黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司富力煤矿 黑龙江鹤岗 154100
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。当配带识别卡的矿工进入读写器的有效区域，识别卡被激活，并将载有个人信息的射频信号经卡内收发模块发射出去；读写器接收到识别卡发来的射频信号，将矿工所在地点、时间、运动轨迹等实时信息通过分站送至井上监控中心，还可自动生成考勤和数据统计等方面的报表资料，提高管理效率。该技术已广泛用应用于各大中小型煤矿巾，其优点在于体积小、质量轻、便于携带。而此技术在井下人员定位系统中进行应用时存在通信距离短、多人同时通过读卡器时会发生“漏卡现象”，更无法完全覆盖井下全部地区。
1.3认知无线电技术
目前煤矿使用的无线通信系统．如CDMA通信系统、wiFi通信系统等在长时间工作后常常使收发信号的灵敏度下降；在巷道拐点、坡道等无法正常传输数据：发生矿难时，现有通信系统完全瘫痪，降低救援效率。认知无线电(c0gnitiveRadi0，cR)的核心思想是其具有学习能力，能与周围环境交互信息．以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。认知通信系统作为智能通信系统，对环境变化变化以及网络控制指令可做出及时反应，即使矿井结构遭到破坏，仍能自动恢复组网．传递信息，为矿难救助等提供重要信息。因此，把认知无线电技术和现有通信系统结合起来，就可以克服目前矿井系统中存在的缺点．实现高可靠性的监测网络系统。同矿井认知通信系统的结构分为3层，底层为认知网络，向上依次为传输网络、井上监控中心。
1.4 PHS无线通信技术
PHS(PersonalHandy—phoneSystem)即个人便携电话系统，也叫小灵通技术。PHS无线通信系统是在交换、接入网技术的基础上发展起来的，系统采用微蜂窝技术，支持覆盖区域内手机的无缝漫游和越区切换。由于PHS系统建设灵活，调整系统容量方便，天线发射功率低，对周围环境影响低，无线终端设备体积小、功耗低。系统基站采用了动态信道分配技术(DCA)，可根据实际电磁环境自动调整基站的载频分配方案，不需要复杂的频率规划。矿用小灵通是将公网成熟的小灵通技术经防爆处理后引入到煤矿井下，用于煤矿井下无线通讯。各巷道、工作面配备可移动基站，下井人员配备可移动无线电话可以实现井下与地面固话、移动电话点对点双工通话，下井人员的定位身份、识别和考勤统计，以及短信息和语音信箱等功能。但考虑到该系统的构成较为复杂，传输速度慢，扩容难度大，维护成本高，功能相对单一，系统性价比较低，在矿井的应用也有一定的局限性。
1.5 WCDMA无线通信技术
WCDMA技术与TD-SCDMA都是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，该无线通信技术集CDMA、FDMA技术优势于一体，是一种系统容量大、抗干扰能力较强的移动通信技术。WCDMA与TD-SCDMA相比，技术较为成熟，并且发展空间大，在扩频的基础上能够获得巨大的经济效益，此外，还支持所有的3G业务。TD-SCDMA作为产业链最为成熟的技术，不仅可实现语音通信功能，还能提供高速率数据和图像传输功能。但其成本较高，使得多数煤矿企业望而止步。
1.6透地通信技术
透地通信技术是以地面为传输介质，使无线电磁波穿透体表进而实现通信功能。通常在井下架设环形天线完成井下各个巷道的无线信号覆盖。目前，较为成熟的透地通信技术实现方案是由澳大利亚Ms1公司开发的一种超低频PED无线通信系统”，将信息输入装置、发射天线等安装铺设与矿井地面上，这种超低频无线电波可以穿透沉积岩层，覆盖井下所有巷道。
2矿井无线通信技术的发展趋势
当前我国所用到的矿井无线通信技术已经基本上能够满足矿井安全生产的要求和应急通信的需求。但是随着自动化技术和信息技术的发展，矿井无线通信也将迎来更大力度的创新与改进。（1）矿井多媒体宽带移动通信系统的构建。在当前矿井无线通信技术应用过程当中，电磁波传播方面还存在较大的问题。电磁波在矿井巷道中进行传播的时候，会有较严重的损耗，而且能够实现的通信距离较短。过去的数据和语音通信已经不能满足当前煤矿生产的安全需求以及无线多媒体的服务要求。而想要有效解决这一问题，就需要加大对网络结构的创新力度，并学习先进的无线传输相关理论知识，引进先进的无线通信技术，从而打造更完善更科学的矿井多媒体宽带移动通信系统，提高矿井无线监测、控制和通信的传输水平。（2）全矿井综合自动化系统的构建。从当前常用的矿井无线通信系统来看，大多数都是封闭系统，系统当中的通信协议与信息交换的标准是不兼容的，因而与其他矿井无线监测系统的联网难度较大，不便于进行数据共享。由此一来，系统的延展性就难以得到提高。随着矿井建设水平的提高和自动化技术的进步，全矿井综合自动化系统的构建已经成为了大势所趋。只有真正落实矿井监测系统和控制系统的自动化运行，才能在更大程度上提高矿井作业的安全性和可靠性，进一步推动矿井预警机制与信息化建设。
结束语
总而言之，在Wi-Fi通信技术支持下，建立无线通信系统，有效建构符合集成主流设备的管理模式，确保能在完善沟通管理效率以及控制水平应用处理的同时，避免突发性事件对整体项目产生影响，在制定对应指令的过程中将行业健康发展作为保障，实现矿井下无线通信系统的发展目标。
参考文献
[1]滕爱军.煤矿井下无线通信技术的现状与发展[J].电子技术与软件工程.2019(05)
[2]徐寿泉，徐宝平，张阳太，武钰.煤矿井下无线通信技术的现状与发展[J].工矿自动化.2014(09)