的信息平臺，成為煤礦無線通信發展的重要任務。由于井下環境差，巷道分布多，干擾信號源多，對無線的發展障礙比較大，早期我國井下通信主要為有線方式。隨著無線通信技術的日新月異，煤礦井下無線通信技術也得到了迅速發展。煤礦無線通信主要有以下方式：
1 超低頻透地通信
超低頻透地通信系統是以大地為電磁波傳播媒介、無線電波穿透大地的無線電通信方式。主要產品是澳大利亞開發的PED 井下無線通信與急救系統，90 年代進入我國煤炭領域。該系統主要應用于井下急救，即在緊急情況發生、其它通信方式完全中斷時，通過 PED 系統發射系統，使其超低頻信號穿透巖層到達井下任何位置，迅速有效地與井下人員通信。該系統可靠性高，但缺點是信道容量小，不能用于語音等需要較大信道容量的通信，只能用于傳呼、簡單遙控等，而且電磁干擾大，特別是 50 Hz 工頻干擾對特低頻透地通信干擾嚴重。另外，透地通信系統需要在地面架設長達數千米的天線，限制了該方法的應用。
2 中頻感應通信
中頻感應通信系統借助專用感應線，利用無線電波感應場引導電磁波傳輸，頻率選擇在中低頻。主要產品是南非的 RB2000，90 年代末進入我國煤炭領域。該系統投資費用低，小范圍內信道穩定，設備攜帶方便，采用中低頻感應操作，可在井下惡劣環境中鎖定最佳的通信波段，輸出高強度信號；系統采用導頻抑噪技術，在噪音較高的電磁環境中使用且通話效果十分清晰。但缺點是靠近感應體通信效果好，稍遠離感應體信道不穩定，感應通信受受巷道內導體影響較大，信道性能不穩定，通信距離一般不大于2m ，信道容量小，電磁干擾強。
3 漏泄通信
漏泄通信系統利用漏泄電纜的漏泄原理實現礦井無線電通信，系統采用超高頻進行無線通信。漏泄通信主要應用于90 年代，主要產品為加拿大的 FLEXCOM。該系統具有信道較穩定、電磁干擾較小等優點。但缺點是漏泄電纜上每隔350 m 需加 1 個中繼器，使系統的可靠性變差，任一中繼器和電纜故障將會造成該中繼器以下的部分系統癱瘓。并且隨著中繼器的增加，噪音易累加，信號容易失真。系統的各個通道指定用于固定的設備，信道利用率不高。
4 PHS 通信
PHS又名無線市話 PAS，它基于成熟的城市無線PHS（小靈通）技術之上，采用微蜂窩技術，利用定向天線及全向天線，以無線方式接入固定電話網，依托固定電話網提供通信服務。礦井 PHS 通信系統由基站控制器、基站、局端設備、本安型手機、網管計算機等組成。PHS 通信系統從 2003 年進入煤炭領域，主要用于煤礦井上、井下語音通信及人員定位，具有安裝簡單，維護成本低，通話質量好的優點。但其無線信號的發射和接收受基站無線信號的傳輸距離及井下巷道狀況的限制。隨著公網小靈通的退市，PHS 通信系統的發展已停滯。
5 CDMA 通信
礦用 CDMA（大靈通） 通信系統是基于地面成熟的CDMA技術的產品，它屬于大蜂窩通信體制，采用定向天線、全向天線及泄漏電纜 3 種井下覆蓋方式，主要由地面機柜、基站控制器、基站、無線耦合器、無線功分器、漏泄電纜、本安手機等組成。礦用 CDMA（大靈通）通信系統從2008 年進入煤炭領域，系統單基站業務信道多、語音通話質量好、組網通信規范嚴格、移動切換呼通率高，具有信號穩定，移動性好，抗干擾能力強，支持無線高速分組數據業務，對巷道狀況要求低等優點。但缺點是系統占用設備較多，安裝、維護繁瑣，造假較高，但是它存在著功能單一、協議標準化差、抗災變能力差的缺點。
6 WIFI 通信
