wifi通訊技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用

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1、WiFi通訊技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用著者姓名：___________指導(dǎo)教師：___________日期：___________8/8WiFi通訊技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用摘要：WiFi技術(shù)應(yīng)用到煤礦井下是一種新的解決礦井無線通訊方案，其主要是發(fā)展一種低成本的無線網(wǎng)絡(luò)，在煤礦有較好的發(fā)展前景，文章著重介紹WiFi通訊技術(shù)的特點(diǎn)和WiFi技術(shù)如何應(yīng)用于煤礦井下，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)及有線、無線結(jié)合的信息傳遞。井下通訊系統(tǒng)是煤礦安全防護(hù)及生產(chǎn)調(diào)度必不可少的設(shè)施，目前我國(guó)井下主要通汛為有線方式。由于井下環(huán)境差，巷道分布多，干擾信號(hào)源多，對(duì)無線的發(fā)展障礙多，但隨著技術(shù)發(fā)展，近年泄漏技術(shù)、小靈

2、通術(shù)、無線對(duì)講技術(shù)及WiFi技術(shù)相繼用于煤礦井下。關(guān)鍵字：WIFI通信技術(shù)無線射頻礦井通訊前言由于煤炭礦井生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，井下作業(yè)對(duì)生產(chǎn)管理有非常高的實(shí)時(shí)性要求，作為生產(chǎn)管理人員、電機(jī)車司機(jī)、皮帶維護(hù)工和其它流動(dòng)人員應(yīng)能夠與生產(chǎn)調(diào)度室及時(shí)取得聯(lián)系，將生產(chǎn)一線的各種情況上報(bào)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮統(tǒng)～調(diào)度。雖然煤炭企業(yè)對(duì)生產(chǎn)安全都非常重視，但事故的發(fā)生是不確定性的，事故發(fā)生后必須依據(jù)當(dāng)時(shí)情況，采取果斷措施進(jìn)行處理，對(duì)井下人員進(jìn)行緊急搶救。但井上對(duì)井下人員的監(jiān)控由于受各種條件的限制還很不完善，對(duì)于井下人員的情況不能及時(shí)反映，導(dǎo)致事故發(fā)生時(shí)，不能及時(shí)、準(zhǔn)確的得到井下人員的信息，無

3、法做出正確的決策，以致會(huì)造成搶險(xiǎn)不及時(shí)，有可能貽誤對(duì)生命的搶救。因而對(duì)于現(xiàn)代化的各煤炭企業(yè)，實(shí)現(xiàn)下井作業(yè)人員與調(diào)度管理員的實(shí)時(shí)通訊，使井上人員及時(shí)掌握井下人員的動(dòng)態(tài)分布及作業(yè)情況，開發(fā)建設(shè)煤礦井下無線調(diào)度通信系統(tǒng)已成為各煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)煤炭安全生產(chǎn)調(diào)度和保障生產(chǎn)人員安全的迫切需要。由于煤礦井下的特殊性，制約了井下無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，我國(guó)井下無線通信系統(tǒng)一直主要靠引進(jìn)吸收國(guó)外的相關(guān)技術(shù)，但隨著近年來地面無線技術(shù)的快速發(fā)展以及我國(guó)科技研發(fā)的不斷投入，新型的無線技術(shù)越來越多的服務(wù)于煤礦井下。目前可用于煤礦井下的無線系統(tǒng)主要有漏泄通信技術(shù)、透地通信技術(shù)、井下小靈通技術(shù)以及WiF

