矿山调度管理中无线通信系统的运用研究

刘贺扬

【摘要】 信息化、网络化时代的到来，促进了无线通信技术在各个领域中的应用，矿山调度作为矿业生产的重要环节，其无线通信技术水平的研究备受人们的关注。本篇文章通过对无线通信技术的研究，阐述了无线通信技术在矿山调度中的应用原理。

【关键词】 矿山调度 无线通信技术 实际应用

无线通信技术与计算机、定位、自动化等多种现代科技融合起来，不仅在很大程度上提升了矿山调度的效率，而且其低廉的造价能够为企业节省很大的生产成本，由于无线通信技术在矿山调度中的应用时间还比较短，无论是理论还是实际操作都还停留在较为初级的阶段。因此，加快对无线通信技术的研发，提升无线通信技术的运用水平，对矿山调度至关重要。

一、无线通信系统在矿山应用的现状

自上个世纪50年代以来，我国就开始加强对矿山的开发工作，截止到现在，我国的矿山拥有量就已经达到了10万多座，但是由于矿产属于不可再生资源，在开发利用中应避免资源的浪费，目前，矿山开采和调度系统存在的漏洞，使很大部分的矿产在生产运输过程中就已经消耗殆尽，如何能够缓解矿山资源的枯竭、提升调度利用的高效性，是无线系统应用研究的主要方向[1]。

矿山调度管理不同于其它的生产环节，各方面信息的收集、整理、分析都是矿山调度管理正常进行的保证，单单依靠人脑去对如此繁杂的信息进行处理显然是不可能的，无线通信技术的应运而生，在很大程度上突破了人脑的局限性，通过对矿山调度的每个环节进行相关参数的收集，使调度的管理有了数据性的支持，信息传输系统的便捷性，不仅提升了调度的效率，而且保证了调度的准确程度。

无线通信系统是无线定位、无线通信、数据库等多种通信技术的综合体，系统终端的管理人员可以对调度设备、调度人员的工作状况有着明确的了解，全程的系统监控可以将故障的发生几率控制在很小的范围之内。另外，无线通信技术有着自动化建设、经营管理、数据监控多方面的优势，推动着无线通信技术向着人工智能化的方向发展。

二、无线通信技术在调度管理中的应用

1、基于无线定位的调度管理

无线定位主要是以一种监控者的姿态展现在调度管理之中的，对于生产调度流程的每一个环节进行监控离不开无线定位技术。目前，应用在矿山调度管理中的无线定位技术主要包括以下几种：

（1）RFID

该技术是一种自动识别的技术，通过信息的收发实现调度信息的收集，全程都不需要人为因素的介入，针对一些人力无法达到的恶劣环境，既可以实现对信息的收集，也保证了员工的生命安全。整个系统是由阅读器、传感器、中间环节以及系统终端组成，传感器类似于标签，只不过标签是用芯片组成的，标签上会自带电子编码，而且每一个电子编码都有所不同，将不同编码的标签安装在调度设备或者调度人员之上，信号的收发也就有了承载体。阅读器既是信息发送的主体，也承担着对标签信息的识别，通过系统终端下达的指令，将信息发送出去，经过中间环节达到电子标签之上，然后将标签的编码收回，以达到对标签承载体的监控；最后，计算机终端是RFID的大脑，他对该系统的运行进行控制，及时发现系统中存在的问题，从而实现对系统的监控与管理。

（2）Zigbee

该技术是由参考点、待测点、协调器三个方面组成的，当待测点想要查看参考点的位置时，就可以将定位指令发送给普通参考点，普通参考点将自身的信息传送给待测点，由待测点将相关的数据参数发送给协调器，协调器的应用主要是对参考点、待测点以及传输路由器进行数据的收集与管理，通过RS接口将最终的参数传到终端管理的计算机之上[2]。Zigbee在调度中主要包括两个环节，井上的总线以太网和井下的节点两个系统组成，在调度之前将读写器放置在调度的重要环节之中，根据不同的矿业生产环境安置参考点，一般情况下要保证每300m左右就要有一个参考点，在某些环境特别恶劣的地方，可以保证在每50m左右安置一个；传输系统的安装有无线和有线两种方式，基于Zigbee定位的无线安装适用于较为恶劣的环境，对于一些主干网采用有线安装的方式会更加可靠。

（3）Wifi

Wifi技术在近年来得到了非常广泛的应用，Wifi技术适应了无线局域网的运用，Wifi有着极为广阔的使用环境，传输距离相较于其他通信技术来说更加宽广，重要的是高效的传播速度以及可靠的传输质量，使其在矿山调度管理中占据着重要的地位。Wifi是由井上与井下两个环节组成，通过在井下安装无线接入点，使井下的所有环节都纳入到无线局域网之中，井上采用手机或者其他类无线通信技术终端收集井下的调度信息。

