10年 矿井无线通信系统研究与发展
矿井无线通信系统现状与发展趋势
矿井无线通信系统现状与发展趋势发布时间：2022-10-10T06:09:30.455Z 来源：《城镇建设》2022年第10期5月作者：王志[导读] 在矿井工程中，无线通信系统是非常重要的一项内容王志陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿陕西省合阳县715300摘要：在矿井工程中，无线通信系统是非常重要的一项内容。
目前，现阶段无线通信已经取代有线通信成为煤矿井下通信的主要技术，无线通信系统的有效构建，可在优化矿井集群调度管理的同时，为井下作业安全提供保障。
文章首先分析了无线通信技术内涵以及智能矿井对无线通信系统的需求，其次探讨了煤矿井下无线通信技术应用限制，最后就无线通信技术在数字化中应用优化措施以及矿井无线通信系统展望进行研究，以供参考。
关键词：智能矿井；无线通信；5G引言地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产造成损失、对环境造成破坏的地质作用或地质现象。
1无线通信技术内涵无线通信技术是数字化时代到来后产生的一种新型的通信方式，其主要依靠电波信号在自由空间中传播的特性来进行信息的交换。
随着近几年来时代的进步和发展，信息通信领域发生了一系列的改革和创新，其中无线通信技术就是发展的最快且应用最广的一门技术。
无线通信可以在移动中实现，被称之为移动通信，而二者则合称为无线移动通信。
2智能矿井对无线通信系统的需求要实现全面感知，就离不开对环境和设备的监测感知，就会有大量传感器接入，传统的有线接入技术难以实现，会导致建设成本巨大、维护困难、网络可靠性差等问题；要实现工作面无人或少人化作业，就要实现采煤机自主运行或对采煤机的远程控制，其中涉及移动视频和控制信号的高可靠、低时延无线传输；要实现自动驾驶、设备间协同控制等，就要实现精确定位。
归结起来，智能矿井对无线通信系统的需求主要体现在以下方面：（1）大带宽需求。
满足移动视频监控、虚拟矿山构建、多媒体调度等大数据传输需求。
（2）低时延、高可靠需求。
浅谈无线通信系统在矿井中的方案
浅谈无线通信系统在矿井中的方案1 矿用无线通信系统介绍1.1 系统构成系统由IP交换机、光纤交换机、矿用环网接入器、矿用DSL接口、矿用基站、矿用本安手机及其它配套设备所组成。
系统按实际使用要求，通过增加或减少基站的数量，改变无线覆盖范围，可实现大区域或小区域的无线通信。
1.2 系统特点系统可与矿井安全监控系统等共用井下工业以太环网，无需额外建设专用的语音传输线路，可减少线路建设资金的投入；系统通信设备采用标准TCP/IP协议，具有远程WEB管理功能；无线速率可达54 M，可实现语音数据图像的综合传输；可实现井上井下通讯一体化、有线无线一体化、调度通讯行政通讯一体化，用户井上井下漫游；无线Mesh级联技术，可满足特殊区域的应用；组网灵活；覆盖方便；采用开放的WiFi协议；无线基站、手机等设备均采用本安型设计；WIFI单模、WIFI+GSM双模双待等多款手机终端可选；系统可通过网关设备与调度系统或公共电话网络无缝连接。
2 系统主要功能2.1 调度功能单键直呼用户；强接用户；强拆用户；强插用户；用户、中继保留，系统具有电脑话务员功能；会议功能；热线、夜服功能；会议成员随时设定，并且具有掉电保护功能。
2.2 交换机互联功能无线通信系统具有模拟中继和数字中继两种方式与其它交换机相连的功能。
模拟中继标配8路，可根据实际需要通过增加模拟中继板的方式增加模拟中继数量；数字中继16路。
数字中继可采用七号信令、中国一号信令或ISDN-PRI信令与其它交换机互联互通。
2.3 井下电话扩展功能系统内部的调度中继功能单元可直接接IP电话，或者通过将矿用电话网络接入器挂到井下环网上，扩展出本安电话终端。
此功能提供了方便、经济的方式来扩容井下电话的容量。
2.4 调度台功能调度系统是一种特殊的PBX系统，广泛应用于各种生产企业中。
除具备一般PBX系统的功能外，调度系统不同于一般PBX系统的地方在于其拥有调度这种类型的用户。
调度用户不同于普通用户的地方在于其可以实现一些特殊的呼叫处理以及可以对普通用户和中继进行监控。
矿用无线通信系统两种解决方案分析
矿用无线通信系统两种解决方案分析思绪在键盘上跳跃，关于矿用无线通信系统的解决方案，仿佛一幅幅画面在脑海中浮现。
下面，我就来为大家详细分析两种主流的解决方案。
是基于Wi-Fi技术的矿用无线通信系统。
想象一下，在深邃的矿井中，Wi-Fi信号如同一条无形的纽带，将地面与地下连接起来。
这种方案的优势在于，Wi-Fi技术已经非常成熟，设备成本相对较低，而且覆盖范围广，可以满足矿井内各种通信需求。
一、Wi-Fi技术矿用无线通信系统1.优势分析（1）成熟技术：Wi-Fi技术在民用领域已经广泛应用，设备和技术都非常成熟，为矿用无线通信提供了稳定的技术保障。
（2）成本较低：相较于其他无线通信技术，Wi-Fi设备的成本较低，有利于降低矿用通信系统的投资成本。
（3）覆盖范围广：Wi-Fi信号具有较强的穿透力，可以在矿井内实现较广泛的覆盖范围，满足各种通信需求。
2.劣势分析（1）信号干扰：在矿井内，由于环境复杂，Wi-Fi信号容易受到干扰，影响通信质量。
（2）安全隐患：Wi-Fi信号易被非法接入，存在一定的安全隐患。
我们来分析第二种方案，基于LoRa技术的矿用无线通信系统。
LoRa技术是一种低功耗、远距离的无线通信技术，其优势在于信号传输距离远，抗干扰能力强，非常适合矿井这种复杂环境。
二、LoRa技术矿用无线通信系统1.优势分析（2）抗干扰能力强：LoRa技术采用独特的调制方式，具有较强的抗干扰能力，适合矿井这种复杂环境。
（3）低功耗：LoRa设备功耗较低，有利于降低矿井通信系统的能耗。
2.劣势分析（1）成本较高：相较于Wi-Fi技术，LoRa设备的成本较高，投资成本较大。
