摘要：礦井通信擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)指揮、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、處理事故、搶險(xiǎn)救災(zāi)、傳遞信息的任務(wù)，對(duì)于保障人身安全和礦井安全及高效生產(chǎn)起著重要作用。因而，礦井井下移動(dòng)通信已成為礦井通信的重要組成部分，本文就此做一探討。
　　關(guān)鍵詞：井下移動(dòng)通信，相關(guān)問(wèn)題
　　
　　隨著礦井自動(dòng)化程度的提高，對(duì)礦井通信技術(shù)也提出更高要求，既要保證信息的原始真實(shí)，又要保證指令的有效執(zhí)行。我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，具有廣闊的礦井移動(dòng)通信市場(chǎng)，移動(dòng)通信對(duì)礦井強(qiáng)化安全，提高生產(chǎn)效率又是至關(guān)重要的，在這種情況下，我們要借用地面移動(dòng)通信的良好基礎(chǔ)，改變礦井移動(dòng)通信的落后狀態(tài)，這必將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　一、井下通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　井下無(wú)線通信系統(tǒng)是基于礦井無(wú)線傳輸應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，把當(dāng)前已廣泛應(yīng)用的公眾通信系統(tǒng)——PAS系統(tǒng)，嚴(yán)格按“煤安標(biāo)辦”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全處理后，移植、延伸到煤礦井下的防爆無(wú)線通信系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)礦區(qū)井上井下在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)全面實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信，為礦區(qū)移動(dòng)通信與社會(huì)移動(dòng)通信公用網(wǎng)的全面接軌奠定基礎(chǔ)。
　　井下無(wú)線通信系統(tǒng)具有安裝快捷，能在較短時(shí)間內(nèi)形成局部移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)能與礦井行政、生產(chǎn)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，是生產(chǎn)管理人員、電機(jī)車(chē)司機(jī)、皮帶維護(hù)工和其他流動(dòng)人員的主要通信工具。井下無(wú)線通信具有容量大，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便，覆蓋面大等特點(diǎn)，完善了井下通信網(wǎng)絡(luò)，大大提高了井下通信效率、生產(chǎn)調(diào)度指揮效率和搶險(xiǎn)救災(zāi)的效率，對(duì)礦井的安全高效生產(chǎn)起到了重要的作用。
　　二、井下移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
　　1、電磁波傳播空間的局限性和復(fù)雜性。煤礦井下移動(dòng)通信系統(tǒng)主要用在井下主巷道、豎井、斜井以及采掘工作面。這些場(chǎng)所都是隧道式的，它們的空間是有限的，非自由的，遂道截面的形狀和尺寸各不相同，并且又分布在不同的水平面，同時(shí)，在巷道中堆放著各種各樣的物體和井下機(jī)電設(shè)備，這些構(gòu)成了傳播環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性。
　　2、電磁波傳播距離受到限制。由于井下這個(gè)特殊的傳播空間，電磁波會(huì)頻繁地發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，這是電磁波在井下巷道傳播中一個(gè)非常特殊的現(xiàn)象。因此，在某個(gè)接收點(diǎn)，接收機(jī)不僅接收到發(fā)射機(jī)發(fā)送的有用信號(hào)，同進(jìn)也會(huì)接收到無(wú)數(shù)個(gè)經(jīng)過(guò)反射和折射的干擾信號(hào)，而這些干擾信號(hào)嚴(yán)重破壞有用信號(hào)的傳播特性，甚至?xí)�淹沒(méi)有用信號(hào)，這就是電磁波在井下不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播的重要原因。
　　3、人為噪聲的影響。目前煤礦的現(xiàn)代化程度越來(lái)越高，高度機(jī)械化和自動(dòng)化的采礦、機(jī)電設(shè)備不斷被采用，井下人為噪聲有增無(wú)減，加上井下無(wú)線電通信系統(tǒng)在相當(dāng)一部分礦井還沒(méi)有得到充分利用，因此，在井下設(shè)備的設(shè)計(jì)制造中，對(duì)它能產(chǎn)生強(qiáng)大噪聲的這個(gè)問(wèn)題幾乎未被設(shè)計(jì)者考慮過(guò)。
　　4、對(duì)通信設(shè)備的要求高。井下移動(dòng)通信設(shè)備的工作環(huán)境是煤礦井下，這個(gè)環(huán)境和陸地移動(dòng)通信設(shè)備的工作環(huán)境相比要惡劣和復(fù)雜得多，因此，井下通信設(shè)備必須具備防火花和防爆性能，必須具有抗摔打、耐震動(dòng)能力，能防水、防塵，同時(shí)還應(yīng)具有操作簡(jiǎn)單、重量輕、便于攜帶的特點(diǎn)。
