煤矿无线通讯技术现状及发展趋势

黄璐

（百色百矿集团有限公司 广西百色 533000）

煤矿无线通讯技术现状及发展趋势

黄璐

（百色百矿集团有限公司 广西百色 533000）

在煤矿的开采作业中，通讯技术的作用越来越明显，在实际的开采过程中，通讯技术不仅能够保证煤矿的生产的正常进行，还保障了煤矿作业人员的人身安全和财产安全。企业想要提升煤矿生产安全水平的话，采用先进的无线通讯技术不失为一种有效的方法。本文将介绍现下国内煤矿中较常用的无线通讯技术，并对其未来发展趋势进行展望，以供各位读者阅读参考。

无线通讯技术；煤矿；正交频分复用

随着我国经济建设的不断发展，对于煤矿能源的需求不断上涨，现在很多企业都把提高煤矿生产量和提升作业水平作为企业的第一要务，却在作业人员的相互联系上遇到了困难。在煤矿作业点分布较为分散且井下巷道十分复杂的情况下，保持良好的通讯联系对于保证施工的正常进行十分重要，除此之外，无线通讯技术还可以为抢险救灾的井下作业提供基础，为施工人员的生命安全提供保障。保持良好的信息交流，能在一定程度上避免煤矿事故的发生，也能够在突发情况发生的时候与井下的工作人员取得联系，从而降低安全事故的风险。因此煤矿企业应当采取措施，投入资金来改进无线通讯技术，提升煤矿作业整体的通信水平。

1 国内煤矿产业的通讯现状概述

1.1 漏泄技术

漏泄技术主要是通过电缆对于信号的双向传播来实现信号的发送，在对信号进行接收与处理的站台、电缆、双向的继电器设备和手持电子终端之间进行信息的传送。漏泄技术的出现标志着我国煤矿生产中传统的有线防爆电话式通讯时代正式退出历史舞台，使得井下井上的施工人员的通信变得更加方便、快捷，信息的传递更加及时，虽然不能对井下的施工人员进行准确的定位，不利于后期的救援及其他工作的实施，但漏泄技术为现代的无线通讯技术的应用与发展奠定了坚实的基础。

1.2 井下小灵通

井下小灵通比漏泄技术拥有更强的系统性，能够通信的终端数量也得到了极大的增加，信号的传输质量也有所提高。在井下巷道相对比较复杂的情况下，小灵通技术的应用使得井下的施工人员的交流质变得更加方便，因而对生产效率有极大的加成作用。另外，井下小灵通系统的成本及后期的维护费用较低，不会为煤矿企业带来过重的通信负担。但小灵通技术也有其自身的局限性，如：无法开展无线宽带业务，后期的发展前景较弱，难以进行全面、复杂的业务的实行，不能满足企业更高的要求等。

1.3 WiFi技术

相比于前两种通信技术，WiFi通信技术有着更加优越的信号接受与处理能力，且在将通信接入互联网之后，能够接收的终端类型更多，使用方式灵活且成本更加低廉，因此受到了煤矿企业的青睐。但在如今数字化通讯的大环境下，不能进行数据处理的WiFi技术已经不能满足当前的市场需求，因此催生了更先进的通讯技术的发展与应用。

2 煤矿生产中应用的新型无线通讯技术

2.1 拓展的WiFi技术

以mesh系统进行组成的WiFi通讯技术可以将企业的VPN引入整个通讯系统，与前文提到的WiFi语音不同的是，拓展的WiFi技术可以支持宽带业务，因而可以实现更多的功能。在这种环境下，每一个无线设备都可以充当AP或者RE peater，并且可以与其他电子终端保持信号双向传播。这种技术解决了信道拥堵的问题，当某一个AP出现信靠不畅的情况，发射信号的设备会选择信息流量相对较少的其他站点继续信号的传输，当今的处理速度可以保证信息在中途不出现中断流畅地到达目标设备。mesh优于一般无线接入点的地方在于，它可以根据所处的位置和内部模块的组合情况来确定其中的相关网络的作用。

2.2 WIMAX全球微波接入互操作性技术

WIMAX通信技术是通过宽带无线接入城域网，从而实现一对多的点对点的方式，网络通讯服务质量较高，对于移动中的信号有着较好的支持能力，对信息的传输速率也很高。虽然国内对于这种技术的应用还处于一个较低的水平，但其较为完善的远程信号传输能力和多媒体的无线通信水平可以很好地满足煤矿作业中的通讯需求。

WiFi与WIMAX相比较：

WiFi与WIMAX之间由很多相似的部分，尤其在高速无线数据通信领域都是不可或缺的技术，两者在使用效果上相似，功能上互补，且互有融合的部分，但无法完全相互取代。二者在煤矿中的应用上，最大的不同既是覆盖范围的区别。WiFi的信号覆盖范围约为300～500m，较适合于无线局域网环境中使用，而WIMAX的信号覆盖范围约为3000～5000m，可以在各种煤矿专网的环境下使用。

而就目前的技术而言，WiFi的实际应用技术与标准领先于WIMAX，因此使用的效果更好，然而在未来二者向着更高的带宽、更好的安全性和更强的兼容性发展之后，WIMAX无线通讯网络技术的应用前景更好。