礦用 WIFI無線通信系統采用無線微蜂窩覆蓋技術和WIFI移動通信技術，實現了基于千兆環網的定位、語音通信及監測信息的無線綜合傳輸。該系統由 IP PBX軟交換設備、網關設備、礦用無線通信基站、WIFI 手機、直流穩壓電源組成。WIFI無線通信系統采用集中式管理，分布式組網架構，造價低，具有強大的移動性，能夠適應各類調度終端，語音系統容量大，可以實現綜合數據業務的擴展。但其缺點是WIFI 手機跨基站斷話和大規模組網能力差，多用戶同時通話時語音嚴重滯后，甚至影響呼叫，語音傳輸技術采用有損壓縮算法，通話質量失真，快速移動通信時會嚴重影響通信距離。所以，該技術作為礦井無線通信與生產調度應用，其市場狹窄。但由于 WIFI具有寬帶數據接入和以太網傳輸的強大功能，因此，把它作為煤礦綜合自動化監控數據傳輸、光纖環網對接和多網合一的網關設備應用，是較好的寬帶數據通訊解決方案，是當前煤礦無線通信的主流技術。
7 XGP（新一代 PHS）
XGP是全球第四代移動通信的技術平臺之一，XGP技術綜合了傳統礦井小靈通移動語音組網通信質量好和WIFI寬帶數據接入傳輸能力強的優勢，實現了語音視頻數據的并網傳輸。XGP 系統中的基站、基站控制器和移動交換機全部依賴以太網平臺傳輸，可直接與井下光纖環網無縫對接，實現了全網一體化統一通信，組網能力強，語音通話質量好，支持手機主動精確定位，定位精度可達20米。XGP 技術最大的亮點是國內首創支持基于手機平臺操作的移動指揮調度，是真正意義上的移動生產調度系統。從礦井無線通訊技術與市場長期發展演變的角度看，XGP無論從技術標準性、開放性、繼承性，產品成熟性、可靠性、實用性等方面綜合分析，應成為時下煤礦無線通信領域的最主流解決方案選擇。
總之，當前煤礦無線通信系統基本能滿足礦井無線通信的要求，但是，隨著煤礦生產自動化和信息化程度的提高，傳統的數據和語音通信，必將不能滿足煤礦安全生產和無線可視多媒體服務的需要。這就需要采用全新的網絡結構及全新的無線傳輸理論與技術，構建礦井寬帶化綜合通信系統，實現井下各種有線和無線監視、監測、語音信息的傳輸。
無線通信技術早期應用于社會通信行業，主要是為了滿足用戶之間的通信需要，保證信息傳遞的穩定進行。與傳統的有線通信相比，無線通信技術不僅擺脫了傳輸電纜的約束，在通信范圍上也有了很大的擴展，實現了遠距離的信息傳輸功能。煤礦開采是我國國民經濟中的主要產業，在開采階段必須要構建綜合性的通信功能，這樣才能實現礦井內外的持續通信。
1煤礦開采的現狀和不足
（1）煤礦開采存在安全問題。近幾年來，各地關于煤礦開采的事故報道層出不窮，讓群眾對于煤礦開采的安全措施產生很大的質疑。眾所周知，煤礦開采事故產生的主要原因包括瓦斯泄露、缺氧、明火爆炸、漏電漏水等，既造成了嚴重的人身傷亡，也帶來了巨大的經濟損失。除了人為管理的疏忽，科學技術的滯后也是造成連續不斷事故產生的主要原因之一，因為很多事故正是由于礦井通訊設備的不完善，不能夠在第一時間接收信息及時進行援助，導致礦工被困，缺氧而亡。對于煤礦開采這種高危作業，保持密切有效的聯系是保證工程順利和人身安全的必要措施。
（2）煤礦開采存在環境問題。煤礦作為不可再生能源，其開采和利用有一定的條件和限制，包括它的開采環境和開采深度等。不合理的開采很容易導致地表下沉，產生房屋塌陷、滲水，植被破壞荒蕪等環境問題，嚴重影響附近居民的生活和生產，給經濟和環境帶來不可估量的損失。因此，依靠科學技術來判斷礦產的開采可行性、確定采留比例、衡量環境破壞率是實現煤礦開采合理有效的重要保障。
（3）煤礦開采存在監督問題。煤礦開采不僅要考慮到開采的技術和方法，還要實時監控礦井的風向、瓦斯體積分數、電力設備和頂板承受能力，而現在大多數煤礦對于安全措施的監督僅僅局限于人為提醒和巡視，容易造成疏漏和不精準的判斷。煤礦企業在開采資源過程中，將重點局限于煤礦資源的產量質量，并沒有做好相關技術的調控運用，導致整個開采過程因缺乏監督體制而出現質量問題，破壞了原先設計的煤礦生產模式。
2無線通信技術用于煤礦開采的優勢
