短距离通信技术在煤矿井下的应用

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一、短距离通信技术的含义

通常情况下，通信收发两方利用无线电波井下传输信息，且能够在几十米范围内传输，皆可叫做短距离无线通信，也可称为短距离通信技术。短距离通信技术具备多种共性，即对等性、成本低以及功耗低等。短距离通信技术实质指一般意义上的无线个人网络技术，主要有以下几种标准，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距离技术有各种不同接入技术，如无线局域网技术等。矿井无线通信有感应通信、动力线载波通信等形式。但动力线载波通信在矿井中应用时，由于抗干扰能力弱，难以匹配传输阻抗，所以其效果较差。而感应通信是以电磁感应原理进行通信，发话时，移动通信机的磁性天线与感应线很相似，同时有尺寸大的发射天线，但干扰噪声过大且传输参数可靠性差，很少应用。井下巷道属于一个限定空间，主要是岩壁组建而成的封闭环境，岩壁往往限制电磁波的传播，传播中衰减程度过大。所以选用短距离通信技术应用于煤矿井下中，有着重要意义，短距离通信技术功耗、成本均相对比较低，网络铺设简单，便于操作。

二短距离通信技术在煤矿井下中的应用探讨

短距离无线通信技术具备功耗相对较低的优势，因此对于“本安型”电路的相关设计十分符合。不仅如此，在煤矿井中，使用频谱的要求较为宽松，所以，在煤矿井无线通信系统中，短距离通信技术具有广阔的应用价值。

1．ZigBee技术的应用分析

在短距离通信技术中，ZigBee技术是其中最有代表性的技术，同时应用于煤矿井下占据重要的位置。ZigBee技术指以IEEE802.15.4为主要物理层标准，并以此将大量微小传感器间的通信进行协调。此类传感器无需巨大能量，经过无线电波且利用接力形式，实现两个传感器之间的数据传输，发挥高通信效率。ZigBee技术拥有三个特点：功耗低，即休眠状态下的耗电量为微瓦级，工作状态下的耗电量为毫瓦级；超大网络容量，即1个ZigBee可支持的节点有65000个；广泛的覆盖面积，网络覆盖范围可达100～1000m。ZigBee技术具备双向性定位优势，将ZigBee技术充分应用于煤矿井下中，有效实现井下与地面之间的信息交流，提高定位信息的规范性以及准确性。此外，ZigBee技术在实行双向传递时，可将某些意外或突发事件的发生进行控制和防止，同时，传输的速度相当快，信息准确性也较高，从而提高决策反应效率。ZigBee技术系统在反映井下定位现状的时候，能够利用计算机将井下活动轨迹进行详细描述，也就是经过标识卡活动状况、各种站点间信息的传递等，进行了解和掌握井下活动的具体现状，当发现有不良现象发生时，可立即采取措施，避免发生意外。如在某市煤矿中，因井下地形复杂，在进行煤矿开采时，常常发生事故，发生事故之后，营救人员不能将井下受灾人员的分布情况以及人数进行较好确定，若将营救设备盲目开进，则会误伤受困人员，从而无法及时营救受困工人。然而使用ZigBee技术之后，能将事故受困人员分布位置以及具体情况进行准确确定，促进营救工作的顺利开展，及时救出受困人员，进一步降低煤矿井下安全事故的发生率，确保工作人员的生命安全。

2．IrDA技术应用分析

一般情况下，IrDA技术在调制时，常常利用脉冲相位，如此一来，不但将抗干扰能力增强，而且使连续电平功率大于脉冲电平功率，防止了红外二极管无法承受高功率的现象出现。IrDA技术具备成本低，易控制传播距离、范围，保密性高、抗干扰能力强等特点，将该技术应用在煤矿井下通信系统中，可发挥遥控器的作用。此外，根据国家煤矿安全相关监控系统新标准，对于井下传感器，必须利用红外遥控传感器，无需使用精度产品及电位器调零点产品等。由此可见，IrDA技术应用在煤矿井下中具有重要的作用。

3．无载波UWB通信技术应用分析

在煤矿井下应用无载波UWB通信技术，能够降低煤矿井下通信系统的成功。在煤矿井中，可通过超宽带信号频带宽的优势，将传输距离进行换取。利用UWB无线通信，能快速实现通信和测距及定位统一，多功能一体化等，将无载波UWB通信技术应用在煤矿井下，有利于准确定位井下人员，在发生各种恶性事故的时候，保持无线通信系统通畅，可提高救生抢险的效率。

三、结束语

总之，短距离通信技术在煤矿井下中发挥重要作用，如无载波UWB通信技术、IrDA技术应用和ZigBee技术应用等，只有将这些技术充分利用，才能提升我国煤矿井下开采工作的效率和质量，从而促进煤矿行业的快速发展。

作者：赵娟 朱彤 单位：河南工业贸易职业学院