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摘要：主要分析地下礦井通信技術的特點，介紹幾種常見的地下礦井通訊技術，并詳細探討WIFI無線網絡在礦井中的具體應用。

關鍵詞：地下礦井；通訊技術；無線通訊網絡

引言

由于煤礦開采的環境十分復雜，煤礦開采過程中遇到瓦斯泄露、突水、冒頂等現象，很容易導致安全事故，嚴重威脅到煤礦工人的生命安全。因此，為了確保煤礦生產的安全性，礦井一般安裝了監控系統和傳感設備，及時掌握地下礦井作業人員的位置。然而傳統的定位系統無法實現對井下作業人員精確定位，所以無法確保井下作業人員的安全。將現代通信技術應用于地下礦井的開采過程中，可以實現對井下作業人員精確定位，通過通信設備及時將礦井人員的位置信息和煤礦運行數據信息發送到礦井管理中心，管理中心和地下礦井人員隨時保持聯系，一旦發生異常情況，立即通知地下礦井人員進行撤離，確保地下礦井人員的生命安全。因此，通信技術在地下礦井廣泛應用。

1地下礦井移動通信系統特點

地下礦井的工作環境復雜，普通的公共通訊系統已經無法滿足地下礦井的通信環境要求。因此，地下礦井移動通信系統具有自身特點[1]。

1.1具備防爆功能

由于地下礦井生產過程中會產生大量的瓦斯、甲烷等易燃易爆的氣體，通信設備在運行過程中如果遇到甲烷或者瓦斯很容易發生爆炸現象。所以通信設備必須具備防爆功能，這樣才能保證通信設備正常運行。

1.2發射功率小

由于地下礦山的通訊設備長期運行，設備溫度不斷提高，如果超過了設備溫度限值，則可能導致高溫爆炸或者起火等現象。為了避免通信設備運行過程中出現爆炸現象，盡量選擇功率比較小的設備。一般設備功率不能超過25W。

1.3抗干擾能力比較強

地下礦井生產過程中需要生產設備、電氣設備、探測設備等一系列與礦井生產相關的設備，這些設備在運行過程中對通信系統造成一定的困擾，比如電力設備運行過程中，可能產生電力磁場，從而影響到通信系統的發射頻率。同時，由于地下礦井的空間比較狹窄，需要大量的挖掘設備、探測設備，為了避免電磁干擾，所以通信設備必須具備一定的抗干擾能力[2]。

1.4抗故障性能好

我國地下礦井生產已經進入深井作業，礦井生產過程中，很容易出現粉塵、瓦斯、突水等現象，所以設備運行過程中很容易出現故障。一旦設備出現故障，可能影響到通信系統的正常運行。因此，地下礦井必須具備一定的抗故障能力，一旦通信系統出現故障，自身必須具備一定的愈合能力，確保整個通信系統正常運行。

2地下礦井通訊技術

我國地下礦山通訊技術從最開始的特定生產部門向全礦轉變，從單一的語音功能到現在的語音、視頻、數據通往傳輸的綜合通信系統，從固定的有線通訊網絡向無線綜合通訊網絡轉變。當前地下礦井通訊技術主要有漏泄通訊、有線通訊、無線通訊系統以及網絡電話四種。

2.1漏泄通訊

漏泄通訊是無線通訊最早的雛形，它主要由傳輸設備、移動設備、通信基站構成，這種通訊系統采用泄露電纜傳輸通訊信號，并覆蓋到礦井所有的巷道。泄露電纜指在稀疏編織的同軸管外導體上開挖一系列的槽空或者縫隙，通信基站發射的無線信號一邊沿著電纜進行傳輸，另外一邊向周圍人泄露，讓礦井工作人員可以用特定的移動通信設備接收信號并進行通話[3]。

2.2有線通訊

礦井最早使用的通訊方式是有線通訊，有線通訊指利用電力電纜或者通信電纜進行通訊，由于地下礦井地質條件復雜，地下水比較豐富，區域電纜很容易受到損耗，發生腐蝕、損壞現象，信號質量不是很穩定。