4、i8/8技術(shù)。1WiFi技術(shù)介紹WiFi(WirelessFidlity)又稱為802．1lb標(biāo)準(zhǔn)，使用2．4GHz直接序列擴(kuò)頻，最大傳輸速率為54bit／s，并可根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱把傳輸速率調(diào)整為5．5bit／s、2bit／s及1bit／s。在2．4GHz及5GHz頻段上免許可，具有成本低、終端便攜、寬帶等特點(diǎn)，組網(wǎng)系統(tǒng)主要包括無線站點(diǎn)、AP節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，站點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)問可以實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)連接或組建局域網(wǎng)，站點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)幾乎Hub的所有功能。WiFi技術(shù)在地面的短距離無線通訊中已有多年的應(yīng)用，相對(duì)其他無線寬帶技術(shù)來說比較成熟可靠。由于WiFi協(xié)議本身限制其設(shè)備的功率，使這類設(shè)備

5、可以設(shè)計(jì)成符合煤礦安全要求的本質(zhì)安全型設(shè)備，增加在井下的使用范圍，并且可以改變井下無線通訊長(zhǎng)久以來一直徘徊在窄頻范圍的現(xiàn)狀，使無線通訊方式在井下得到更多的運(yùn)用。2將WiFi技術(shù)應(yīng)用到煤礦井下主要解決的關(guān)鍵技術(shù)(1)節(jié)點(diǎn)有線信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)。(2)節(jié)點(diǎn)本安供電技術(shù)。(3)節(jié)點(diǎn)無線信號(hào)天線及覆蓋方式。(4)手持機(jī)本安處理及電池安全保護(hù)技術(shù)。(5)適應(yīng)井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)男盘?hào)節(jié)點(diǎn)技術(shù)。(6)系統(tǒng)組網(wǎng)方式及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究。3寬帶無線通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及工作原理整個(gè)系統(tǒng)以WiFi無線網(wǎng)絡(luò)和TCP／IP協(xié)議為基本架構(gòu)，以礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為整個(gè)系統(tǒng)的主干傳輸平臺(tái)，形成有線主干與無

6、線終端相結(jié)合的方式，覆蓋礦井部分或全部巷道及地面相關(guān)區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)煤礦寬帶無線通訊。系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)單來說就是位于地面的管理主機(jī)通過交換機(jī)為進(jìn)入到無線信號(hào)覆蓋區(qū)域的每一臺(tái)手持機(jī)分配一個(gè)IP地址，并自動(dòng)為其在管理軟件中注冊(cè)，將數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫(kù)。注冊(cè)后的手持機(jī)即可正常通話。呼叫時(shí)節(jié)點(diǎn)收到手持機(jī)發(fā)出的無線信號(hào)，并將其調(diào)制打包后通過礦J}j嘲絡(luò)交換8/8機(jī)送到地面管理主機(jī)，經(jīng)軟件處理后又經(jīng)礦用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)送到覆蓋被呼叫手持機(jī)所在區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，呼叫目標(biāo)手持機(jī)接收信號(hào)后經(jīng)過振鈴提示并調(diào)制成語音給與持機(jī)者，完成一次通話。期間所有經(jīng)軟件處理的數(shù)據(jù)都會(huì)存人數(shù)據(jù)庫(kù)作為查詢依據(jù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程示意

7、圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程示意圖4系統(tǒng)主要設(shè)備的設(shè)計(jì)原理4．1信號(hào)節(jié)點(diǎn)信號(hào)節(jié)點(diǎn)采用有線方式與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，主要包括IP信號(hào)調(diào)制電路、無線射頻信號(hào)調(diào)制電路、電源部分j天線等主要組成部分。IP信號(hào)調(diào)制電路主要作用是將IP信號(hào)經(jīng)調(diào)制后，使用載波進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，或者反之。信號(hào)調(diào)制電路采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，分為處理器單元、調(diào)制解調(diào)單元、IP協(xié)議轉(zhuǎn)換單元、電源電路單元等組成。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4．2無線射頻電路8/8無線射頻信號(hào)調(diào)制是系統(tǒng)的重點(diǎn)。采用了WiFi、IEEE802．3以及IEEE802．3u標(biāo)準(zhǔn)，支持CS．MA／CA，CSMA／CD，TCP／I