（2）技术普及程度较低：LoRa技术在民用领域普及程度较低，相关设备和技术支持相对较少。
在分析完两种方案后，我们来对比一下它们的性能。
从传输距离来看，LoRa技术的优势更为明显。
在矿井这种复杂环境下，信号传输距离远意味着可以减少通信设备的布置，降低系统投资成本。
矿井无线通信系统研究与发展
理等 问题 。Ｊ 一 ．Ｂ ａｄｉ 研究 了基 于 ８２ １ 技 术 的矿井 无线 局域 网络 架构 和视频 传输 方法 ， ． Ｊ ｅｕｏ ｎ等 ０ ． １ 并对 矿
井移动设备的语音、 视频和数据等多媒体信息传输进行了相关实验 ， 提出采用基于 Ｉｕ— Ｔ Ｔ的 Ｈ ２Ｌ标准 ．６ 的低复杂度编码算法 ， 实现了保证多媒体实时控制和传输的 Ｑ Ｓ结构 ， ｏ 为提高矿井 网络通信质量提供了
第３ 卷 第４ ０ 期
２１ ０ ０年 ７， Ｅ ｌ
西 安
科 技
大 学 学 报
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ４ １３ ．
Ｊ Ｒ ＡＬ ＯＦＸＩ ＮＩ ＥＲ ＩＹ Ｃ Ｅ Ｃ Ｄ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｙ ＯＵ Ｎ ＡＮ Ｕ Ｖ ＳＴ ＯＦ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ ＡＮ Ｔ Ｃ Ｏ ＯＧ
移动 自组织和 自 恢复路 由算法 、 Ｊ无线传感器 网络理论及其协议算法 、 无线 网络接入及其信道复用算 法 等。２０ 年 ， ０ ４ 新一代全矿井无线信息系统理论与关键技术引起业界关注 ， 中将先进的无线通信、 Ｊ其 无线网络和光纤通信技术相结合 ， 实现新一代全矿井无线信息系统的长远 目标， 为矿井无线通信技术与 装备研发打下 了基础。但在现阶段矿井技术条件下 ， 实现全矿井无线信息系统还不太现实 ， 特别是面临 矿方现有通信基础设施综合利用和投资保护考虑、 矿井无线设备持续供电以及瓦斯等本质安全和防爆处
煤矿井下无线通信技术的现状与发展
煤矿井下无线通信技术的现状与发展摘要：随着地面通信技术的突飞猛进,煤矿井下无线通信的技术也在不断发展。
各个时期的井下无线通信技术为煤矿的安全生产和现代化管理作出了不同的贡献。
井下无线通信的发展经历了动力线载波通信、中频通信、漏泄通信、超低频透地通信等,至今已发展成为无线移动通信网络系统。
鉴于此，本文主要分析探讨了煤矿井下无线通信技术的现状与发展情况，以供参阅。
关键词：煤矿井下；无线通信技术；现状；发展引言由于煤矿作业的危险系数较大，安全事故频繁，给国家造成了巨大的经济损失和不利的政治影响。
因此，我国早在“十三五”规划当中就明确提出要加大对煤矿产业的创新改造力度，提高对煤矿灾害的预防控制水平，切实保护人们的生命安全和财产安全，促进煤矿产业健康发展，提高矿井作业的效率与安全性。
由此，煤矿安全生产的要求再一次被提到了新的高度，尤其是矿井作业安全更是受到国家的高度重视。
而其中应急通信保障是最重要的内容之一。
1煤矿井下无线通信技术的现状1.1WiFi无线通信技术WiFi无线通信技术采用OFDM正交频分复用技术，其优势在于具有较高的数据带宽，低廉的设备成本，同时使用2.4GHz的公共频段，不需要复杂的审批手续。
但WiFi技术不属于国际电信联盟ITU规定的移动语音通信标准，不具备规模组网通信的理论基础与技术标准，其定位就是短距异步宽带数据无线接入。
由于WiFi采用的是短码扩频技术，只适合视距无遮挡点对点直线通信，而对矿井这种遮挡严重，多径反射剧烈，场强衰落快速变化的现场，将直接导致WiFi的通信距离大大缩短。
WiFi通信技术所使用的通信体制、占用带宽、调制方式与目前煤矿井下人员定位系统的RFID和ZigBee完全相同或近似，使得系统之间会产生严重的电磁干扰，严重的还会使系统瘫痪。
1.2射频识别技术射频识别技术是通过射频芯片进行双向通信，不用接触便可进行数据交换的技术。
这项技术一般使用在人员定位系统中，主要由读写器和识别卡两部分组成，读写器安装在巷道、作业面的交叉道口并与分站相连，矿工按照要求佩戴识别卡，识别卡内存入独一无二的身份编码。
矿山煤矿行业井下4G通信系统现状
煤矿井下4G无线通信现状1.煤矿井下无线通信系统的应用及发展趋势1.1概述煤矿井下环境属于危险的瓦斯富集的环境，井下无线通讯系统也必须做防爆处理。
煤矿井下的无线通信系统设备经过防爆处理，到国家指定的检测中心检测合格后，由国家相关部门下发该产品的煤矿安全标志。
产品具备了煤矿安全标志和防爆证书，才具备了下井应用的基本条件。
说明达到了防爆要求和基本功能达到要求。
井下无线通讯系统达到下井要求，还远远不够。
达到商品化销售的煤矿井下无线通讯系统，还必须具备工业品生产许可证。
这是国家质量监督局根据国家要求，对高危行业产品实行的专项管理。
具备了煤矿安标和防爆证书的产品还要到国家规定的质量技术监督局的相关部门进行质量检验，合格后，国家下发工业品生产许可证书。
这样，具备了上面条件的产品才能进行销售、安装施工和煤矿井下应用。
煤矿井下通讯最早是使用有线电话系统。
也就是，把地面的电话系统经过防爆处理后，安装到井下。
这样井下的电话就是防爆电话机，连接线是防爆通讯电缆。
这种电话虽然起到通讯的作用，但是很不方便。
固定电话，固定使用，起不到随时调度的灵活性。
这种情况下产生了无线通信系统的要求。
随着地面无线通讯系统的应用，井下防爆无线通信系统的应用也逐渐有了市场。
其实严格来说无线系统属于国民大众都了解的应用，所以感觉上觉得很简单就是服务器+基站，其实无线通信是有技术含量的并且含量还很高，真的不是随便一些小的科研室攒个服务器就可以称之为3G无线通信系统或者4G无线通信系统。
2.1煤矿无线通信系统分类煤矿井下无线通信发展分为：煤矿漏泄通讯、煤矿井下小灵通、煤矿WIFI无线通讯系统。
