煤矿通风机安全监测传输系统研究

安玉湖

（大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司通风区， 山西 大同 037000）

引言

为了确保井下的通风效果，煤矿通风机的布置通常选择多点位分布，这就造成了现有的煤矿通风风机信息监测系统监控的数据多、信息量大、监控距离远、井下工作环境恶劣、存在多重电磁干扰等。现有的监测信息传输系统在抗干扰性、数据传输准确性、及时性等方面已经越来越不能满足煤矿安全生产的需求[1]，因此如何确保通风机安全监测信息的可靠传输，是需要不断研究的课题[1]。

1 无线扩频传输技术特点

无线扩频传输技术是近年来飞速发展的一种无线传输技术，其具有以下特点：

1）成本低。无线扩频传输技术，实际上属于无线传输的一种，其在使用时只需发射端及接收端即可，无需使用有线连接，因此使用、维护、改造成本较低。

2）抗干扰能力强。无线扩频传输技术是将传输的数据信号扩展到很宽广的频谱带上，当数据中心的接收模块接收到传输的信号后，通过特殊技术对分布在频谱带上的信息进行压缩处理，将其恢复到原始的频谱带宽，在传输过程中杂波信号进入到信号通频带内的可能性大大降低，因此其具有很强的抗干扰能力[2]。

3）数据传输速度快，容量大。无线扩频技术中，在传输信息时，其首先会对信息进行扩频处理，这样其实际传送的数据就是经过特殊运算处理过的高速大容量信号，因此具有较高的传输速度。

4）传输距离远、信号衰减少。无线扩频技术可以通过增加对信号的信噪比来提高信息的传输距离并减少信号在传输过程中的衰减，确保信息传输的安全性和准确性。

基于上述特点，本文提出了煤矿通风机监测信息无线扩频精确传输系统，确保其能够安全、可靠的对煤矿通风机的数据进行快速、精确的实时传输。

2 通风机监测信息无线扩频精确传输系统

通风机监测信息无线扩频精确传输系统的传输方案示意图如图1、图2所示，在系统工作时，通过布置在通风机周围的传感器收集通风机的各种工作参数，然后将这些收集到的参数通过变送器转变成设定的电流信号，然后这些电流信号经过特殊处理模块对其进行滤波和增强处理，将其转化成数字信号，最后再通过伪随机码对转换的信号进行扩频处理[3]。

图1 通风机安全监测传输系统发射端系统示意图

图2 通风机安全监测传输系统接收端系统示意图

在系统工作的时候，假设信号监测系统监控到的通风机的某个工作数据是m（t），码源的工作持续时间为T，假设其伪随机码为a（t），将通风机的某个工作数据与伪随机码进行数据运算，即可得到一个对应的扩频信号，这个扩频信号的工作速率和其对应的伪随机码的速率是一致的。这样在频带获得相应的扩展信号之后，再经过调制器对载波进行调制，这样经扩展和调制的信号P（t）为[4]：

而在控制中心的接收端，系统在收到传递过来的数字信号后对其进行频谱压缩处理，然后再经过与发射端完全同步的加密扩频码进行解密处理，这样经过处理后即可得到系统发射端采集到的原始通风机的工作实际数据m（t）。

对于在信号传输过程中所掺杂的杂波信号，与扩频伪随机码不相关，会随机的被扩展到整个宽频带上，这样就会使实际进入到信号所在的通频带内的杂波信号极少，因此具有很强的抗干扰能力，且其抗干扰的能力与频带的扩展倍数成正比。

3 结论

通风机监测信息无线扩频精确传输系统抗干扰能力强、结构简单、传输距离远，可极大地提升煤矿中下信息传递的安全型，具有较大的应用推广价值。