無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)在煤礦通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

魏雷雷

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033000）

我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的迅速提高，使得我國(guó)社會(huì)中對(duì)于能源資源的需求在迅速增加，煤炭是我國(guó)重要的能源資源之一，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中起到不可替代的作用。但是，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采工作中，存在一定的難度，需求量的加大使得煤礦開(kāi)采面臨著更加嚴(yán)峻復(fù)雜的工作環(huán)境。在煤礦開(kāi)采生產(chǎn)工作中，煤礦通信系統(tǒng)十分關(guān)鍵，其能夠保證煤礦井下生產(chǎn)開(kāi)采工作的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)于保護(hù)工作人員的安全有著至關(guān)重要的作用。因此，文章對(duì)無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)在煤礦通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，對(duì)于提高煤礦開(kāi)采效率，保障煤礦生產(chǎn)人員生命安全，有著重要的意義與現(xiàn)實(shí)的價(jià)值。

1 無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)概述

在煤礦通信系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先需要充分地了解和認(rèn)知無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)，只有在了解無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)后，才能夠進(jìn)一步對(duì)其在煤礦通信系統(tǒng)中應(yīng)用進(jìn)行全方位綜合分析。無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信規(guī)范，其英文全稱(chēng)為Ethernet Technology。以太網(wǎng)在沖突檢測(cè)和載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)中得到廣泛應(yīng)用，其在多種不同規(guī)格與類(lèi)型的電線(xiàn)上傳輸速率可以達(dá)到10Mb/s以上。無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)最早起源于1971 年，其是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)基礎(chǔ)上演變而來(lái)，兼具以太網(wǎng)的各種優(yōu)勢(shì)，且可以不使用電線(xiàn)電纜，進(jìn)而有效提高其使用效率。無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)在具體運(yùn)行階段采用了IEEE802.11協(xié)議，其主要是由 802.11a、802.11b、802.11g 以及 802.11n 等部分組合而成，在日常使用中即表現(xiàn)為常用的b/g/n網(wǎng)絡(luò)信號(hào)類(lèi)型。無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)工作的頻段為2400MHz 以及5800MHz，這兩個(gè)頻段為開(kāi)放的ISM頻段，包含著正交頻分復(fù)用技術(shù)、直序列擴(kuò)頻技術(shù)、頻道聚合技術(shù)以及智能天線(xiàn)技術(shù)。無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是有線(xiàn)以太網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)拓展形式，其相較于有線(xiàn)以太網(wǎng)，有著低成本、高帶寬、靈活便捷、抗干擾性能強(qiáng)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化程度高等一系列的優(yōu)勢(shì)。無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)在不同傳輸協(xié)議下的傳輸速率也不同，802.11b 能夠達(dá)到每秒5Mb，802.11g 可以達(dá)到20Mb/s，而802.11n 最快可以達(dá)到250Mb/s，以確保視頻、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等業(yè)務(wù)的有效傳輸。

如今，在我國(guó)無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在社會(huì)諸多行業(yè)領(lǐng)域和人們的生活中應(yīng)用，極大地便捷了人們的生活，提高了生活品質(zhì)，也帶動(dòng)了應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展。諸如移動(dòng)終端，包括手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦等，以及區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和通信商網(wǎng)絡(luò)等，都實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)的接入。

2 常用煤礦井下無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，有線(xiàn)通信系統(tǒng)在煤礦井下得到了廣泛應(yīng)用，最常見(jiàn)的是煤礦井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)等，上述系統(tǒng)的載體主要是電纜或是光纜，僅有語(yǔ)音通信等少部分領(lǐng)域系統(tǒng)采用無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)通信。因此，當(dāng)前我國(guó)煤礦井下通信系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)通信系統(tǒng)并未得到廣泛應(yīng)用。

通常情況下，煤礦井下無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)涵蓋了透地通信系統(tǒng)、感應(yīng)通信系統(tǒng)、漏泄通信系統(tǒng)、大靈通通信系統(tǒng)和小靈通通信系統(tǒng)等。其中透地通信系統(tǒng)、感應(yīng)通信系統(tǒng)、漏泄通信系統(tǒng)在具體使用階段存在多方面的缺陷與不足，且具有較差的可靠性，在煤礦生產(chǎn)階段極易受電磁干擾，因此應(yīng)用范圍受到限制。小靈通通信系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)PHS 無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上演變而來(lái)，其可以為煤礦井下和地面工作人員提供必要的語(yǔ)音交流和溝通業(yè)務(wù)；大靈通通信系統(tǒng)則是在小靈通通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)，其采用了CDMA2000技術(shù)，在450MHz的頻率上進(jìn)行工作，能夠有效解決小靈通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的缺陷和不足，具備良好的移動(dòng)便攜性以及較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，同時(shí)有著通信信號(hào)穩(wěn)定、通話(huà)清晰度高、支持無(wú)線(xiàn)高速分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，然而大靈通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化較差，抵抗災(zāi)變能力弱，且現(xiàn)有功能相對(duì)比較單一，因此應(yīng)用受到限制。