煤矿井下3G无线通讯系统，又分为：矿用TD-CDMA系统、矿用TD+WIFI系统和矿用W-CDMA系统。
煤矿井下4G无线通讯系统，又分为：矿用FDD-LTE和TD-LTE。
1.煤矿井下泄漏通讯：煤矿井下漏泄移动通信系统是利用漏泄电缆径向辆射特性和双向中继放大技术，实现无线电波在屏蔽空间和井下巷道的双向远距离传输。
10年 Mesh技术在矿井无线通信系统中的应用研究
第 38 卷 2010 年第 22 期本栏目编辑李文民企业信息化67 Mesh 技术在矿井无线通信系统中的应用研究*周学华1 吴 君21河南煤业化工集团鹤煤公司十矿机运科 河南鹤壁 4580002河南理工大学计算机科学与技术学院摘要：简要介绍了无线 Mesh 的基本原理及结构，提出了一种基于无线 Mesh 技术的矿井无线通信系统。
详细给出了矿井无线通信系统的组网方式及无线路由的设计，并将该系统与现有的矿井无线通信系统的性能进行了分析比较。
关键词：无线Mesh；通信；矿井中图分类号：TD65+5.3 文献标识码：A 论文编号：1001-3954(2010)22-0067-03Research on application of Mesh technology to mine wirelesscommunication systemZHOU Xuehua1 WU Jun21Mechanical & Transport Branch of the Tenth Colliery, Hemei Company of Henan Coal ChemicalIndustry Group, Hebi 458000, Henan, China2School of Computer Science & Technology, Henan Polytechnic UniversityAbstract：The basic principle and structure of wireless Mesh were briefl y introduced, and a kind of mine wire-less communication system was proposed based on wireless Mesh technology. In addition, the design of net-working mode and wireless routing of mine wireless communication system was detailedly described, and theperformance of the system and the existing mine wireless communication system was contrasted.Keywords：wireless Mesh; communication; mine矿 井无线通信系统是煤矿安全防护及生产管理必不可少的设施。
矿用无线通信系统两种解决方案分析
矿用无线通信系统两种解决方案分析矿用无线通信系统的作用十分重要，由于矿井环境的特殊性，矿山工人所处的环境往往十分恶劣，无线通信系统必须能够承受高温、潮湿等复杂的环境条件，同时要保证可靠的通讯质量，以保证矿工的生命安全。
本文将分析两种矿用无线通信系统的解决方案，以便于业内人士能够提高对矿用无线通信系统的理解。
方案一：传统的无线通信系统传统的无线通信系统主要使用的是蜂窝式通信网络，它通过工地周围的基站来传递语音，视频和数据。
不同基站之间加入光纤或微波链路可以实现室内和室外的通信，从而构成了一个区域性的通信网络。
但传统的无线通信系统无法应对矿井的特殊环境，因为矿井中存在很多辐射干扰和电磁噪声，对于工作人员来说，这无疑是一种重大的危险。
因此，需要一种更可靠的通信系统来保障工作人员的安全。
方案二：矿用无线通信系统现代化的矿业管理需要更先进的通信系统，矿井的工人需要一种更贴近实际的通信方式。
针对以上问题，矿用通信系统内部集成了WIFI，ZigBee等多种技术，采用多链接，多路传输和多网络互联的方式来保证矿井工作流量和稳定性。
矿用无线通信系统还采用线路匹配技术，并采用扩频技术，解决了工矿环境中复杂的电磁干扰和噪声问题。
系统使用的硬件和软件可以完成大量的任务，如语音对讲，短信，数据传输，视频监控和位置定位等功能。
所有的这一切都是为了保护工人生命安全，提高劳动效率以及控制工作成本。
与传统的无线通信系统相比，矿用无线通信系统的优势非常明显。
它可以在极恶劣环境下运行，并且可以对工人的健康和安全进行实时监控，防止产生意外事故。
同时，矿用无线通信系统的成本也越来越低，逐渐取代了传统的无线通信系统成为矿业通信系统的主流之一。
在总结方案二的优点后，也需要指出矿用通信系统也存在一些缺点。
现阶段矿用通信系统虽然功能齐全，但还存在一些技术瓶颈。
例如，系统难以解决矿井深处的无线信号传输问题，会存在信号不稳定或者延迟的情况，在严重的情况下可能影响工人的生命安全。
煤矿井下通信技术的发展与应用
煤矿井下通信技术的发展与应用随着科技与信息时代的快速发展，煤矿井下通信技术也得到了广泛应用和推广。
这项技术的应用对于煤矿安全和生产管理具有重要的意义。
本文将从历史发展、通信技术、应用场景和未来趋势等方面进行探讨，以便全面了解煤矿井下通信技术的发展与应用。
一、历史发展煤矿井下通信技术的发展可以追溯到20世纪初。
最初，井下通信主要通过传递传统的纸质标记、口头通信和手势来实现。
然而，这种方式效率低下，难以满足煤矿井下复杂生产环境对通信的需求。
随着电信技术的进步和广泛应用，煤矿井下通信也得到了新的发展。
20世纪中叶，煤矿井下开始使用电缆电话和对讲机进行通信。
电缆电话可以实现地面与井下的通话，而对讲机则可以在井下不同位置之间进行短距离通信。
这些技术的引入大大提高了井下通信的效率和可靠性。
二、通信技术煤矿井下通信技术的发展离不开现代通信技术的应用。