（1）提高工作效率，降低生產成本。隨著無線電通信的發展和普及，其成本也大大降低，煤礦開采中使用無線電通信也相應地節省了資金，減少投資，降低生產成本[1]。另一方面，無線通信技術的使用可以使操作簡單化、方便化，通過創建標準的通信模式傳遞信息（如圖1）。能夠在最短的時間內完成工作任務，提高工作效率，獲得較高的利潤，真正實現低投入、高收入的經濟發展目標。（2）提高運作安全，保障人身安全。煤礦開采中無線通信技術的使用其最大的優勢就是提高了采礦工作的安全性；能夠保證工作現場和外界密切的聯系，能夠在第一時間互通有無，保障工人的人身安全。
（3）提高領導效率，優化企業管理。無線通信技術的使用在一定程度上可以實現非現場操控，領導在辦公室就可以通過網絡掌握工作進度，了解工作狀況，及時進行派遣和指揮[2]。應用無線通信技術，煤礦企業可以加強多方面的生產管理及引導，加快提高了領導層次的管理水平，真正實現管理一體化，幫助煤礦企業在生產期間創造更大的經濟效益。
（4）保障作業質量，實現綠色環保。煤礦開采中應用無線通信技術可以方便管理和加強聯絡；應用傳感器技術可以準確探測到礦井內的瓦斯體積分數；利用類似波導的物質進行探測，可以避免礦井內因金屬而產生的導電和繩索冗長等帶來的不便。從安全角度考慮，無線通信技術推廣之后，煤礦開采作業能夠處于一個相對安全穩定的生產環節。
3無線通信技術存在的不足和改進措施
（1）操作不規范，技術不純熟。由于從事煤礦開采的工人通常都是年齡較大、文化程度較低的中年人，對于從人工作業到機械作業的轉變需要一定的適應階段和學習過程，而他們對于電腦技術的操作學習接受能力比較慢，學習不全面，也可能導致操作失誤和延緩工期。因此要對工作人員進行系統、全面的電腦技術培訓，保證無線電通新設備的順暢使用。在操作過程中必須要實施有效的操作流程，從各個角度考慮通信設備的持續運行。
（2）技術發展不完善，通信技術有限制。無線通信技術的發展雖然越發成熟，覆蓋面越來越廣泛，但依然存在著局限性，受到通訊距離、發射功率和工控環境、天氣等各種因素的影響，無線信號會受到不同程度的干擾，從而影響到煤礦開采的進度和管理。鑒于此處，一方面要求國家和政府積極支持和鼓勵無線通信技術的開發和研究，促進無線通信技術的發展；另一方面，煤礦開采要依據工程的實際情況選擇合適先進的通信技術和工具，盡量保證通信質量。
（3）人工無線監控相配合，實現雙管齊下。實時監控對于煤礦開采具有舉足輕重的作用，無線通信技術的使用可以使監控管理更方便，但是也不是萬無一失，不能夠面面俱到，一旦出現網絡故障，監控中斷很容易造成信息的滯留和錯誤。因此，要把人為監控和無線監控兩者結合起來，添漏補缺，保證信息的及時性和有效性[3]。通過對無線通信設備運行的實時監測，可以及時發現通信設備的故障問題，創造良好的無線通信規劃技術。
4煤礦開采技術的革新趨勢
（1）自動操控技術。煤礦企業可以利用計算機創建自動化操控技術，如：美國煤礦開采利用計算機具備的數據采集、處理、決策、貯存、傳輸、通訊、管理等功能，對煤礦開采設備智能化控制[4]。一些倡導環境保護的國家煤礦生產時，利用自動操控技術配備了相應的洗煤工藝，對原始煤礦資源進行全面篩選，選擇適合生產需求的控制技術。
（2）導向鉆井技術。煤礦開采前期需要進行一系列的測量工作，早期傳統的方法是有線測量，增加了煤礦開采區域的勘測難度。導向鉆井技術中引進了無線測量的方法，同時實現了數據信息的無線傳輸，隨鉆測量及導向鉆井技術是煤礦行業技術改革的代表。
（3）智能開采技術。目前，發達國家使用智能開采技術實現了井下智能生產，且利用計算機網絡實現數據的自動化傳輸，一般傳輸速率達104bps,105bps和106bps[5]。智能開采的優秀技術在于分布式傳感器，把傳感器與微處理器組合起來，在通過傳輸線纜把井下數據傳輸給鉆井上控制中心，其信息傳遞流程如圖2所示。
