矿井移动通信论文

摘要：煤矿井下发生事故后，井下人数不详、被困人员位置不清、被困人员生死不明是灾后应急救援急切解决的问题。因此，有必要研究抗灾变能力强、具有人员位置监测等多功能煤矿井下无线通信系统。本文研究将低成本的新技术——Wi-Fi应用于井下，构建一种新的矿井移动通信系统。今天小编给大家找来了《矿井移动通信论文 (精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

矿井移动通信论文 篇1：

矿井移动通信的现状及关键科学技术问题

【摘要】 矿井移动通信属于为矿井提供抢险救灾与生产调度所需一类工具。矿井下因为工作环境较为特殊，所以矿井以下的移动通信相较于地面上存在一定区别。该篇文章就主要对矿井下移动通信现状与特征进行陈述，并对其中部分关键科学技术相关问题进行浅析，希望可以给相关矿井工作人员及移动通信工作人员提供一些参考意见。

【关键词】 矿井移动通信 现状 关键科学技术

前言：当代煤矿发展更加趋向于自动化，信息化以及机械化，想要达成目标很多，比如像瓦斯抽采，运输，提升，压风，通风，排水以及供电等无人当值，地面远距离控制等;综放与综采等尽可能减少作业人员，达到远距离操控;让井下作业工作者尽可能减少，综合提升煤矿作业安全系数。想要让这些目标尽快达成，单纯具备远距离控制功能矿井视频监控系统是远远不够的，对于相关移动通信技术同样提出了较高要求。

一、矿井下移动通信现状

目前，我们国家国有矿井大多数暂未配备移动通信相关设备，地方使用移动通信相关技术的也更加是凤毛麟角了，有类似技术配备矿井里，也难以真正调动其效能给工人安全与生产作业提供服务，有些矿井用高价钱由英国，南非等国家购置先进系统，却因为维护不佳，配备不全，让系统废弃老化，甚至造成系统瘫痪[1]。

现如今，矿井采取移动通信可分为漏泄通信与感应通信，采取机车架线进行载波信道载波通信能够达到机车式移动通信状态。所谓载波通信，即采取井下已经具备的动力电缆当作信道，可有效免除通信电缆敷设这一环节，因为井下的动力电缆存有很多分支，且负载频繁变动，存在较强工业干扰，自然环境不佳等因素，导致通信质量较差。因此，想办法对系统可靠性进行提升，为现如今采取动力型电缆载波关键问题。

所谓感应通信，为凭借感应体，像管道，钢丝绳等对信号进行传输，该传输方式特征为感应体同设备间有互感耦合存在，与载波通信采取信道设备间直接耦合是不一样的。感应通信存在便携与灵活等特点，但是它同时也有一定缺点存在[2]。即因为体积较小，所以输出功率不大，环境噪音较大地方不适合使用。

所谓漏泄通信，即采取井下巷道敷设特质外导体有缝轴电缆与射频，也就是漏泄电缆，让它存在长天线传输作用并于周边构成连续无线电磁漏泄场，让巷道所有截面具备较强无线电场，结合该漏泄场场强，能够达到漏泄电缆移动电台和长天线间双向可逆的耦合方式。在我们国家，有关漏泄通信为最近几年刚发展起来一类井下的移动通信方式，它的抗干扰，通信功能，距离以及质量都要比感应通信与载波通信出色很多，为现如今较为理想一种井下的移动通信技术，所以现如今被普遍应用于矿井作业中。

二、关键科学技术问题

关键问题可主要概括为下述几点：矿井下无线传输;天线矿和无线电本质防爆安全理论以及矿井下移动通信调制方法和网络结构等。矿井下无线传输相关理论为反映电磁波煤矿井下的传输规律，主要针对下述内容展开研究：巷道矿尘，横纵向导体，巷道里设备，通风设备，支护，围岩介质，表面粗糙，弯曲，倾斜，分支与截面给无线传输所带来影响;以及天线巷道里激励等。天线矿用和无线电本质防爆安全理论主要针对煤矿井下的无线电频率，功率与发射天线等和瓦斯能量点燃关系[3]。

此外，矿井下移动通信过程中关键的科学技術相关问题还包含有网络调制方法，信令以及网络结构等等。无线电波井下巷道内传输不够畅通，但是漏泄通信信道已较好对无线电波井下巷道中远程传输相关问题进行解答。如此，将地面使用移动通信仪器设备进行适当改造，主要是采取防尘，防潮与防爆等处理，从而方便井下使用，假使地面上移动通信优秀生产商涉足于矿井下生产，那么相信取得效果一定是喜人的，矿井下移动通信也会取得显著进步。因此也可以讲，移动通信精英团队加入矿井下相关产品生产制造，才为矿井下移动通信可以可持续发展关键内容。