以下是几种主要的井下通信技术：1. 有线通信：有线通信是井下通信技术的基础。
通过埋设电缆，可以实现地面与井下的语音通话和数据传输。
这种方式的优点是可靠稳定，信号不受外界干扰，缺点是成本较高且布线复杂。
2. 无线通信：随着无线技术的不断进步，无线通信在煤矿井下得到了广泛应用。
无线通信可以通过射频、红外线、超声等方式进行信号传输，具有灵活性和便利性。
例如，蓝牙技术可以实现井下设备之间的无线连接，提高工作效率。
3. 通信网络：煤矿井下通信网络是一种基于有线或无线技术的网络系统，可以实现井下各个设备的互联互通。
通信网络可以通过集中控制中心对井下设备进行监测和管理，提高煤矿生产的安全性和效率。
三、应用场景煤矿井下通信技术的应用主要集中在以下几个方面：1. 安全监测：煤矿井下存在着许多潜在的危险和灾害，如瓦斯爆炸、煤尘爆炸等。
通过井下通信技术，可以实时监测井下环境的瓦斯浓度、温度等参数，及时报警并采取相应的措施，保障矿工的安全。
2. 事故救援：一旦发生突发状况或事故，井下通信可以实时与事故抢险人员进行联系和指挥，提高救援效率。
无线通信系统在智能化煤矿的应用与研究
无线通信系统在智能化煤矿的应用与研究摘要：无线通信定位一体化（ILWC）是一种基于硬件资源及软件信息共享以实现定位与通信功能协同的新型信息技术。
通过简述无线通信技术和定位技术的研究进展，揭示了ILWC技术是无线通信系统承载业务拓展的必然结果。
关键词：智能矿山；无线通信；无线定位；无线通信定位一体化引言我国社会的不断发展和经济水平的迅速提高，使得我国社会中对于能源资源的需求在迅速增加，煤炭是我国重要的能源资源之一，在经济社会发展中起到不可替代的作用。
但是，在进行煤矿开采工作中，存在一定的难度，需求量的加大使得煤矿开采面临着更加严峻复杂的工作环境。
在煤矿开采生产工作中，煤矿通信系统十分关键，其能够保证煤矿井下生产开采工作的稳定性和安全性，对于保护工作人员的安全有着至关重要的作用。
1融合对讲系统解决方案iNBS 融合对讲系统是一套以标准SIP协议为核心，结合先进的呼叫控制、音视频处理、QoS保障等技术实现的新一代免提内部通信解决方案，代表了广播对讲IP化、融合化、智能化的技术发展趋势。
系统以iNBS融合对讲服务器为核心，通过接入广播对讲终端、网络消防报警网关、IP摄像头、SIP语音网关、SIP话机等终端和网关设备，可实现一键免提通话、双向对讲、群组通话、单向监听、喊话威慑、分区广播、背景音乐、安防联动等功能，适用于银行、学校、景区、矿山、冶金、石化、电力、港口、监狱、部队、岗亭、卡口、高速公路、轨道交通、平安城市、智能楼宇等行业。
图1-1融合对讲系统典型组网如图1-1所示，iNBS融合对讲服务器作为系统核心控制设备，支持对讲终端、话站、寻呼话筒、模拟语音网关以标准SIP接入，并完成呼叫接续、业务处理、媒体处理等功能；NBT和寻呼话筒部署在监控中心，为监控员提供可视化、全方位状态监控和操作功能；对讲终端作为面向最终用户端的入口，提供一键呼叫的快捷操作方式，简化了操作流程并提升工作效率；语音网关使对讲系统能与传统电话交换网互联互通。
煤矿井下无线通信系统综合解决方案
运维管理
1. 设备巡检
定期对井下的无线通信设备进 行巡检，确保设备正常运行， 及时发现并处理潜在的问题。
2. 性能监控
通过专业的监控工具，实时监 控无线通信系统的性能指标， 如信号强度、通信速率等。
3. 故障处理
对于发生的故障，及时进行故 障定位、原因分析，并进行修 复，确保通信系统尽快恢复正 常。
根据故障原因，制定修复方案 ，可能包括更换故障设备、调 整设备参数、优化网络结构等 。
按照修复方案，迅速进行故障 修复，恢复无线通信系统的正 常运行。在修复过程中，可能 需要进行设备调试、系统测试 等工作，确保修复结果符合预 期。
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感谢您的观看
密密钥，进一步提高系统的安全性。
03
煤矿井下无线通信系统 综合解决方案的优势
提高生产效率
实时通信
煤矿井下无线通信系统能够实现实时通信，方便矿工之间以及矿 工与地面指挥中心之间的快速沟通，提高生产效率。
灵活性
无线通信系统具有极高的灵活性，矿工可在任何地点、任何时间与 他人保持联系，方便工作协调，减少等待和空闲时间。
远程指导与决策
03
地面指挥中心的管理人员可通过无线通信系统远程指导井下矿
工解决问题，提高决策效率和准确性。
04
煤矿井下无线通信系统 的实施与运维
系统实施步骤
1. 需求分析
2. 方案设计
3. 设备采购与安装
4. 系统调试
5. 试运行与优化
首先，要明确煤矿井下 的通信需求，包括通信 覆盖范围、通信容量、 通信速率等。
无线通信系统可实时传输安全监测数据，一旦检 测到异常，立即向矿工和地面指挥中心发出预警 ，确保矿工安全。
矿用无线通信系统两种解决方案分析
矿用无线通信系统两种解决方案分析矿用无线通信系统是矿山进行安全生产的重要基础设施之一，它能够有效地实现矿山内部的通信和信息共享，保证矿山生产的正常进行。
但是，由于矿山环境的特殊性，矿用无线通信系统在实现高效稳定通信的同时也遭遇了一系列问题，如信号覆盖范围小、信号干扰等。
本文旨在对矿用无线通信系统中的两种解决方案进行分析，希望为矿山提供一种更加完善的通信方案。
方案一：集中式矿用无线通信系统集中式矿用无线通信系统主要是指矿山的中央控制室通过无线信号向各个工作现场进行信息传递和命令下达。
当中央控制室发出信号时，通过矿山内安装在各个角落的收发器将信号传递到所管辖的区域。
然后，收到信号的控制台或手持终端将信号翻译成可理解的语言或者数字，以便及时反馈给中央控制室，完成命令下达和信息传递的流程。
优点：1. 集中式矿用无线通信系统具有较大的信号覆盖范围，可以实现远距离通信，对于矿山内部有较大面积覆盖需求的场景非常适用。