（4）數據挖掘技術。數據挖掘是計算機信息自動處理中常用的技術，其能夠將煤礦企業數據庫資源綜合調配運行，根據產量分析的情況指導現實生產。煤礦企業在生產期間創建了諸多生產模式，不僅方便了企業的油井開采作業，對油井產量分析起到了輔助作用。
5結論
總之，無線通信技術作為新世紀科學發展技術的結晶，其成本低廉、使用方便、覆蓋范圍廣闊等優勢決定了其在重工業領域發展的必然趨勢。作為煤礦企業，在實際生產作業期間要控制好各個環節的生產，同時采用先進的通信技術輔助作業；要結合煤礦開采的具體情況，充分利用無線通信技術的發展優勢，最終實現煤礦開采高效、經濟、可持續發展的目標。
1概述
2004年，伴隨著哈爾濱市煤礦瓦斯信息系統的建立，哈爾濱市所屬煤礦的高瓦斯礦井全部裝備了瓦斯監測子系統，采用四層聯網模式，運用計算機網絡對全市煤礦的瓦斯、通風來實行全方位數字化遠程監控，及時發現和消除事故隱患，這就較好的控制了瓦斯爆炸事故的發生。但是隨著科技發展和進步有線網絡監控在監控領域的弊端逐漸顯現，組網成本高、可擴充性差，受場地限制大等因素束縛礦井層級的監控工作。本文討論無線技術在煤礦監控中的應用，期望進一步優化礦井層級的監控系統方案。2無線技術及可靠性分析
2.1微波技術。
微波技術可分為模擬和數字兩類，目前在國內得到廣泛應用的微波技術是數字微波即多載波正交頻分復用技術。這種技術具有信號質量好，傳輸不受障礙物的影響，延時小的優點，微波擴頻通信一般接入速率為64K~2Mbps，使用頻段為2.4G~2.4835GHz，該頻段屬于工業自由輻射頻段，也是國內目前唯一不需要無委會批準的自由頻段，但是微波傳輸距離有限，系統容量教小，在有限區域內多個終端之間會存在相互干擾，導致信號質量衰損嚴重。同時采用微波技術的無線監控系統是完全開放的，不具備安全性。如果不考慮安全性，在小范圍內無線監控應用中具有明顯的優勢，因此微波監控設備得到了較多的應用。
2.2寬帶無線技術。寬帶無線技術代表了寬帶技術的一種新的不可忽視的發展趨勢，具有建網開通快、維護簡單、用戶較密時成本低等特點，主要有WiF（i802.11b標準）和WiMAX（全球微波互聯接入）兩種。WiFi具有以下優勢：信號半徑可達100米左右，可滿足樓間聯網；傳輸速度快，可達到11Mbps，廠商進入該領域的門檻比較低，廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”，并通過高速線路將因特網接入上述場所，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區域內，即可高速接入因特網。WiFi是目前無線監控中被應用最多的無線技術。
WiMAX具有更遠的傳輸距離，其能夠實現50公里的無線信號傳輸距離，網絡覆蓋面積是3G（TD-SCDMA）發射塔的10倍，只要少數基站建設就能實現全城覆蓋；提供更高速的寬帶接入，能提供的最高接入速度為70M，是3G（TD-SCDMA）所能提供的寬帶速度的30倍；作為一種無線城域網技術，它可以將WiFi熱點連接到互聯網中，也可作為DSL等有線接入方式的無線擴展；提供電信級多媒體通信服務等優勢。
2.3無線移動網絡。
目前國內的無線移動網絡監控主要應用CDMA和基于GSM的GPRS技術，它們的最大優勢就是成本較低，具有較大的覆蓋面，而CDMA由于其傳輸速度相對較快（實際應用中可達到70Kbps，比GPRS的20-30Kbps快得多）。不過，在目前，雖然CDMA的傳輸效果較好，但其覆蓋面沒有GPRS大，依然存在一定的劣勢。基于公網的CDMA/GPRS技術，由于帶寬限制，圖像質量有限，即使采用多路捆綁技術，一般最多也只是達到CIF清晰度,難以勝任處理突發事件的應急處理。
3原理
經過以上分析，決定采用微波載頻技術將工作面的有害氣體濃度通過移動式傳感器實時采集值通過無線方式傳輸到設置在工作面規定位置的監測系統和地面監控中心。
4解決方案