三、结语

综上所述，最近几年，因为我们国家现代化的各种技术有了突飞猛进的发展，国内诸多行业也从其中获益良多，特别为网络技术广泛普及，为人类日常生产作业提供了非常多的便利条件，同一时间也可以大面积提高工作效率。矿井通信系统也正是在如此环境下应运而生的，它具有便捷，及时以及可靠等优势。

对于我们国家相关行业未来发展角度来说，大力发展矿井下移动通信相关技术并对其中关键科学问题进行解决是对陈旧工作模式一种很好的替代，对相关各组织机构工作环节管理效率都有很好的提升作用，进一步改善我们国家矿井作业工作服务质量。

参 考 文 献

[1]方俊正.对我国矿井移动通信现状的分析及展望[J].山西焦煤科技，2013，S1：53-54.

[2]黄伟，姚善化.矿井移动通信技术难题及解决方案探讨[J].煤矿机械，2013，12：33-36.

[3]孙继平.煤矿自动化与信息化技术回顾与展望[J].工矿自动化，2010，06：26-30.

作者：樊志隆

矿井移动通信论文 篇2：

wifi在矿井移动通信系统中的应用

摘要：煤矿井下发生事故后，井下人数不详、被困人员位置不清、被困人员生死不明是灾后应急救援急切解决的问题。因此，有必要研究抗灾变能力强、具有人员位置监测等多功能煤矿井下无线通信系统。本文研究将低成本的新技术——Wi-Fi应用于井下，构建一种新的矿井移动通信系统。

关键词：wifi 矿井生产 通讯联络

1.Wi-Fi技术简介

Wi-Fi(WirelessFidelity)，即无线保真或无线相容性认证，是一种无线局域网数据传输的技术与规格，也就是IEEE所定义的无线通信标准IEEE802.11。无线局域网是有线局域网的扩展和替换，是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。IEEE802.11标准发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。随后，IEEE又发布了一些补充协议，包括物理层的补充协议IEEE802.lla/b/g和其它一些服务相关协议。总的来说，Wi-Fi属于短距离无线技术，覆盖范围可达几百米，使用的是2.4GHz附近的频段。Wi-Fi有着“无线版本以太网”的美称，世界上至少有80%以上的局域网采用以太网技术，其几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸。

2.系统需求分析

所要研究设计的矿井移动通信系统主要由地面监控系统、井下分站和移动通信终端组成。地面监控系统负责整个系统的管理与控制，通过地面监控系统可以对井下人员以及相应设备进行实时的监控。地面监控系统任务可由一台多功能计算机并配有相应数据库管理软件完成。井下分站为整个系统的关键部分并负责多项功能。系统应满足：

1.在矿井事故前后，地面监控系统能得知井下工人所在的位置;

2.井下工人与地面监控系统以及井下工人之间能随时进行双向数据通信;

3.地面监控系统能随时、直接与任何井下工人进行双向数据/语音通信;

4.井下工人之间能进行双向窄带语音通信;

5.井下通信网为由若干个分站组成的网状网络;

6.分站能收发无线电信号，为了有较强的穿透能力，采用适合矿井传输的波长。

3.方案设计

系统以光纤有线网络为骨干，以无线网络为延伸，在井下设立若干矿用分站，通过无线局域网络覆盖井下巷道，利用矿用本安手机(IP终端接入设备)来实现群呼、组呼等功能，从而实现井上对井下的语音调度以及井下对井上的数据和语音双向通信。地面通信与监测中心的软件能分析、处理和显示人员位置、生命状态，可实现人员位置和生命状态显示报警和存储，从而全面实现煤矿安全生产、调度通信、应急救援、安全监控与督察。

3.1 系统架构

系统分为井下设备和井上设备，如图1所示。

图1 系统组网拓扑图

井上设备包括：地面通信与监测中心控制计算机、IP调度台、数据服务器和交换机;井下设备由井下分站设备、连接光缆、井下手机、识别卡等组成。

本质安全型无线以太网移动通信终端通过无线网络与矿用多媒体通信接入网关互联;IP调度台通过以太网与网关连接;多媒体通信接入网关之间通过光纤互连组成千兆多环型或环型与链型或星型的任意组合网络;识别卡通过无线网络与矿用多媒体通信接入网关互联。数据服务器模块包括网络管理服务器、人员定位服务器和视频管理平台服务器，网络管理服务器、人员定位服务器和视频管理平台服务器均通过以太网与矿用多媒体通信接入网关连接。