2. 集中式矿用无线通信系统的信号受到干扰的可能性较小，能够保证信号的稳定传输，与其他设备的干扰比较小。
3. 该方案简单易用，安装和迁移都较为方便，并且控制台和手持终端的制作比较容易。
缺点：1. 集中式矿用无线通信系统的系统构建需要投入较高的费用，矿山内安装大量的收发器也会造成一定的成本压力。
2. 集中式矿用无线通信系统一旦出现了中央控制室的故障或中央控制室与周围工作环境的通信异常，会对整个矿山的生产造成影响和困扰。
3. 该方案中由于信号传输需要经过多次重复，会产生一定的时延，不适用于信号反应速度要求较高的场景。
方案二：分布式矿用无线通信系统分布式矿用无线通信系统是指通过在各个区域内设置信号中继站，直接向周围终端设备传递信号。
当信号中继站接收到信号后，将信号解码出来并传递到终端设备上，进行命令下达或信息传递的工作。
优点：1. 分布式矿用无线通信系统的系统架构简单，不需要复杂的控制室和多种设备的调用，方便、安全、通畅。
10年 矿井无线通信系统中电磁波的传输
Abstract Basd on radio communication of the underground coal mine for the current situation,
this paper mainly studies the band of the mine radio communication and propagation attenuation of electromagnetic waves in the rectangul 、 ararched tunnel ， a various factors on the impact of electromagnetic waves propagation which frequency、bending、branch、supporting included is analyzed in the mine tunnel，and reached 900～1000MHz is better for the operating band of the mine radio
图 2 拱形巷道
拱形巷道由于能承受较大的顶压和侧压，常用
于大巷、石门，是比较常见的巷道，拱形巷道内水
平极化和垂直极化的电磁波传输衰减公式为：
⎧ ⎪α h ⎪
=
⎡ 5.13λ 2 z ⎢
⎢⎣W 3
ε r ε r
−1
+
H3
1⎤
⎥
ε r
− 1 ⎥⎦
⎨
⎪ ⎪α v ⎩
=
⎡ 4.58λ 2 z ⎢
⎢⎣W 3
1
[5] 石庆冬,孙继平.弯曲矩形隧道电磁波衰减特性[J]. 中国矿业大学学报, 2001,30(1)：91-93.
无线通讯系统在煤矿工作面的研究与应用
无线通讯系统在煤矿工作面的研究与应用摘要：近年来，随着我国经济快速增长，对煤矿行业发展提出了更高的要求。
目前，煤矿事故仍然是制约行业发展的重要因素，安全生产的形势依然十分严峻。
加大矿山安全设备投入，实现生产自动化、信息化，完善矿井通讯联络系统是企业关注的重要方面。
所以本文就对煤矿工作中无线通讯系统的应用展开分析。
关键词：煤矿工作；无线通讯；系统应用一、煤矿工作中应用无线通讯系统的优势煤矿工作中无线通讯系统能够实现监管部门与矿山企业之间、井下手机终端之间、地面终端之间的通讯需求。
系统在实现语音通讯的同时，能够为视频、数据及其他业务提供网络平台，促进信息流通，提高了工作效率，对于改善安全生产环境有重要作用。
应用在矿山中，该系统主要有以下优势：可接入现有工业以太网，与其他系统共用网络，减少施工量与施工成本；实现矿井上下通讯一体化，有线通讯和无线通讯一体化，充分满足矿井通讯需求；手机终端采用矿用本安型设计，符合三防手机性能要求，支持短信发送、群发、漏电提醒等多种功能；支持定位功能，可利用手机终端定位人员位置，实现人员监控；设置备用电源，在井下断电后，仍可维持井下设备工作四小时以上；脱网工作，在通讯基站与服务器通讯终端时，手机仍可进行脱网通讯，不影响正常生产；系统联动，与安全监控系统、广播系统联动，在发生紧急情况时快速通知相关员工应急避难；经过多次实践证明，煤矿无线通讯系统采用的技术和设备都已非常成熟，系统在煤矿的生产调度、安全监控及应急救援方面作用效果明显，非常适合各类矿山中应用。
1.无线通讯系统的功能构成1.实时监控功能。
通过实时监控功能，能够为矿区领导人员提供管理依据，为决策提供科学支持。
同时可以通过一方对多方的集体调配及协调管理，最大限度地提升工作效率与管理效率。
2.控制室“中转”处理。
应用无线通信系统，可以将不同工作面的画面传输到控制室。
控制室通过整理反馈视频，可以将重点问题转发到领导端口，及时将故障问题反映给检修维护人员，这样可以灵活调配作业现场，缩短信息在途时间，有效延长设备的运行时间。
煤矿企业中无线通信技术的探讨
煤矿企业中无线通信技术的探讨一、无线通信系统的特点及技术优势无线通信技术是煤炭企业安全、快速生产的基础保障，在实际发展建设过程中企业要想获得快速发展，就必须采用无线通信技术。
无线通信技术的特点及技术优势主要表现在以下几方面：第一，煤矿开采井下无线通信技术发展以现代化的公众无线通信技术为依据，在提高井下通信装备水平的同时，还能赶上地面通信技术的发展水平；第二，无线通信技术让用户在使用有限技术的前提下，充分利用无线技术的调度特点，为促进有限和无线的一体化发展提供了技术保障；第三，无线通信技术可以使目前应用较多的无线通信设备在井下工作时具有较高的安全性和稳定性。
二、在煤矿企业中应用的无线通信技术的种类1、PHS技术。
PHS技术就是常说的矿井小灵通，是现代社会矿井无线通讯的主要设备之一。
矿井小灵通综合使用了大量硬件技术，如FPGA和DSP等，该技术的软件开发以模块化为标准，其控制体系以逐级分布为主；系统的配置灵活性较高，用户可以随机调换系统的业务功能和系统容量；该系统还能够统一指挥和调度矿区内固定和移动的用户，实现公众通信移动网络和矿区通信移动网络的联合发展。