移動式瓦斯傳感器采集瓦斯信號，經過微弱信號放大電路，A/D轉換后由單片機存儲管理其數據。傳感器采用定時輸出、無線發送方式。其優秀電路由檢測橋路、放大電路、單片機、5GHz發射電路組成。該傳感器有兩種供電模式，當裝置放置在采煤機上時由采煤機電源轉換后的直流電源供電；當由礦井工作人員便攜時，則由礦燈電源供電。傳感器將瓦斯信息從采掘點傳輸到礦井回風巷的端頭。在回風巷端頭設有瓦斯監控分站。
監控分站包括電力負荷控制和電子監控電路。監控分站的優秀是嵌入式電路，該嵌入式電路外接5GHz的傳輸模塊，實現無線信號的搜集與處理。當瓦斯超限時能夠發出控制信號，該控制信號控制聲光報警器發出報警信號，也可以控制工作面的供電系統，實施斷電。該電路還能實現電力負荷的監測功能。遍布整個礦井的網絡監控站的信息可以傳到地面中心。地面中心的主要任務是實時顯示各個監控點的瓦斯信息，供礦井調度實施生產指揮與調度。
該方案充分發揮微波無線技術優勢，以單片機技術為載體，具有易實現，低成本，信號穩定，傳輸速度快等特點。本方案系統是可以工作在5GHz頻段上的高速無線以太數字微波（WirelessEthernetBridge），支持點對點（PTP）和點對多點（PTMP）的網絡結構，真正實現高性能、多功能平臺的經濟型方案。可以繼續擴充無線接入以及骨干網連接功能。系統可通過編輯WEB界面進行友好的遠程管理，易于安裝維護。系統擴充后的空中速率高達54Mbps，提供高達26dBm輸出功率。本方案系統可以增加自動設定無線頻率通道，以及天線校準功能和自我診斷能力，可以有效解決無線網絡安裝中最困難的安裝配置問題，使其安裝和維護簡便易行。由于5GHzU-NII/ISM頻段系統是免許可證的頻段，使得本系統具有先進的抗鄰區（inter-cell）互擾能力。本方案系統具有雙向自適應調制能力，能夠在多種調制方法中依次調節無線鏈路質量，不僅優化了頻譜利用率，還解決了既定網絡環境下的信號衰減問題，從而保證了最高的數據吞吐量。
【摘要】
煤炭在能源消費結構中所占的比重最大，然而煤礦井下安全問題仍然是社會關注的重點。伴隨著監控與通信技術的不斷發展，通信及監控技術在煤礦井下安全生產中獲得了廣泛的應用，有利于提高煤礦井下的安全性，而且一些新的監控與通信技術也陸續得到開發與應用。
【關鍵詞】
煤礦井下；安全生產；監控與通信技術；應用
煤炭是我國最主要的能源，而我國又是世界上的產煤大國，產煤量占世界比例已經超過了40%。然而近些年來，我國煤礦安全生產問題較為突出，死亡人數、事故數量等雖然都有所下降，但是與國際上的其他國家相比仍然有較大的差距。因此為了促進煤炭行業健康、可持續的發展，監控與通信技術發揮著不可替代的作用。
1當前監控與通信技術在煤礦井下安全生產的應用
1.1煤礦井下移動通信系統實際上煤礦井下對于移動通信的需求還是存在的，但是在煤礦井下無限傳輸衰減會非常大，發射的功率也會受到一定的限制，基于煤礦井下的這種通信情況，可以設置多基站移動通信系統，根據煤礦井下移動通信網絡狀況以及相關的性能要求，開發和使用在WIFI環境下煤礦井下的移動通信系統。這使得煤礦井下安全生產調度、避險以及搶險救災發揮了巨大的作用。
1.2煤礦井下人員定位系統由于GPS信號沒辦法完全覆蓋煤礦井下的巷道，針對這種情況在基于RSSI技術的基礎上，來對煤礦井下人員進行實時、準確的定位。根據RSSI測距公式：RSSI=A-10nlg（d）（式中：P為當前RSSI；A為主從機1m距離時的RSSI；n：傳播因子，與溫度、濕度等相關；r：當前距離。）具體來說，RSSI技術是通過通信過程來實現的，所以需要主機傳送數據信息到從機，不斷的更新所測的距離。煤礦井下人員的定位系統是避免有外人進入到煤礦井下，在一定程度上能夠實現合理的定員生產；同時也能及時處理煤礦井下安全事故的應急，降低事故發生率；另外還可以為考勤、調度工作提供系統支持，為安全生產提供了有力的保障。