2.3井下無線通信系統

無線通信系統是目前井下礦山使用最廣泛的通訊系統，該系統主要由信號傳輸設備、傳輸基站、供電設備、控制設備、移動終端等構成。其中通信基站作為信號傳輸終端，采集移動終端的數據信息并將信息進行編碼傳輸。交換機和控制器通過電力光纜通信信息傳輸到地面交換機；供電設備主要為通信系統提供電源。為了確保通信安全，所有礦井的電源系統使用空氣開關，便于井下電源檢修。通訊系統采用蜂窩式組網方式，以通信基站作為覆蓋點，周圍多個基站共同組成一個通信網絡系統。井下無線通訊系統具有以下特點：第一，無線通信系統結構復雜、基站基數比較大、成本比較高，一般適合大型礦山。第二，無線通信系統使用蜂窩式組網，適合巷道分布比較復雜的礦山。第三，無線通信系統施工比較復雜，對維修管理要求比較高。第四，電子元件很容易腐蝕，線路容易被掛斷。這種無線通信系統有利于礦山作業，員工不需要從巷道出來跑到幾百米外的地方打電話，也不會因為通信系統不便利，導致礦難發生以后無法及時救援[4]。

3WIFI通訊技術在礦井通信系統中的應用

隨著無線通信技術的快速發展，為了滿足智能手機、移動終端網絡需求，無線WI-FI技術快速發展，WI-FI是一種可以允許電子設備連接到一個無線局域網的技術，一般使用2.4GUHF或者5GSHFISM射頻頻段，它通過無線電波進行聯網，這種無線通信技術部需要布線、傳輸速度快、組網方便，是當下使用最廣的一種無線網絡傳輸技術，將其應用在礦山生產中，可以滿足礦區移動辦公需求[5]。

3.1礦區無線局域網設置

某礦區需要在全礦區范圍覆蓋移動通訊網絡，因此分別在監控中心、礦場、沙泵站3個地方安裝了3個網橋，這三個網橋通過光纖接入到中心機房的交換機上，監控中心的交換機通過路由器和因特網鏈接，所有的辦公設備通過監控中心的交換機鏈接IPPBX語音網關，礦區的程控交換機和中國電信公用數字交換網連接。通過這些硬件設備，可以實現全礦區范圍內WIFI語音通信要求，通過無線局域網就可以實現VOIP的功能，不需要支付其他的語音通信費用，就可以實現語音通話，從而節省了整個礦區的通訊費用。

3.2井下定位跟蹤系統

由于礦區的生產環境比較惡劣，為了確保礦井工作人員的生命安全，需要對礦區的工作人員進行精確定位。將WIFI網絡結合GPS全球衛生定位系統和傳感技術，在每一個礦井作業人員身上安裝接收器，定位跟蹤系統根據煤礦工人的工作場地自動定位，并實時對工作環境進行監視、控制，一旦出現異常情況，定位跟蹤系統立即發出警報，礦井及時安排工作人員和設備進行撤離，從而確保煤礦生產安全[6]。

3.3智能化控制系統

隨著現代采礦業的發展，將煤礦通信系統引入PWM和MCU等技術，將物聯網、控制器、傳感器、紅外線、感應器等應用到煤礦監控系統，可以實現對煤礦的生產過程進行實時監控，了解煤礦生產過程中的溫度、濕度、二氧化碳濃度、瓦斯濃度等參數。監控系統將采集到的數據信息傳遞到煤礦監控系統，地面監控中心的工作人員通過手機、電腦等移動客戶端就可以了解礦井生產情況，并通過移動端進行遠程操作控制，及時調整礦井溫度、濕度，降低通信設備運行溫度，防止通信設備因為溫度導致起火或者爆炸等現象。

4結語

安全是采礦企業的生命線，地下礦井作業過程中，必須采取有效的措施，確保礦井生產安全。當前，大量先進技術和設備廣泛應用在礦區生產過程，極大提高了采礦工作效率。但是與此同時，井下作業環境越來越復雜，對通信質量要求更高。因此，必須結合實際情況，選擇合適的通訊網絡[7]。

參考文獻

[1]顧登賢.地下礦山通訊技術分析及其應用研究[J].通訊世界，2015（15）：2-3.

[2]陳在明.礦山電子設備及數據通訊的防雷措施[J].信息化建設，2015（12）：214-216.

[3]吳佰俠.基于WIFI通信技術的地下礦山生產調度系統設計[J].科技風，2015（16）：61-62.

[4]賈安民，黃壽元.GPRS無線通訊技術在礦井通風監控系統的應用[J].現代礦業，2016（11）：211-213.

[5]景占杰.地下礦山智能化采掘基礎系統的規劃設計[D].西安：西安電子科技大學，2014.

[6]楊旭，余學祥，張迎偉，等.煤礦開采沉陷自動化監測系統設計與實現[J].測繪工程，2015（9）：39-43.

[7]胡東濤.基于物聯網的非煤地下礦山安全監測預警決策平臺研究[D].武漢：武漢理工大學，2014.

作者：肖雄 單位：中煤科工集團重慶研究院有限公司