　　三、井下移動(dòng)通信技術(shù)難題的解決方案
　　（1）信號(hào)源的選擇。為了實(shí)現(xiàn)井下移動(dòng)通信，必需具備一個(gè)GSM信號(hào)源與一套引入、延伸系統(tǒng)。而井下移動(dòng)通信頻率的選擇是實(shí)現(xiàn)井下移動(dòng)通信的關(guān)鍵所在。（2）信號(hào)的采集和傳輸。信號(hào)的采集方式主要有有線直接耦合與空中無(wú)線耦合，前者所采集的信號(hào)質(zhì)量和強(qiáng)度比較穩(wěn)定；后者受周?chē)�環(huán)境的影響較大，噪聲較高、穩(wěn)定性較差。（3）礦井移動(dòng)通信頻率的選擇。由于礦井巷道是空間受限的非自由傳播空間，盡管井下頻率資源是開(kāi)放的，但礦井巷道的截面尺寸、彎曲程度、巷道壁煤巖層結(jié)構(gòu)、巷道內(nèi)障礙物以及巷道中現(xiàn)有的電纜、動(dòng)力線、鐵軌等都會(huì)給無(wú)線傳輸產(chǎn)生很大影響，尤其對(duì)傳輸距離影響較大，因此，礦井移動(dòng)通信的頻率選擇并不是隨意的。巷道中的電纜、動(dòng)力線等金屬導(dǎo)體對(duì)電磁波的傳播是有利的。這些縱向?qū)�體與巷道絕緣性能越好，越位于巷道中央，信號(hào)的傳輸衰減就越小，尤其在中頻段，縱向?qū)�體的導(dǎo)波作用較大，傳輸距離可達(dá)2500m。礦井巷道的截面尺寸也會(huì)影響頻率的選擇。當(dāng)截面等效半徑與波長(zhǎng)相差不大于10倍時(shí)，對(duì)傳輸距離影響最大，當(dāng)?shù)刃О霃竭h(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，截面尺寸對(duì)無(wú)線傳輸?shù)挠绊懕容^小。因此，截面尺寸對(duì)中低頻的影響較小，對(duì)甚高頻和特高頻段影響較大�？傊�，根據(jù)我國(guó)目前礦井現(xiàn)狀，將礦井無(wú)線傳輸頻率選擇在中頻段（MF），既可以充分利用礦井內(nèi)現(xiàn)有縱向金屬導(dǎo)體的導(dǎo)波作用，增加傳輸距離，克服巷道截面對(duì)無(wú)線傳輸?shù)挠绊懀�同時(shí)，中頻段的無(wú)線電波還具有穿透一定深度煤巖層直接通信的能力，這一點(diǎn)對(duì)于煤礦井下通信來(lái)說(shuō)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。（4）井下信號(hào)源的引入。光纖直放系統(tǒng)是信號(hào)延伸、放大的一種很好的方式，現(xiàn)己在隧道和地下商場(chǎng)等場(chǎng)所得到了很好的應(yīng)用，其系統(tǒng)主要由耦合單元、近端解調(diào)機(jī)、光纖、遠(yuǎn)端解調(diào)機(jī)、收發(fā)天線等組成，它由耦合單元直接耦合陸地蜂窩網(wǎng)BTS的GSM9OO信號(hào)，BTS信號(hào)送入帶通濾波器進(jìn)行選頻濾波后，由低噪聲放大器將電平調(diào)整到光發(fā)送模塊規(guī)定的接口電平，經(jīng)光發(fā)送模塊完成光電轉(zhuǎn)換后送入光纖，通過(guò)光路傳輸?shù)骄�下。在井下接收��，光接收模塊可將微弱的光信號(hào)變成一定電平的電信號(hào)，再經(jīng)功放放大、濾波器濾波后送至發(fā)射天線發(fā)射出去。在井下終端放大的信號(hào)可由微型定向天線、泄露電纜等發(fā)射給各巷道的服務(wù)區(qū)。
　　四、井下移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展方向
　　當(dāng)今社會(huì)正處于信息時(shí)代，煤炭工業(yè)在大力提高機(jī)械化，自動(dòng)化水平的基礎(chǔ)上充分利用計(jì)算機(jī)及通信等現(xiàn)代信息技術(shù)，加速了煤炭工業(yè)的信息化發(fā)展，礦井要應(yīng)用移動(dòng)通信，且要達(dá)到兩種領(lǐng)域信息資源的共享，應(yīng)充分利用移動(dòng)通信的資源，以提高礦井管理水平，使礦井向信息化、數(shù)字化的方向發(fā)展，這也將對(duì)礦山的高產(chǎn)、高效、安全、優(yōu)質(zhì)、減人提效等方面發(fā)揮更巨大的促進(jìn)作用。在研究井下移動(dòng)通信的同時(shí)，也為建設(shè)數(shù)字化礦井提出了相應(yīng)的研究課題，隨著移動(dòng)通信領(lǐng)域新一代技術(shù)的發(fā)展，其多種服務(wù)類(lèi)型已成為礦井信息化、智能化所需要的井下移動(dòng)通信的初步研究目標(biāo)，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦井的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。
　　總之，隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，礦井移動(dòng)通信技術(shù)將得到不斷發(fā)展和完善，即向著大容量、多信道、多功能方向發(fā)展，除實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音全雙工通信外，還可以傳輸數(shù)據(jù)、圖像等，真正形成一個(gè)全礦井移動(dòng)通信網(wǎng)。在選用礦井井下移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各礦的實(shí)際情況，如：礦井對(duì)系統(tǒng)功能的要求、生產(chǎn)指揮通信的要求、礦井的布局和投入的資金等來(lái)確定選用何種移動(dòng)通信技術(shù)及組建一個(gè)多大規(guī)模的移動(dòng)通信網(wǎng)。
　　
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