IP调度台内置有SIP服务器，用以实现VoIP通话;IP调度台通过话音中继接口与公网市话系统或企业内部电话系统互联，从而实现井下人员间、井下到矿区、井下到公网的全面通话。

井上设备和井下设备均安装有不间断后备电源系统，在停电或断电环境中系统可以正常工作。系统满足井下爆炸性气体环境用电气设备安全技术要求。

3.2工作流程如下：

发送时，信号经TWL3016模拟基带和OMAP730数字基带调制解调器中的MAC单元对数据进行加密和CRC校验工作。基带处理器将Tx数据从MAC中取出，生成适于RF子系统(TRF6151)传输的帧数据。帧形式的数据经过一个DAC转换为模拟信号，经基带滤波器滤波后，送到TRF6151。TRF6151对这个模拟信号进行放大，接着将这个信号上变频到900MHzor1800MHz频段，再通过RF3133功放。这个输出信号通过匹配电路与PCB上的50欧姆阻抗RF线匹配，接着使用一个平衡非平衡变压器(balun)、桥式开关(bridgeswitch)和复用器(diplexer)/低通滤波器(LPF)将这个平衡的差分信号，变换为非平衡的单端信号送到天线端。

在接收模式下，天线接收到900MHzor1800MHz的RF信号，这个单端信号经过带通滤波器(BPF)、复用器(diplexer)，桥式开关(bridgeswitch)，并转换成平衡的差分信号，送到TRF6151的片上低噪放(LNA)。再由TRF6151的片内的RF和IF混频器(mixer)下变频为基带信号并送到放大级进行放大。信号经过一个A/D变换器变换为数字信号，最后输入到OMAP730数字基带调制解调器和TWL3016模拟基带中完成信号的最终处理。

结束语：

本文研究设计的矿井移动通信系统，利用了Wi-Fi无线局域网技术，系统结构简单有效，便于部署与运维，符合和满足矿用特定的使用环境与安全要求，可承载目前井下环境主要的通信业务，必将有广阔的前景。

作者：景旭东

矿井移动通信论文 篇3：

扩频通信技术发展状况及其在煤矿的应用

【摘要】目前，我国的煤矿井下通信主要采用有线通信方式，该通信方式存在很多不足。文章对将扩频通信技术引入到煤矿井下通信中进行了探讨。介绍了扩频通信的原理、优点和在国内外的发展状况，最后对该技术在煤矿行业的应用现状及发展趋势进行了分析。

【关键词】扩频通信技术;煤矿;井下通信

煤炭一直是我国的主要能源，我国的煤炭资源大都埋藏较深，需要采用井工开采。在井工开采中，通信工作非常重要，它关系到煤矿的安全生产和矿工的生命安全，必须引起高度重视。扩频通信技术是近几十年来逐渐发展起来的一种比较先进的通信技术，具有抗干擾能力强等诸多优点。本文拟在回顾我国煤矿井下通信发展状况的基础上，对将扩频通信技术引入到煤矿井下通信中进行探讨。

1.目前我国煤矿井下通信中存在的问题

目前，我国的矿井移动通信系统主要由三种通信形式组成，即泄漏无线通信、感应通信和动力线载波通信。泄漏通信电线铺设复杂，费用昂贵，信号接收范围窄，只局限在离导线40 m以内的范围，而且还需要敷设专用传输线，这些缺点限制了该系统的推广应用;感应通信信号不稳定且有大量杂音，因而也无法成为井下的主流通信系统。动力线载波通信系统目前在架线电机车上有一定的应用，但同样存在很多的这样或那样的缺点不足，难以广泛应用。

目前，我国大多数井工开采的煤矿，井下通信都是采用有线网络的方式，但是煤矿的井下环境恶劣，通信电缆容易受到腐蚀，从而影响到通信信号甚至使信号中断。另外，当井下发生事故时，通信电缆有可能被损坏，从而通信也会受到影响。而如果采用移动通信，上述缺点就可以克服。由此可见，建立一个完善的煤矿井下移动通信系统对于保障煤矿生产安全和提高煤矿开采劳动生产率都具有非常重要的意义。而扩频通信技术就是一种无线通信方式。

2.扩频通信的原理

2.1 扩频通信的基本原理

扩频通信的全称是扩展频谱通信，其基本原理如下：原始信号本身与射频信号存在着一定的频带差。信号扩展后的带宽与扩展前的带宽之比叫做GP，它是整个通信系统中非常重要参数，一般，通过一种特定的调制方法，可以将发信端的原始信号带宽扩展，然后将扩展后的信号发送出去，在另一端进行接收。信号接收以后，再在接收端把接收到的信号复原为原始信号带宽来说，该数值应在10以上。

