短距離通信技術(shù)在煤礦井下的應用論文
一、短距離通信技術(shù)的含義
通常情況下，通信收發(fā)兩方利用無(wú)線(xiàn)電波井下傳輸信息，且能夠在幾十米范圍內傳輸，皆可叫做短距離無(wú)線(xiàn)通信，也可稱(chēng)為短距離通信技術(shù)。短距離通信技術(shù)具備多種共性，即對等性、成本低以及功耗低等。短距離通信技術(shù)實(shí)質(zhì)指一般意義上的無(wú)線(xiàn)個(gè)人網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，主要有以下幾種標準，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距離技術(shù)有各種不同接入技術(shù)，如無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)等。礦井無(wú)線(xiàn)通信有感應通信、動(dòng)力線(xiàn)載波通信等形式。但動(dòng)力線(xiàn)載波通信在礦井中應用時(shí)，由于抗干擾能力弱，難以匹配傳輸阻抗，所以其效果較差。而感應通信是以電磁感應原理進(jìn)行通信，發(fā)話(huà)時(shí)，移動(dòng)通信機的磁性天線(xiàn)與感應線(xiàn)很相似，同時(shí)有尺寸大的發(fā)射天線(xiàn)，但干擾噪聲過(guò)大且傳輸參數可靠性差，很少應用。井下巷道屬于一個(gè)限定空間，主要是巖壁組建而成的封閉環(huán)境，巖壁往往限制電磁波的傳播，傳播中衰減程度過(guò)大。所以選用短距離通信技術(shù)應用于煤礦井下中，有著(zhù)重要意義，短距離通信技術(shù)功耗、成本均相對比較低，網(wǎng)絡(luò )鋪設簡(jiǎn)單，便于操作。
二短距離通信技術(shù)在煤礦井下中的應用探討
短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)具備功耗相對較低的優(yōu)勢，因此對于“本安型”電路的相關(guān)設計十分符合。不僅如此，在煤礦井中，使用頻譜的要求較為寬松，所以，在煤礦井無(wú)線(xiàn)通信系統中，短距離通信技術(shù)具有廣闊的應用價(jià)值。
1．ZigBee技術(shù)的應用分析
在短距離通信技術(shù)中，ZigBee技術(shù)是其中最有代表性的技術(shù)，同時(shí)應用于煤礦井下占據重要的位置。ZigBee技術(shù)指以IEEE802.15.4為主要物理層標準，并以此將大量微小傳感器間的通信進(jìn)行協(xié)調。此類(lèi)傳感器無(wú)需巨大能量，經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)電波且利用接力形式，實(shí)現兩個(gè)傳感器之間的數據傳輸，發(fā)揮高通信效率。ZigBee技術(shù)擁有三個(gè)特點(diǎn)：功耗低，即休眠狀態(tài)下的耗電量為微瓦級，工作狀態(tài)下的耗電量為毫瓦級；超大網(wǎng)絡(luò )容量，即1個(gè)ZigBee可支持的節點(diǎn)有65000個(gè)；廣泛的覆蓋面積，網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍可達100～1000m。ZigBee技術(shù)具備雙向性定位優(yōu)勢，將ZigBee技術(shù)充分應用于煤礦井下中，有效實(shí)現井下與地面之間的信息交流，提高定位信息的規范性以及準確性。此外，ZigBee技術(shù)在實(shí)行雙向傳遞時(shí)，可將某些意外或突發(fā)事件的發(fā)生進(jìn)行控制和防止，同時(shí)，傳輸的速度相當快，信息準確性也較高，從而提高決策反應效率。ZigBee技術(shù)系統在反映井下定位現狀的時(shí)候，能夠利用計算機將井下活動(dòng)軌跡進(jìn)行詳細描述，也就是經(jīng)過(guò)標識卡活動(dòng)狀況、各種站點(diǎn)間信息的傳遞等，進(jìn)行了解和掌握井下活動(dòng)的具體現狀，當發(fā)現有不良現象發(fā)生時(shí)，可立即采取措施，避免發(fā)生意外。如在某市煤礦中，因井下地形復雜，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，常常發(fā)生事故，發(fā)生事故之后，營(yíng)救人員不能將井下受災人員的分布情況以及人數進(jìn)行較好確定，若將營(yíng)救設備盲目開(kāi)進(jìn)，則會(huì )誤傷受困人員，從而無(wú)法及時(shí)營(yíng)救受困工人。然而使用ZigBee技術(shù)之后，能將事故受困人員分布位置以及具體情況進(jìn)行準確確定，促進(jìn)營(yíng)救工作的順利開(kāi)展，及時(shí)救出受困人員，進(jìn)一步降低煤礦井下安全事故的發(fā)生率，確保工作人員的生命安全。
2．IrDA技術(shù)應用分析
一般情況下，IrDA技術(shù)在調制時(shí)，常常利用脈沖相位，如此一來(lái)，不但將抗干擾能力增強，而且使連續電平功率大于脈沖電平功率，防止了紅外二極管無(wú)法承受高功率的現象出現。IrDA技術(shù)具備成本低，易控制傳播距離、范圍，保密性高、抗干擾能力強等特點(diǎn)，將該技術(shù)應用在煤礦井下通信系統中，可發(fā)揮遙控器的作用。此外，根據國家煤礦安全相關(guān)監控系統新標準，對于井下傳感器，必須利用紅外遙控傳感器，無(wú)需使用精度產(chǎn)品及電位器調零點(diǎn)產(chǎn)品等。由此可見(jiàn)，IrDA技術(shù)應用在煤礦井下中具有重要的作用。
3．無(wú)載波UWB通信技術(shù)應用分析
在煤礦井下應用無(wú)載波UWB通信技術(shù)，能夠降低煤礦井下通信系統的成功。在煤礦井中，可通過(guò)超寬帶信號頻帶寬的優(yōu)勢，將傳輸距離進(jìn)行換取。利用UWB無(wú)線(xiàn)通信，能快速實(shí)現通信和測距及定位統一，多功能一體化等，將無(wú)載波UWB通信技術(shù)應用在煤礦井下，有利于準確定位井下人員，在發(fā)生各種惡性事故的時(shí)候，保持無(wú)線(xiàn)通信系統通暢，可提高救生搶險的效率。
三、結束語(yǔ)
總之，短距離通信技術(shù)在煤礦井下中發(fā)揮重要作用，如無(wú)載波UWB通信技術(shù)、IrDA技術(shù)應用和ZigBee技術(shù)應用等，只有將這些技術(shù)充分利用，才能提升我國煤礦井下開(kāi)采工作的效率和質(zhì)量，從而促進(jìn)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展。
作者：趙娟 朱彤 單位：河南工業(yè)貿易職業(yè)學(xué)院
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