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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