在對(duì)當(dāng)前我國(guó)常用煤礦井下無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)進(jìn)行分析研究時(shí)，需要關(guān)注和重視無(wú)線(xiàn)頻率，無(wú)線(xiàn)頻率是不容忽視的一個(gè)重要因素，其對(duì)于無(wú)線(xiàn)電波的傳輸有著極為關(guān)鍵和巨大的影響。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，無(wú)線(xiàn)電波有著不同的獨(dú)特的頻率與衰減特性。在煤礦井下巷道中，無(wú)線(xiàn)電波的傳輸頻率若是保持在0～800MHz 時(shí)，其衰減率高，衰減情況嚴(yán)重，而隨著頻率的升高，會(huì)導(dǎo)致其傾斜損耗增加，然而由于巷道壁而產(chǎn)生的損耗會(huì)減少，在1000～3000MHz總損耗會(huì)呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)。

3 煤礦通信系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 煤礦通信系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)的意義價(jià)值

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)煤炭需求量不斷增加，在這一背景下，我國(guó)煤礦生產(chǎn)開(kāi)采的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，煤礦開(kāi)采生產(chǎn)的環(huán)境也愈發(fā)的嚴(yán)峻和復(fù)雜，為煤礦生產(chǎn)開(kāi)采相關(guān)工作的工作安全帶來(lái)了嚴(yán)重的隱患和威脅。我國(guó)每年都會(huì)發(fā)生煤礦災(zāi)害和安全事故，這與煤礦無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的不完善有著直接的關(guān)系。雖然我國(guó)煤炭通信系統(tǒng)在不斷創(chuàng)新完善發(fā)展，但是不可否認(rèn)的是，當(dāng)前我國(guó)煤礦通信系統(tǒng)中還存在著較多的問(wèn)題，無(wú)法有效地保障煤炭通信水平，不能確保煤礦井下工作人員的生命安全。

為了使上述問(wèn)題得到有效避免和解決，則需要對(duì)傳統(tǒng)的有線(xiàn)煤礦通信系統(tǒng)進(jìn)行改變，在煤礦通信系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)，有著諸多的優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)和意義價(jià)值。首先，在煤礦通信系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)可以有效解決現(xiàn)有煤礦通信系統(tǒng)中常見(jiàn)的缺陷和不足，提高通信質(zhì)量水平。傳統(tǒng)的煤礦通信系統(tǒng)采用有線(xiàn)傳輸方式，一旦在煤礦開(kāi)采工作中電線(xiàn)電纜遭遇阻礙，就會(huì)影響到通信效果，而無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)則不會(huì)受到此情況影響，因此能夠保持較高的通信質(zhì)量效果。其次，無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)的高效傳輸保證了整體煤礦生產(chǎn)開(kāi)采的高效率，從而提高了煤礦生產(chǎn)開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。最后，無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)的高質(zhì)高效的通信服務(wù)，能夠有效地保障煤礦井下生產(chǎn)工作人員的生命安全，提高煤礦生產(chǎn)工作的安全性。

3.2 應(yīng)急通信系統(tǒng)

由于煤礦開(kāi)采環(huán)境比較特殊，具有比較高的危險(xiǎn)性，無(wú)形之中增加了煤礦井下安全事故的發(fā)生率。為了使上述問(wèn)題得到有效解決，并避免問(wèn)題的擴(kuò)大化，則需要構(gòu)建穩(wěn)定暢通的通信系統(tǒng)，其既可以確保災(zāi)害或緊急情況的有效處理，而且還可以確保基礎(chǔ)性救援工作的順利進(jìn)行。在煤礦井下生產(chǎn)階段，要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)構(gòu)建應(yīng)急通信系統(tǒng)，提高煤礦開(kāi)采效率的同時(shí)，確保其安全性。我國(guó)煤礦應(yīng)急通信系統(tǒng)常見(jiàn)技術(shù)為有線(xiàn)通信技術(shù)和大靈通無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，它們對(duì)地面設(shè)備依賴(lài)性較高，但是當(dāng)井下緊急情況或?yàn)?zāi)害發(fā)生時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)路斷開(kāi)的情況問(wèn)題，難以保證通信效果。而應(yīng)用以太網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，能夠顯著提高應(yīng)急通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即使在災(zāi)害或是緊急情況發(fā)生地面設(shè)備失去聯(lián)系時(shí)，也能夠保證終端與主系統(tǒng)之間的暢通，提升通信服務(wù)質(zhì)量水平，為后續(xù)救援工作的開(kāi)展提供有力保障。