2、SCDMA技术。
SCDMA技术是常说的矿井大灵通，在矿井开采过程中发挥着至关重要的作用。
SCDMA技术不符合国际电信联盟标准，在实际开采过程中的应用范围较小。
主要原因是该技术仍存在着覆盖方式以泄露电缆为主和限制手机定位等缺陷。
3、矿井无线数字对讲。
该技术在矿井开采中应用范围十分广泛，相关的配套设施和产业链已经非常完善，具有可靠、实用和经济实惠等特点。
但是，在实际应用过程中该技术仍很难实现一部手机全双工的保密通信要求；难以完成电信公网和企业原有的固话交换之间的相互连通；并存在业务信道较少以及覆盖面狭联盟窄等缺陷。
4、矿井无线局域网。
矿井无线局域网属于短距离无线宽带数据传输领域，是非移动无线宽带数据通信产品的典型代表，该技术与其其他通信技术相比最大的区别在于它不支持语音业务和移动数据传输，在无线网片和无线网桥领域应用比较广泛。
矿用无线通信技术的现状及发展趋势
矿用无线通信技术的现状及发展趋势摘要:近年来，随着“智慧矿山”的提出以及智能工作面的建设，煤矿井下对无线网络通信技术提出了更高的要求。
本文从实际应用角度分析了煤矿井下对无线通信网络的特殊要求，阐述了目前井下所使用的无线通信网络的技术特点和应用场景，并探讨了矿井无线通信网络的发展趋势。
关键词：矿井；无线通信技术；WIFI；3G；4G；5G；Zigbee；RFID；UWB中图分类号：TD65文献标志码：A文章编号：0引言随着智慧矿山建设的不断推进，越来越多的新产品和新技术助力于我国煤矿的安全、高效、绿色生产。
无线通信技术作为智慧矿山建设的基础和关键，在煤矿的智能化进程中起着举足轻重的作用。
我国大部分煤矿都是井工矿，复杂的地形和恶劣的环境制约着地面通信技术在煤矿井下的普及应用。
煤矿井下特殊的环境对无线通信技术提出了特殊的要求：1.煤矿井下地形复杂、巷道狭长、多拐点、多分支、封闭的环境会导致无线电波产生多径干扰；2.煤矿井下设备电气化、机械化程度逐步提升，运行设备相对集中，设备之间存在电磁干扰，尤其是近年来变频器等大功率设备的使用，使得工作面电磁环境更加复杂，对无线通信的干扰非常严重；3.煤矿井下的空气中含有煤尘和瓦斯等可燃性气体，对矿用无线通信设备提出了防爆要求，限制设备最大输出功率的同时，无形中降低了通信设备的性能。
1无线通信技术在煤矿井下的应用1.1超低频透地通信技术超低频透地通信技术是利用超低频信号在一定电导率的混合岩中传播的原理，信号基站建在地面不易破坏，但因为信号频率低造成信道容量小、干扰大、应用范围受限，具有代表的产品是澳大利亚开发的PED（Personal Emergency Device）井下无线通信与求救系统。
1.2漏泄通信技术漏泄通信技术是沿着巷道铺设漏泄电缆，利用漏泄电缆的漏泄原理实现矿井无线通信，具有抗干扰能力强、信号质量高等优点，但由于需要铺设漏泄电缆，所以具有灵活性不高、容易受到破坏等缺点，具有代表性的产品是加拿大的FlexCom井下无线通信系统。
煤矿井下无线通信技术现状与发展
煤矿井下无线通信技术现状与发展1煤矿井下无线通信关键技术在煤矿井下建立无线通信技术主要应用的就是Wi-Fi技术，使用的是无线通信频段为2.4GHz到2.483GHz，并且，要即将IEEE802.11b完成规范，从根本上形成基础项目，最大的宽带要结合11Mbps进行处理。
若是附近存在干扰项目或者是Wi-Fi信号较弱，则要结合信号对具体情况进行综合调整，以提升通信信号传输的时效性。
因为Wi-Fi信号的传输可靠性以及速度快等特点，系统维护水平也较为便利。
值得一提的是，在Wi-Fi技术中也建立了桥接器模式，能有效在媒体模式中存取控制层，并且保证MAC中能担负无线工作站，有效整合局域网络，保证AP发射出的CLIENT信号较为有效。
正是因为Wi-Fi技术的通信结构较为简单，因此，只需要进行无线网卡的配置就能完成线路应用，且最高传输距离能达到500m左右，实现通话的过程中也能保证传输图像以及视频业务得以落实，整合参数模式和应用处理效果，模式的基本结构，为技术系统运维管理模式的全面进步提供保障。
2煤矿井下无线通信技术系统研究在煤矿井下无线通信技术系统中，要结合实际应用要点进行系统管理和控制，保证各个系统模块都能满足应用需求。
要在完成系统组成处理的基础上，整合系统原理和通知机制进行统筹管理，确保相应内容都能落实到位，从而维护管理项目的基本水平，完善无线通信技术系统。
2.1系统组成结构。
在煤矿井下无线通信技术系统结构中，无线通信模式中要按照地面控制模块和井下控制模块。
将系统使用光纤网络作为主干传输平台，完善TCP/IP流程，并且维护Wi-Fi技术煤矿井下无线通信技术的现状与发展文/滕爱军为了有效提高技术运维效果，满足生产需求，要充分分析井下环境的复杂性，建立更加完整的技术系统。
本文分析了煤矿井下无线通信关键技术，并对具体系统展开了讨论，仅供参考。
摘要要点，构建井上井下信息交流平台，从而将主机、IP、UPS以及PBX作为关键，促进系统运营管理进步。
矿用无线通信系统探讨
矿用无线通信系统探讨随着无线通信技术的发展与普及，大中型矿山企业逐步采用以小灵通或者ＷｉＦｉ为主的无线通信调度系统。
因为小灵通和ＷｉＦｉ无线通信调度系统以语音业务为主，缺少宽带数据和智能业务，所以矿用３Ｇ无线通信成为煤炭行业的发展趋势［１］。
矿用３Ｇ无线通信系统主要由３Ｇ核心网、语音调度交换机、传输网络、矿用无线基站、本安手机等组成。
井下基站主要采用定向天线覆盖，网络优化的优势在定向覆盖中并不明显。
地面基站一般采用与运营商同等电信级的技术和覆盖方式。
针对大型矿区地面覆盖和通信质量的要求对３Ｇ网络进行优化，可改善接通率、掉话率等关键指标，提供更加可靠、稳定、优质的网络服务。
网络优化不仅能保证通信的质量，还能提升系统的整体运行速度，在遇到紧急问题时提供稳定的通信环境。
本文以某大型矿井无线通信系统为例，阐述３Ｇ网络优化技术在矿用无线通信系统中的应用。