（4）UWB

UWB无线通信技术是以超宽带的网络为载体的，采用的是脉冲的方式，不同于以往的通信信号，这类技术最早应用的是军事领域，随着技术的不断发展，制造成本也在不断降低，使其能够在更多的领域之中发挥作用，例如地质勘探、汽车制造等，这种超宽带的通信技术对硬件和软件有着很高的要求，高额的应用成本也是UWB沒有在矿山调度中得到广泛应用的主要原因。与RFID技术有些类似，也是通过定位标签实现对数据信息的采集的，不过脉冲传输的高效性，并不是RFID所能相比的。

2、基于WLAN与GIS技术的调度管理

（1）WLAN

WLAN无线通信技术是以无线电和红外线技术为传播媒介，对数据信息进行收集、处理与监控的，WLAN的安装方便快捷，只要矿井调度的环节有局域网信号就可以实现对调度的控制，当安装设计出现问题时，也可以灵活的进行调整，不需要对矿井进行重新布线，节约了调度的成本。基于WLAN技术的矿山调度设备继承了技术自身可扩展的优势，在技术更新换代的速度很快的时代，企业也仅仅需要少量的投资就可以实现对调度系统的更新。

（2）GIS

GIS不同于传统的计算类的信息处理系统，空间类的信息管理方式是其最突出的特点，定量、定位、定性三个方面的分析使信息处理更加的准确。GIS是一种极具动态性的技术，但是，空间性的管理模式缺乏相应的技术支持，所以人为操作就显得比较重要。

在进行矿山调度时，可以向系统终端的管理人员提供员工以及设备的分布情况，根据调度需要可以快速的查找到人员和设备的位置，跟踪系统的研发，可以将调度的环节纳入到终端的监控之下，有助于指挥人员对现场的情况的决策和调度。

三、矿山调度系统的架构

1、调度定位

定位技术的选择要根据矿井环境以及企业的经济情况，无论何种技术的选择，都离不开传感器、中间设备以及系统终端三种设备的安装，需要注意的是，在安装前应对环境的情况有所了解，在一些恶劣的环境下安装要注意安全措施的保护。

调度的总体设计应保证调度的性能的高效，并且操作起来比较方便，根据近年来无线技术在矿井调度上的使用不难看出，调度的设计主要集中在定位、生产查询、系统管理以及日志记录四个方面，其中，系统管理是调度系统的主要组成部分，用于矿产生产与调度的员工、设备、接入点以及监控反馈等环节都置于系统管理的控制之下；WIFI应用于整个调度系统的定位以及对员工的监控和集中管理，GIS对位置的感觉比较灵敏，应用到调度中心能够实现对某些重点区域的查看；生产控制系统是调度系统核心，是调度的主要操控者，不仅仅包括现场员工和设备的指挥调度，而且还包括对生产计划的制定和管理；最后，通过对生产每个环节进行记录，能够很好的发现调度系统中存在的问题，包括调度时间、责任人、员工出勤、开采量等等，一旦发生生产事故，也有助于搜救工作的展开和责任人的确定。

2、井下通信系统

基于TCP协议的IP电话适用于矿井下的语音通讯，用户通过在电话中输入号码实现与无线连接，无线网关会对号码的来源进行确定，来源地明确时即可接入。

由于前端无线通信的架构涉及到很多设备，因此，在进行设备的安装时要遵循设备的安装规范，切忌马马虎虎、大手大脚的行为，设备运行故障往往会影响通信系统的整体运行。为了保证通信的可靠性，需要在通信的中间环节之中加入UPS，一方面能够降低突发情况对系统整体运行的影响，例如突然断电；另一方面也可以消除设备运行过程中的噪音问题，UPS采用集中式的布线方法，对布线的技术要求比较低，在传送质量上也有所提高[3]。

3、无线网络的搭建

目前，应用在矿井调度上的无线通信技术选择主要集中在第一代和第三代之上，从管理、安全、功能、成本上不难看出，第三代无线通信要远远超过第一代，再加上第三代无线通信技术具有高度的扩展性，即便是赶上信息技术更新较快的阶段，也能够保证技术跟上时代。

搭建井下的无线网络应遵循以下三个原则，首先是无线接入点的位置选择应遵循全面性的原则，争取保证接入点能够覆盖矿井的所有位置，接入点之间的距离最低应保证在300米左右，之所以对距离要求较高，除了节约经济成本之外，主要是防止接入点之间的信号会出现互相干扰的情况。其次，接入点对分配频率有着明确的要求，具体的频段大致在2.4GHZ左右，无线局域网受信道的影响，如果接入点在接入信道时有重叠，信号就会受到干扰，因此，在相邻的接入点之间要保证其信道不重叠。最后，接入点的设计要面向整个用户，表现在矿井的调度上就是矿井的大小，当矿井面积较大时，接入点的使用量就会相对比较多，这就要求接入点的容量能够满足调度的要求，就WIFI而言，相邻的接入点保持在300米即可。

四、结束语

通信技术在矿山调度管理中的应用，促进了矿山勘采企业向着网络化的方向转型，但是，诸多技术上的缺陷以及投资成本的增加，都限制了企业的选择。为此，加快通信技術的研发，对矿山调度管理具有重要的意义。