2.3 Fem tocell技术

Fem tocell最初用于家庭环境中的电子终端产品，但随着研究的深入，Fem tocell的潜力被发掘出来，该种技术与ADSL调制解调器类似，具有发射功率小，安装便利，配置便利，即插即用等特点。在煤炭、石油等行业中井下环境复杂，巷道曲折，因此可以设置多个Fem tocell的信号发射点，将工业以太网与地面主系统相连，从而架构标准的Fem tocell网络从而实现井上与井下的通信需求。Fem tocell的硬件结构包括Node B（指移动基站，包括控制子系统、传输子系统、射频子系统、中频/基带子系统和天馈子系统等）和RNC的功能，可以通过Uu接口和UE通信；并且可以通过Iuh接口经矿区宽带承载网与Fem tocell网关相联系，最后通过Iu接口与核心网络进行通信。

但目前煤矿施工过程中Fem tocell的应用还存在一定的限制：

（1）单个Fem tocell的覆盖面积有限，且能够搭载的终端数量最多只有4～6个，因此在矿井面积较大的大中型煤矿中，需要部署的Fem tocell的数量很多，这不仅增加了购置设备的成本，还会使得网络管理的复杂程度呈指数型上升，在数量上升到一定程度时，每一个Fem tocell之间的信号干扰会变强，因此会对整体的讯息通信质量产生影响。

（2）国内的Fem tocell同步主要通过GPS来完成，但在煤矿作业的井下，一般矿井的深度都超过300m，最大的井深可以超过1000m，在这种情况下，矿井中的电子设备几乎不可能受到GPS信号。因此想要在煤矿中应用Fem toell技术，就要开发不必依赖于GPS的同步技术。

（3）现在的技术无法实现手机在Fem tocell网络区域中的优选问题，也就是说，在手机新进入一个Fem tocell的覆盖区域中时，无法从原有的网络链接中自动断开并连接信号较强的新网络，在离开Fem tocell覆盖区域时，也不会自动切换到宏网络。当煤矿中的Fem tocell网络数量很多的情况下，就会严重影响施工中的通信质量与通信效率。

2.4 3G无线通信技术（TD-SCDMA）

TD-SCDMA技术是当今煤矿井下移动通信设备中较为新兴且发展迅速的新技术，不仅能够解决移动中的语音业务，还能够满足视频通话、短信、彩信等业务功能的需求。在2M Bit的移动上网速率的条件下，可以完成大部分无线宽带业务，如：

TD-SCDMA的优势有：

（1）系统容量上限高，通讯效果好。TD-SCDMA系统能够搭载的最大用户上限为23个，因此单个终端所能支持的容量远远超过上文提到的其他无线通讯技术。另外，由于TD-SCDMA系统的语音编码方式是最先进的AMR方式，因此通话质量与语音清晰度也十分优越。

（2）自干扰效果小。一般来说CDMA系统都存在呼吸效应，也就是随着用户数量的增加，通讯信号覆盖半径收缩的现象。而TD-SCDMA系统不存在呼吸效应，当其用户数量增加明显的时候，网络通信质量几乎不会受到用户产生的自干扰，也就是说TD-SCDMA的网络规划与网络优化工作有着更高的效率。

（3）在煤矿无线通信专网中占据长期领先地位。目前在煤矿中普遍使用的小灵通通信系统存在无法升级换代的问题，而WiFi通信技术也有无法演进的特点，而TD-SCDMA技术可以随时快速地升级，新的技术与编码可以很方面地移植入煤炭通信系统中，这避免了传统无线通信技术难以更新换代的短板，为煤矿的无线通信技术的先进性与可持续性奠定了基础。

表1 矿用无线产品技术性能对比

（4）起源于公网。TD-SCDMA技术起源于公网，因此可以与公网实现无缝连接，接入TD-SCDMA的任何一部终端都可以与公网中的其他电子终端进行通信。且对于TD-SCDMA系统，国家划分了专用的频段，因此稳定性和安全性较好，不易与其他频段的无线网络系统相互夹杂，产生干扰。另外，国内的3G技术已经较为成熟，已有技术水平较高的产业链进行运作，因此对于煤矿中的TD-SCDMA技术运用是较好的技术储备与专业基础，利于其不断的发展与改进。

3 结束语

之所以要提高煤矿企业的无线通信技术，是因为国内的煤矿生产仍存在木桶效应，只有将相比于生产能力较为落后的通信技术的“短板”提升上来，才能让生产效率进一步提高。综上所述，煤矿企业应当提高井下通讯技术水平，采用更加先进的无线通信技术，从而保证煤矿施工工作的正常安全地进行。本文对国内的煤矿无线通信技术进行了介绍与比较，分析了各自的应用现状与使用过程中的优缺点，最终得出了在煤矿生产的井下作业中配置TD-SCDMA无线通讯技术是较好的选择，拥有强大的业务能力和广阔的发展前景。

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1004-7344（2016）15-0278-02

2016-2-10

黄璐（1984-），男，助理工程师，本科，主要从事煤矿信息技术员等工作。