１网络覆盖问题分析及优化思路不合理的小区覆盖会给网络带来诸多实际问题，如覆盖盲区和导频污染［３］。
覆盖盲区：网络不连续覆盖，局部区域服务品质差，无法保证服务的完整性。
导频污染：５ｄＢ的窗口内存有３～４个小区重复覆盖情况，即满足软切换门限的导频信号受限于软切换集容量而无法进入软切换状态，从而形成导频干扰。
导频污染会降低下行覆盖的信号质量，无法保证服务的完整性，造成系统资源的浪费。
优化思路：确定并增强主控小区覆盖；减弱非主控小区覆盖。
主要措施：优化天线的物理参数，如天线方位角、俯仰角、天线挂高等；调整导频功率。
２网络优化方案２．１某矿区地面基站覆盖情况按地面覆盖要求，矿区共设置５台地面大基站，井下基站暂定为２０台，后期根据井下掘进及工作面情况，可直接增加基站，无需增加地面核心设备。
地面基站覆盖情况如图１所示。
关闭中心站以后，对覆盖区的路线进行测试，发现网络中存有的覆盖相关问题主要在图１中圈出的地区发生。
弥补覆盖空洞的思路是找出主覆盖。
从图１可以看出，可为该区域提供覆盖的小区是Ｆ０２３０，Ｆ０２２９或Ｆ００９８。
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第30卷 第4期2010年7月西安科技大学学报J OURNAL OF XI AN UN I V ERSI T Y OF SC I E NCE AND TEC HNOLOGYV o.l30 N o 4Jul 2010文章编号:1672-9315(2010)04-0471-04矿井无线通信系统研究与发展*樊 荣,宋 文,黄 强(煤炭科学研究总院重庆研究院,重庆400037)摘 要:全面综述了矿井无线通信系统研究现状,详细探讨了几种典型无线系统的结构和功能特征,针对我国目前面临的煤矿安全形势和国家应急救援技术体系建设实施,提出了一种新型矿井安全生产和应急通信系统融合模型,并分析了其主要关键技术。
最后展望了基于I P和无线网络融合的矿井安全生产和应急通信系统在煤矿安全技术领域的广阔前景。
关键词:无线网络;W i Fi;Z i g Bee;矿井安全中图分类号:TN915 文献标志码:A目前,有线矿井监测、监控系统已成为行业安全生产、灾害监测和预警的重要装备之一。
然而,由于矿井开采条件复杂、井下环境十分恶劣和电磁干扰复杂、作业人员密集等因素,矿井灾害和事故隐患多,特别是重大灾害和安全生产事故给国家和社会造成了巨大损失。
为改变矿井安全和应急救援面临的严峻形势,全面提高瓦斯等灾害防治与应急装备的整体水平,加快新兴矿井无线通信系统理论和技术研究势在必行。
特别是近年来基于无线网络技术的灾害防治和应急救援通信系统[1,2]已成为矿井安全技术装备等行业广泛关注的热点。
1 基础理论研究现状矿井无线网络系统基础理论研究主要集中在网络覆盖及其规划、网络拓扑构造和网络连接性、网络移动自组织和自恢复路由算法[3]、无线传感器网络理论及其协议算法、无线网络接入及其信道复用算法[4]等。
2004年,新一代全矿井无线信息系统理论与关键技术引起业界关注[5],其中将先进的无线通信、无线网络和光纤通信技术相结合,实现新一代全矿井无线信息系统的长远目标,为矿井无线通信技术与装备研发打下了基础。
但在现阶段矿井技术条件下,实现全矿井无线信息系统还不太现实,特别是面临矿方现有通信基础设施综合利用和投资保护考虑、矿井无线设备持续供电以及瓦斯等本质安全和防爆处理等问题。
J.-J.Beaudo i n等研究了基于802.11技术的矿井无线局域网络架构和视频传输方法,并对矿井移动设备的语音、视频和数据等多媒体信息传输进行了相关实验,提出采用基于I T U-T的H.26L标准的低复杂度编码算法,实现了保证多媒体实时控制和传输的Q oS结构,为提高矿井网络通信质量提供了新思路。
H.Aniss等也对基于I EEE802.11标准的矿井无线通信网部署和同轴电缆数据服务接口规范(DOCSI S)标准展开了研究,提出了基于DOCSIS和802.11两种标准相结合的骨干网架构,并在CANMET 实验矿井对2.4,5GH z频段进行了测试,为采用802.11技术标准,实现矿井通信提供了理论参考价值。
2007年,G.K ennedy和其导师P.J.Foster系统研究了矿井无线M esh网络及M esh智能传感器网络基础理论,并揭示了井下2.4,5.8GH z微波传播规律,为矿井无线M esh网络基础理论探索做出了贡献。
下面就介绍几种典型无线系统结构和关键技术。
2 典型系统及其关键技术传统矿井无线监测和应急通信技术主要包括超低频透地通信、中频感应通信、漏泄电缆通信和超高*收稿日期:2010-04-10通讯作者:樊 荣(1969-),男,陕西岐山人,高级工程师,主要从事煤矿安全监控系统的研发及项目管理工作.472 西安科技大学学报 2010年频通信、小区蜂窝无线通信以及矿用小灵通等通信系统。
此外,采用W i F i/Z i g Bee/RFI D/UW B/W MN等短距离无线网络与通信技术的系统也是研究的发展趋势。
2.1 超低频透地通信系统超低频透地通信是以大地为电磁波传播媒介、无线电波穿透大地的无线电通信方式。
透地通信系统是由澳大利亚M ST矿井技术公司开发的超低频PED井下无线通信与急救系统。
主要应用于地面和井下应急救援人员通信。
该系统信道容量小,且无线通信速率低,传输带宽较窄,易受低频电磁干扰。
此外, PED系统部署比较繁琐、灵活性较差。
2.2 中频感应通信系统中频感应通信系统主要是借助专用感应线缆,利用无线电波感应场引导电磁波传输,且系统工作频率通常选择在中低频段。
系统投资费用低,靠近感应体通信效果较好,但远离感应体时信道就不稳定。
其感应距离一般不超过2m,可用于井下救援局部范围通信。
2.3 漏泄通信系统矿井漏泄通信系统主要是利用漏泄同轴电缆的无线电信号辐射漏泄原理实现无线通信。
电磁波在漏泄电缆中,既沿内外导体纵向传输,也通过开孔向外辐射传播。