1.3無人值班遠程監控系統為了更好地控制煤礦井下定員，避免較多的人員在煤礦井下人員，從而避免或者減少一些安全事故的損失，研究和開發了無人值班遠程監控系統，這種系統能夠實現對煤礦井下機電硐室、水泵房等進行無需人員值守，直接進行遠程的監控。在工作面有工作人員巡視的情況下，回采巷道的遙控技術也得到了應用，這對于煤礦井下的安全生產活動是非常重要的的，在一定程度上是對傳統監控模式的突破，在遠程的基礎上實現了無人值班，即提高了煤礦生產的效率，又保證了煤礦井下安全生產活動的順利開展。
2監控與通信技術在煤礦井下安全生產的應用發展
（1）基于物聯網的礦用無線通信技術。為了能夠更好地防止假冒機電設備被運用到煤礦安全生產中，為煤礦井下安全生產活動提供穩定有效的物資來源，可以考慮基于物聯網的礦用無線通信技術。要知道在煤礦井下無限傳輸的衰減會較大，而且誒地面物聯網技術的運用難以在煤礦井下得到實現，所以要根據煤礦井下的具體特性，對運用物聯網技術：①對相關的礦用物聯網信息數據進行編碼、輸送和整理；②設計和研究煤礦用車、煤礦機械設備、人員等多個動態目標和靜態目標的管理控制系統；③針對部分工作人員和操作人員，例如瓦斯檢查員、放炮員、水泵操作工等設計人機環閉鎖系統；④關于礦用產品以及其他重大設備設計全程跟蹤系統。伴隨著現代科技和網絡技術的不斷創新，煤礦井下各類各類礦用產品、重大設備都需要借助基于物聯網的礦用無線通信技術來實現，從而提高煤礦井下安全生產的工作效率和質量。
（2）煤礦井下人員準確定位技術。要知道煤礦井下是最易發生安全事故的場所，因此當事故發生時需要對煤礦井下進行定位，及時全面了解人員的狀況，從而正確更好的救援效果。然而GPS全球定位系統是沒辦法覆蓋到煤礦井下的各個巷道，而且當前煤礦井下人員的定位技術仍然采取無線射頻識別技術、漏泄電欖技術等，能夠對煤礦井下人員進行定位，從而更好地監控和管理煤礦井下的人員情況，對于煤礦井下安全生產工作相當重要。不過現行的這些系統還無法做到準確定位，難以滿足災后的相關救援工作。所以，務必要根據煤礦井下各個巷道的具體特點，更加深入的研究煤礦井下定位的網絡狀況以及相關算法，從而開發和研究更加精準的煤礦井下人員定位系統，提高煤礦井下安全生產工作的效率。
（3）煤礦井下生命探測技術。煤礦井下發生安全事故或者險災后，生命探測裝備能夠更快地實施搶險救災，提高了搜救的進度，從而盡可能地減少人員的傷亡率。煤礦井下的環境和條件較為復雜，一些關鍵的技術沒辦法在煤礦井下應用。為了能夠更好地應對煤礦井下的特殊環境，需要開發和研究煤礦井下相關的生命搜救技術與定位技術。這種技術能夠盡可能地穿透煤礦巖層，更好地了解和掌握煤礦井下人員的生命狀況，通過生命探測技術，能夠最大程度地降低煤礦井下事故傷亡率，真正地為煤礦井下安全生產提供人身保障。
（4）傳感器全方位分布技術。為了能夠對煤礦井下瓦斯濃度進行實時的檢測，防止因為瓦斯濃度超標而引起的重大事故。需要在煤礦井下分布大量的傳感器，這些針對瓦斯濃度檢測的傳感器并不會增多資金投入，反而分擔了系統的工作量。所以在實際的系統運用中，可以依據煤礦井下煤礦采掘位置、通風狀況、巷道風速、瓦斯分布和變化具體狀況等，來設計和安置傳感器的位置，主要考慮是否有吊掛位置、斷電的具體濃度、警報臨界值、復電的濃度等等，從而實現傳感器全方位分布，確保煤礦井下工作的安全性，促使煤礦井下安全生產工作的順利開展。
3結束語
實際上煤礦井下監控與通信技術是煤礦井下安全生產工作順利開展的關鍵保障，在進行煤礦井下作業時，應當合理運用監控與通信技術，減少一些煤礦井下人員，避免不必要的安全事故發生。只有合理的應用監控與通信技術，使其在搶險救災、事故調查、環境與條件監管方面發揮最大的效用。
作者：岑龍 單位：山西高河能源有限公司