3.3 人員定位系統(tǒng)

RFID 技術(shù)是煤礦人員定位系統(tǒng)中比較常用的技術(shù)，其一般是在獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)中運(yùn)行。如今，隨著無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新，普及應(yīng)用在社會(huì)諸多行業(yè)領(lǐng)域的背景下，傳統(tǒng)的RFID技術(shù)將會(huì)逐漸被淘汰。在煤礦人員定位工作中，無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化高、能夠在諸如視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的共同使用時(shí)應(yīng)用同一無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)平臺(tái)，無(wú)需再次建設(shè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)能夠提高人員定位精度，因此有著更好的應(yīng)用效果。

3.4 移動(dòng)通信系統(tǒng)

我國(guó)煤礦通信系統(tǒng)中的移動(dòng)通信系統(tǒng)從2007年開(kāi)始逐漸應(yīng)用無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)，現(xiàn)階段我國(guó)應(yīng)用相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)建立了數(shù)十套不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸與移動(dòng)通信系統(tǒng)。而隨著無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與創(chuàng)新，以往無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)在煤礦通信移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用中存在的諸如通信質(zhì)量差、信號(hào)穩(wěn)定性不佳等問(wèn)題也獲得了一定程度的解決。當(dāng)前將無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到煤礦移動(dòng)通信系統(tǒng)中不僅可以確保融合調(diào)度通信技術(shù)與無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)的有效融合，而且還可以顯著提高移動(dòng)通信系統(tǒng)整體工作運(yùn)行的質(zhì)量與效果。

3.5 煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)

如今，自動(dòng)化技術(shù)屬于新型科學(xué)技術(shù)，其在煤礦生產(chǎn)開(kāi)采中的應(yīng)用，顯著地提高了煤礦生產(chǎn)開(kāi)采工作的效率，降低了人力物力資源成本，也減少了人工勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了煤礦開(kāi)采事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，提高了煤礦生產(chǎn)工作的安全性。而隨著煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)可以確保煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)的安全、高效進(jìn)行。煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)有著較多的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)的種類(lèi)豐富、數(shù)量較多，傳統(tǒng)的通信技術(shù)與系統(tǒng)已經(jīng)難以滿(mǎn)足煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的通信需要，進(jìn)而導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)開(kāi)采效率大打折扣，不利于煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，進(jìn)而增大煤礦生產(chǎn)開(kāi)采人員的工作安全風(fēng)險(xiǎn)。而無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著地降低電纜電線(xiàn)對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的約束和制約，有效提高煤礦開(kāi)采效率，同時(shí)還可以提高自動(dòng)化系統(tǒng)通信水平，提高煤礦生產(chǎn)開(kāi)采工作的安全性和可靠性。

3.6 風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在進(jìn)行煤礦開(kāi)采階段，對(duì)安全生產(chǎn)提出了較高要求。由于煤礦開(kāi)展環(huán)境比較復(fù)雜，安全隱患較多，因此在煤礦生產(chǎn)開(kāi)采工作前和實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中，需要對(duì)煤礦開(kāi)采中的潛在風(fēng)險(xiǎn)給予全面實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，以此來(lái)預(yù)防煤礦安全事故的發(fā)生。通常情況下，煤礦井下風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要借助一氧化碳傳感器探頭，進(jìn)行有害物質(zhì)濃度檢測(cè)，若濃度抄表，則會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)前大部分的傳感器探頭采用有線(xiàn)傳輸方式，一旦煤礦井下出現(xiàn)斷電問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，無(wú)法提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)。而應(yīng)用無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)，則能夠在近乎所有條件下保證煤礦井下風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)，保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠及時(shí)上傳，有效保障井下煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在煤礦通信系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)有著諸多的優(yōu)勢(shì)，此時(shí)通過(guò)對(duì)無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)的科學(xué)、合理應(yīng)用，不僅可以保障煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，而且還可以確保煤礦開(kāi)采人員的生命安全。文章對(duì)此進(jìn)行分析，對(duì)無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)進(jìn)行概述，并分析闡述了其在煤礦通信系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)采取有效措施給予解決，以此來(lái)提高煤礦開(kāi)采效率。