信息论创始人香农提出了著名的香农公式C=WLgZ，L=P/N，即信道容量C是一个常数，带宽W和信号噪声比P/N，可以交替使用，增加带宽可以降低系统的信噪比。换言之，相同的发射功率，在低信噪比的情况下增加带宽，可靠地传输信息，即使在信号被噪声彻底覆盖淹没的情况下，只要维持相应的带宽增量，其仍然可以保持一个相对稳定的信道，这便是扩频技术的基本思路和理论基础。电路交换是数据通信的一种重要的交换方式。

此交换方式主要是指将2台计算机或者终端在实现相互的通信时，使用同一条实际的物理链路，在整个通信过程中都会使用该链路实现对信息的传输。此外，还不允许其它的计算机或者是其它终端设备同时共享此电路。

就目前而言，被大家熟知的直接序列扩频技术，是一个利用伪随机码(PN码)发送信息的选择，然后直接进行调制，PN码速率Rb是远远比传送信息的速率Ri大的，因此Rb为调制后信号的速率，即无线电设备发出的信号频带比原来的初始信号扩大了RB/RI倍。接收器所使用的解扩技术能够实现高精度的信号减少直至还原，以此获得可靠的信息传输，如图1所示。

2.2 直接序列扩频通信系统

直接序列扩频是一种安全可靠抗干扰能力强的无线序列传输方式，简称直扩方式(DS法)。它利用一种高速率的扩频序列将信号的频谱在发射端进行拓展，同时在接收端使用相同的扩频码序列进行解扩，从而把处理过的信号变成原来的初始信号。其工作原理大致如下，其中接收端收到发射信号以后，利用PN码同步收集发送到PN码精确相位，然后产生出跟发送端PN码相位完全一致的伪码相位，用来作为本地的解扩信号，以便及时恢复数据信息，从而使得整个系统的接收工作能够顺利完成。如图2所示。

3.扩频通信系统的优点

作为新兴的通信体系，扩频通信是未来通信行业的一个重要研究发展方向，也是一种趋势。相比传统通信方式，它具有很多无法超越的优点。主要体现在以下几个方面：

(1)超强的抗干扰能力，无论是抗白噪声干扰，还是抗单频干扰或是抗其它干扰方式，它都体现出了很强的能力，特别是其频谱扩展的越宽，抗干扰能力越强的特点，对于长期受噪声污染的煤矿业来说是难能可贵的。

(2)易于实现CDMA。同一个频带，不同的扩频码序列，另用户间互不影响，关联甚微，这就构成了优于频分多址、时分多址的码分多址。

(3)可以和其它通讯设备系统共用信道，不但不互相干扰，还可以提高效率减少成本投资，实现信道复用。

4.国外国内扩频通信发展状况及其在煤矿行业的应用

早在上世纪四十年代，信息论的创始人香农就指出：信道的最大传输能力，可以用较大的信号频带宽度和较小的信噪比来实现，信号的功率即使低于噪声功率，仍然能够可靠通信。

20世纪五六十年代，随着通信技术的飞速发展和大规模集成电路与微处理器的出现，扩频技术才进入了实际研究和应用开发阶段，进入20世纪八十年代，它已广泛应用于军事领域，其后又应用于跟踪、导航、雷达、遥控等许多领域。全球导航系统GPS是扩频通信的重要应用，美国从上世纪七十年代末开始，历时20多年，耗资数百亿美元，才完成该系统。实践证明，GPS对人类活动影响极大，应用价值极高，它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题。近十多年来，由于民用通信特别是陆地移动通信的迅速发展，企业家们又把目光瞄向了CDMA(码分多址)，实际上许多著名的大型通信企业，都参加了CDMA产品的角逐，现已建成若干CDMA商用和民用移动通信网。

目前，该技术在煤矿采掘业中的应用尚处于起步甚至空白阶段。近年来陆续有一些国际与国内高校对该项目进行研究，但他们只是停留在对原有的一些通信技术进行些许改进方面，缺乏原始创新。我国是一个煤矿开采大国，对该项目进行研究意义深远。它的完成，即将标志着井下移动通信进入了一个新的阶段和层次，将对矿井的经济效益和安全起着巨大的推动作用。泄漏扩频通信和矿井地面穿透通信的研究是目前扩频通信井下研究应用的两大方向，如果这两个项目能够顺利研究实现，那么其产生创造的价值将是无法估量的。

参考文献

[1]孙克辉，周家令，牟俊.多用户混沌序列扩频通信系统设计与性能分析[J].电子与信息学报，2007(10).

[2]臧金华，郜新平.浅谈煤矿井下通信系统的特点及要求[J].中州煤炭，2005(2).

作者：叶学伟