无线以太网技术在煤矿通信系统中的应用

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1、无线以太网技术在煤矿通信系统中的应用顾伟王春瑞张锋（中电广通股份有限公司，北京100044）摘要：本文针对煤矿复杂、移动的生产环境与生产管理对煤矿通信系统的需求，探讨了井下无线通信技术的选择，介绍了无线以太网（WLAN）技术在煤矿移动通信、系统组网、应急救援通信、视频监控、工业自动化、安全监测监控、人员定位与管理等领域的应用前景与技术优势。关键词：移动通信；无线以太网；工业自动化中图分类号：文献标识码：文章编号：ApplicationofWLANtechnologyinCommunicationSysteminCoalMi

2、neGuWei,WangChunRui,ZhangFeng(CECCoreCastCorporationLimited,Beijing,100044,China)Abstract:Thispaperanalysesthechoiceofwirelesscommunicationtechnologyaccordingtothemobileandcomplexcircumstanceandthedemandoftheenterpriseinthecoalmineindustry,introducestheadvantagesa

3、ndprospectsofthewirelessLANtechnologyintheapplicationonmobilecommunicationsystem,networkconstructing,emergencycommunication,videomonitoring,Industrialautomation,securitymonitoring,personnellocalizationandmanagement.Keywords:Mobilecommunication;WLAN;Industryautomat

4、ion背景煤炭开采面临的是移动的生产环境，除永久性的大巷以外，在完成一个采区的采煤工作后，需要将采掘、支护、通信、监测监控、运输、电力、通风排水等大量设备搬迁至新的采煤工作区，井下巷道的掘进同样面临的是不断移动的工作环境，大量的设备需要跟随掘进的进度随时搬迁；减员增效是煤炭企业提升安全生产管理水平的一个重要目标与手段，我国煤矿95%以上是井工开采，煤炭赋存条件差、开采深度深，井下巷道长，在这种环境下实现减员增效，对煤矿井下通信系统的保障提出了更高的要求。在移动的生产环境中，在人员少、距离长的井下巷道环境中，移动通信技术以其

5、小型化、便捷性、可移动的技术特征成为煤矿下一代井下通信技术的首选。现有无线技术研究迄今为止，我国煤矿井下主要以有线通信方式为主。目前井下的工业控制、监测监控、工业电视、人员定位等系统均采用有线方式（采用光缆或通信电缆）传输，而煤矿井下的无线通讯应用目前仅限于语音通信，多功能的应用尚属空白。国内矿井语音无线通信方式主要有漏泄通信、感应通信、透地通信、PHS（小灵通）通信和CDMA（大灵通）通信系统等。其中透漏泄通信、感应通信与透地通信由于存在信道容量小、易受电磁干扰、可靠性低等缺陷，应用范围受到限制；矿用小灵通技术来源于公众

6、移动电信网络中广泛应用的PHS系统,主要实现井下及地面的无线语音业务功能，矿用CDMA（大灵通）通信系统与目前的小灵通PHS相比较而得名，大灵通工作在450MHz，基于CDMA2000技术，大灵通在某些方面克服了小灵通的一些缺点，具有信号稳定,通话清晰，移动性好，抗干扰能力强，支持无线高速分组数据业务等特点，但是它存在着功能单一、协议标准化差、抗灾变能力差的缺点。新兴的3G技术由于系统实现过于复杂、造价高，更关键的是受到严格的频率管制。因而，上述技术不宜作为未来多功能煤矿井下无线通信系统的技术选择。对于井下无线通信系统，频

7、率的选择是另一个重要的因素。根据此前的研究（孙继平2002），巷道中无线电波的频率与衰减特性如下图1所示：衰减(dBm)通信频率(MHz)图1巷道中总衰减与工作频率的关系如图所示，在煤矿巷道中传播频率在800MHz以下的电磁波衰减很大，不适于使用。随着传输频率的增加，倾斜损耗在增大，但是由于巷道壁粗糙引起的损耗在减小，在1000MHz～3000MHz之间，总损耗增加缓慢。无线以太网（WLAN）技术介绍无线以太网（WLAN）技术起源于1971年，由IEEE802.11协议族规范，主要包括802.11a、802.11b、802

8、.11g以及新的802.11n等组成，工作频段为2400MHz与5800MHz两个开放的ISM频段，使用的技术主要有直序列扩频技术（802.11b）、正交频分复用技术（802.11g）以及智能天线与频道聚合技术（802.11n）。无线以太网（WLAN）是有线以太网（LAN）的无线扩展，具备协议标准化好、