典型的如国内引进的加拿大FLEXCOM 系统,工作在150MH z频段,提供了32个语音或数据信道,16个图像信道,既可以与光纤网络连接,又可以与使用普通电线的电话和数据系统连接。
然而该系统中继节点覆盖范围有限,通信抗干扰能力较差,且电缆成本昂贵和设备移动性支持能力较弱。
2.4 小区蜂窝移动通信系统小区蜂窝移动通信系统是一种在第二代GS M公共无线移动通信系统基础上,将其大区域通信机制改为小区通信制的全双工移动通信系统。
其本质上是将地面蜂窝移动通信技术移植到煤矿井下应用,并用微小区概念来将井下巷道进行划分,然后根据无线电波衰耗大小将全矿井服务范围化为若干个较小服务范围。
各个小区无线电全程衰耗大致相同,每个微小区设一个小区中继站,每个小区工作在指定的信道上。
几个相邻小区为1个区群,区群内频率不同,区群间频率一一对应,从而实现频率复用,形成蜂窝无线通信系统,解决了漏泄或感应通信中频道数较少的缺陷。
然而,该系统在规划井下部署和工作频率时十分繁琐,而且系统只支持语音,不支持图像等视频传输应用,也不具有自组织网络的功能。
2.5 矿用小灵通无线通信系统矿用小灵通(P H S)是按照煤矿安全相关标准要求,把城市中曾推广应用的公众通信系统P H S做了安全技术处理和移植,并延伸到矿井下应用,从而作为井下无线通信网络服务平台。
由于小灵通本身是个窄带通信技术,不适合承载视频监控等多媒体业务传输。
2.6 基于W i F i/Z igBee/RF I D/U W B/WMN的短距离无线网络与通信系统由于短距离无线网络与通信系统具有低成本、低功耗、高扩展性、覆盖灵活、易配置和部署等优点,迅速在矿井无线通信、人员和设备无线定位和跟踪管理以及瓦斯无线监测系统中得到广泛应用。
如KT106矿用无线通讯系统以W i F i无线网络和TCP/I P协议为核心技术,以矿井工业以太环网为整个系统的主干传输平台,形成有线主干与无线终端相结合的方式。
该系统可覆盖矿井巷道及地面相关区域,理论上数据传输速率目前可达54M bps,可实现语音、视频及数据等多媒体信息传输。
其整个系统主要包括地面中心站管理主机及其配置软件、PB X网关设备(可选)、地面指挥和调度电话、井下以太网交换机、井下无线信号节点(也称AP或基站)以及井下防爆兼本质安全供电电源。
此外,矿用多功能无线数据收发与信号转换系统装置采用了Z i g Bee多跳无线M esh网络技术,实现了矿井瓦斯浓度、甲烷检测传感器电池电压和机载瓦斯检测断电仪通断电状态和设备位置等信息的可靠传输。
基于WMN的矿井多媒体应急通信系统采用高可靠自组织WMN网络、W I FI m esh和Z i g Bee m esh多跳传输技术,仅需增加相应的支持光纤网络的工业以太网络交换机、WMN网关、WMN路由器、多媒体应急通信终端等,即可实现对井下救援人员的实时跟踪定位、井下环境监测和音视频通信指挥管理。
随着超宽带(UWB)无线技术的快速发展,其抗多径、低功耗、强穿透力和高集成化等特点也引起业界第4期樊 荣等:矿井无线通信系统研究与发展图1 基于WM N 的矿井多媒体应急通信系统F i g .1 WMN based m i ne mu lti m edia e m ergence co mmunicati on syste m的关注。
然而UW B 系统实际应用除了面临成本和设计复杂程度高等缺陷外,还有一系列理论和技术问题有待解决,如UW B 信号在矿井巷道中的传播特性、UW B 信号的发射功率和有效传播距离、UW B 天线设计和网络体系结构等。
此外,尽管王玮等针对矿井应用环境研究了一种支持VO I P 的基于WMN 的无线局域网络方案,考虑采用双模无线中继和思科的Zebra 软件路由器配置系统[6],然而仅探索了系统对VO I P 语音接入及漫游功能,没研究系统在视频或图像等多媒体业务综合传输的性能。
图2 矿井安全生产和应急通信系统融合F ig .2 Integ ration o fm i ne sa fe producti on and e m ergence comm un i cation sy stem3 矿井系统融合及其关键技术矿井无线通信系统研究发展日新月异,本文中综合上述系统和技术提出了一种既适合安全生产又适合灾害应急救援通信的新型矿井安全生产和应急通信系统的融合模型(图2)。
该模型包括以下6个功能子系统:矿井安全生产与环境监测和监控系统,定位、导航和跟踪系统,矿井开采无线探测系统,多媒体应急通信和可视化监视系统,调度指挥通信系统以及矿井机器人无线通信系统。
实现该模型的关键技术主要有以下6个方面。
1)自适应、自组织无线网络智能路由算法与MAC 协议。
新型矿井无线网络与通信系统是一个可融合多种技术的综合系统,不仅涉及物理层调制、编码和接入技术,而且为了适应用户不同业务Q oS 需求的变化,还要求网络可自组织和自恢复等功能。
因此,需要研究自适应的网络跨层协议和智能算法。
2)多媒体无线传感器网络技术。
由于其无线传感器网络节点通常体积小、功耗低、成本低,且具有可编程计算、多媒体感知和无线通信等能力,因此特别适合于矿井安全监测和救灾探测等应用。
采用多媒体无线传感器网络传输对设备或传感器电池能量使用和传输带宽有很高的要求,如何消耗最少能量来获取和传输监测信息是至关重要的问题。
这需要考虑设计高效通信应答、MAC 接入和路由协议,以及信息编解码算法等来优化网络传输性能和电池寿命。
3)无线可靠传输与抗衰落技术。
无线可靠传输技术包括高效调制与编码技术、多路分集接受和均衡技术,以及低信噪比条件下弱信号检测和接收技术等。
此外,矿井巷道密集的反射与散射现象将会造成无线信号选择性衰落,即多径效应。
为了提供系统可靠传输和克服多径效应,需要研究新的无线可靠传输与抗衰落技术,如无线M esh 网络(WMN)、正交频分复用(OFDM )、多输入多输出(M I M O )和CSS 技术等。