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當前煤礦通訊技術(shù)研究
摘要 本文主要介紹了當前煤礦監控系統中常用的幾種通訊技術(shù)以及各自特點(diǎn)，并從無(wú)線(xiàn)方式和有線(xiàn)方式兩個(gè)方面對其進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：煤礦通訊；GPRS；GEPON
引言
在我國建設煤礦現代化的過(guò)程中，煤礦經(jīng)歷了從單一重要參數單機監控到多參數全方位監控并最終實(shí)現綜合自動(dòng)化過(guò)程。目前各個(gè)地方也根據自己的相應特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出了很多適合自己應用的監控系統，而監控系統中的貫穿之處在于各個(gè)系統中的通訊子系統�；诖�，本文著(zhù)眼于當前各個(gè)系統中通訊方式的差異性和共通性，將煤礦安監通訊系統從有線(xiàn)方式和無(wú)線(xiàn)方式兩個(gè)方面對其進(jìn)行了詳盡闡述。
一 有線(xiàn)通訊方式
當前煤礦安監系統中所使用的有線(xiàn)通訊方式集中于現場(chǎng)總線(xiàn)方式(如c AN總線(xiàn)，PROf-bus總線(xiàn)等)、RS232總線(xiàn)方式、RS4 8 5總線(xiàn)方式以及當前流行的GEPON通訊方式等。這些方式優(yōu)點(diǎn)是通信可靠，信號穩定。不足之處在于前期組網(wǎng)比較大，成本較高，易損壞。
現場(chǎng)總線(xiàn)通訊方式特點(diǎn)�，F場(chǎng)總線(xiàn)是連接智能現場(chǎng)設備和自動(dòng)化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。主要解決工業(yè)現場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場(chǎng)設備間的數字通信以及這些現場(chǎng)控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問(wèn)題。
現場(chǎng)總線(xiàn)使得現場(chǎng)控制設備具有通信功能，通信標準的公開(kāi)、一致，也使系統具備開(kāi)放性，設備間具有可操作性。另外功能塊與結構的規范會(huì )使得相同功能的設備間具有互換性。其在一對雙絞線(xiàn)上可掛接多個(gè)控制設備，便于節省安裝費用；節省維護開(kāi)銷(xiāo)；為用戶(hù)提供了更為靈活的系統集成主動(dòng)權。
從現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)本身來(lái)分析，它有兩個(gè)明顯的發(fā)展趨勢：
一是尋求統一的現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準；
二是Industrial Ethernet走向工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )。
RS485通訊方式特點(diǎn)。RS485采用差分信號負邏輯，+2V～+6V表示“0”，6V～－2V表示“1”。RS485有兩線(xiàn)制和四線(xiàn)制兩種接線(xiàn)，四線(xiàn)制只能實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，現很少采用，現在多采用的是兩線(xiàn)制接線(xiàn)方式，這種接線(xiàn)方式為總線(xiàn)式拓樸結構在同一總線(xiàn)上最多可以?huà)旖? 2個(gè)結點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò )中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機帶多個(gè)從機。很多情況下，連接RS－485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因：(1)共模干擾問(wèn)題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測信號，系統只需檢測兩線(xiàn)之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，Rs-485收發(fā)器共模電壓范圍為7～+12V，只有滿(mǎn)足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì )影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI問(wèn)題：發(fā)送驅動(dòng)器輸出信號中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道(信號地)，就會(huì )以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線(xiàn)就會(huì )像一個(gè)巨大的天線(xiàn)向外輻射電磁波。
GEPON通訊方式特點(diǎn)。GEPON(Gigabit Ethemet Passive Optical Network)將以太網(wǎng)(Ethernet，最具有發(fā)展潛力的鏈路層協(xié)議)與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(PON，接入網(wǎng)的最佳物理層協(xié)議)結合在一起形成的能很好適應IP數據業(yè)務(wù)的接入方式。由IEEES02．3EFM(Ethernet for the FirstMile)提出．已形成標準802．3ah，可以環(huán)形，星形，也可以是井下巷道的樹(shù)形，更利于煤礦現場(chǎng)特殊環(huán)境。不但集成了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )的低成本優(yōu)勢，而且與數據網(wǎng)絡(luò )中占據絕對主導地位的以太網(wǎng)技術(shù)無(wú)縫融合，光纜使用少，傳輸帶寬高，后期擴展容易，費用低�？梢詫�(shí)現真正的“三網(wǎng)合一”。
綜合幾種通訊方式特點(diǎn)，可以看出以上單一有線(xiàn)通訊方式難以滿(mǎn)足當前煤礦綜合自動(dòng)化系統的運行速度和質(zhì)量方面的要求，但是如何合理布局組合，使用兩種或者兩種以上網(wǎng)絡(luò )構建煤礦綜合自動(dòng)化系統可以達到要求。這也是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)。
二、無(wú)線(xiàn)通訊方式
目前隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )越來(lái)越多的被用在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )組建中，他們以低成本，易維護取得了一定的優(yōu)勢地位。但是也存在信號不如有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )穩定，容易大面積癱瘓等問(wèn)題。當前，煤礦通訊系統中存在的方式主要有GPRs移動(dòng)通信方式，GSM短消息方式、RFID以及Zlgbee等通訊方式�，F簡(jiǎn)單陳述一下特點(diǎn)。 GPRS通訊方式。GPRS的英文壘稱(chēng)是：“General Packet Radio Service”(譯作“通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)”)，它是利用“包交換”(Packet—Switched)的概念發(fā)展起來(lái)的一套無(wú)線(xiàn)傳輸方式。所謂“包交換”就是將D ata封裝成許多獨立的封包，再將這些封包——傳送出去，形式上有點(diǎn)類(lèi)似郵局中的寄包裹。其作用在于只有當有資料需要傳送時(shí)才會(huì )占用頻寬，而且可以以傳輸的資料量計價(jià)，這對廣大用戶(hù)來(lái)說(shuō)是較合理的計費方式，因為像Internet這類(lèi)的數據傳輸大多數的時(shí)間頻寬是閑置的。
GPRS網(wǎng)絡(luò )是基于現有的GSM網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現的。對原來(lái)GSM的電路交換數據傳送方式，GPRs采用分組交換技術(shù)。由于使用“分組”技術(shù)，用戶(hù)上網(wǎng)可以免受掉線(xiàn)的麻煩。此外，使用GPRs上網(wǎng)的方法與WAP不同， 用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先“撥號連接”，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話(huà)線(xiàn)，但GPRs則較優(yōu)越，下載資料和通話(huà)可以同時(shí)進(jìn)行。
Zigbee通訊方式。Zigbee的基礎是IEEE 802.15.但IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigb e e聯(lián)盟擴展了IEEE，對其網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議和API進(jìn)行了標準化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線(xiàn)連接。它有自己的協(xié)議標準，在數千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調實(shí)現通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數據從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳網(wǎng)絡(luò )平臺，十分類(lèi)似現有的移動(dòng)通信的c DMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )數傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )范圍內，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò )還可以與現有的其它的各種網(wǎng)絡(luò )連接。
總結
本文介紹了當前流行的各種應用的煤礦安監系統中的通訊協(xié)議，詳細敘述了各自特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn)，對以后的煤礦安監工作有一定的建設意義。
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