WIFI通讯技术在煤矿井下的应用分析

WIFI通讯技术在煤矿井下的应用分析【摘要】煤矿井下工作环境复杂且危险系数较大，井下工作人员人身安全及解决井下通信和监测等问题是使煤矿井下作业正常进行的前提。WIFI技术的出现及应用，为改善井下工作人员的人身安全问题、实现了井下正常通信、构建新型井下监测系统，提供了一种新的技术手段。WIFI技术作为一种新的无线通讯方式，是一种成本较低的无线网络，在煤矿领域中有较好的发展前景。本文重点分析了WIFI通讯技术在煤矿井下的应用。【关键词】WIFI通讯技术;煤矿井下;应用引言随着“数字化”矿山建设的不断发展，对煤矿的自动化、信息化要求越来越高，传统的有线通讯及网络覆盖方式已不能满足煤矿的建设要求。因此，采用WIFI通讯技术的井下新型通讯系统的开发、特别是应用，对煤矿安全防护及生产调度具有重要意义。1.WIFI技术WIFI（WirelessFidlity）俗称无线宽带，是一种能够将个人计算机等终端以无线方式互相连接的技术，具有无线接入、高速传输、成本低等特点。由网络服务器、无线站点及AP节点三部分构成组网系统。站点和节点间可以实现级联连接或组建局域网。WIFI技术应用于地面短距离无线通讯已有多年，较其他无线通讯技术有其突出的特点。2.WIFI技术应用于井下通讯的优势2.1WIFI传输速度非常快，网络安全性高。通用型带宽54M，增强型带宽可达100-200M，是井下无线视频传输的最佳选择。在信号弱或遇干扰时，可以根据实际情况调整传输速度，可保证网络的稳定性，同时满足了人个及社会的需求;2.2价格低廉。较传统局域网布线，用户可用较低的成本进行网络布线接入;地面通讯主机设备简单，相比其他3G无线通信系统主机价格便宜。2.3无线信号的覆盖范围较广。一般井下WIFI基站信号覆盖的半径达200m左右，增强型WIFI基站信号覆盖半径可达400m左右，基本上与井下3G基站信号覆盖的半径相当，可满足现场无线信号覆盖的需要;2.4接口开放。WIFI通讯系统采用开放的、标准的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，提供通用的无线传输平台，其他系统可方便接入;2.5组建简单快捷，可避免固定局域网繁琐的布线工程;3.井下无线通信系统工作原理WIFI无线网络及TCP/IP协议是井下无线通信系统的基本构架，并以矿井工业以太环网为主干传输平台，形成有线主干与无线终端相结合的方式覆盖矿井特定区域进行无线信号传输。简单的说，即：地面上的主机通过交换机，为矿区内信号覆盖的手机分配相应IP地址并为其在管理软件中注册，注册后的手机数据将数据存入数据库，只要是无线覆盖的区域，手机都可进行无线通话。4.WIFI无线通信系统在井下的应用4.1工业以太网中WIFI的应用科技的发展，为煤矿井下工作环境的改善及井下作业效率的提升提供了有利条件，使井下监测及通讯成为现实，而井下工业以太网的建立也为构建WIFI井下网络无线通讯奠定了基础。WIFI井下无线通讯系统一般建立在工业以太网的基础上的。工业以太网是基于IEEE802.3的区域和单元网络。以太网的性能优越，功能强大。虽然工业以太网和商用以太网在技术上几乎兼容，但在设计上，工业以太网更胜任严酷的工作环境的要求，因此更适用于煤矿井下作业。加之工业以太网价格低廉网络稳定，更加能确保工业应用的安全。工业以太网的应用非常广泛，大部分的编程语言都可以进行其应用开发，工业以太网也有很高的通讯率，应用较多的有100Mb/S和1000Mb/S的快速以太网，1Gb/S的技术也慢慢成熟。工业以太网的资源共享能力较强，只要接连任何一台互联网的计算机都能对工业控制现场的数据进行浏览，拥有很大的可持续发展潜力。在煤矿现场中，可现实对井下现场的数据及工程进度监测，实现远程操控。工业以太网（光纤网络）建立的井下骨干网络，采用WIFI通讯建立无线覆盖网络，实现整个区域的无缝信号覆盖。无线便携终端、无线传感器、无线视频等无线设备无缝接入系统平台。WIFI通讯是工业以太网的延伸和补充。4.2WIFI在井下人员定位系统中的应用位置指纹识别算法是WIFI定位系统用于煤矿井下准确定位的一种算法，实际上，即是根据表征目标特征的数据库来识别。无线传输系统、WIFI终端及定位服务等是煤矿井下WIFI定位系统的主要部分。其中，WIFI定位系统的WIFI终端主要是WIFI通信系统中的WIFI手机，当WIFI在井下处于定位工作状态时，一般需要重复测量参数以选择平均值，以提高准确率。4.3基于WIFI的无线网状（Mesh）组网应用当矿井出现紧急情况，井下既有的通信网络不能正常工作，此时可采用基于WIFI的无线网状（Mesh）组网技术建立应急救援系统，实现井下救援现场和指挥中心之间无线通信网络的快速部署与组网，提供包括语音、视频、数据在内的移动多媒体通信联络与调度指挥通道。系统可采取有线/无线相结合方式进行信号中继与传输。无线通信网络采用自组织、自愈合方式快速形成多跳链状或网状网拓扑结构，无线通信距离不小于2000米，具有快速部署、高带宽、低时延、可靠性强等特点。井下救援人员，通过佩戴矿用无线终端，将现场的实时图像、语音、环境参数等信息实时回传到指挥平台，调度指挥人员可以实时了解现场情况并对现场人员进行调度指挥。4.4系统功能应用WIFI井下无线通讯系统具有较好的可靠性和稳定性，内有系统状态显示、开关控制、号码注册管理、拨号权限设置、通话日志记录、参数设置等多项操作功能。系统管理员可以利用系统的状态显示和开关控制进行系统的开启和关闭，通过号码注册管理进行用户的注册和删除;可以通过拨号权设置和通话日志等功能进行呼叫权限和优先通话设置等，记录通话号码、时间、时长等数据;在管理员登陆主系统后，可以将系统的基本参数和系统配置进行修改和设定。除了上述语音功能外，WIFI网络作为煤矿井下的数据传输通道，还可以将无线视频、无线检测、监管、控制等多种终端接入，给数字化矿山建设提供了良好的基础设施。5.基于WIFI技术的无线通信系统的发展前景无线网络具有多种优点，尤其是方便快捷和高效率最为突出，使得几年来无线AP的应用越发广泛。WIFI技术价格低廉，有较强的可移动性，此外还有很多优势让其成为高速有线接入技术中必不可少的补充部分，在有线接入需无线延伸的领域中得到广泛的应用。WIFI技术在宽带应用上作为高速有线接入技术的补充，因各方面因素存在一定差异。WIFI通信技术虽然在漫游、切换、安全、干扰等方面与3G通信技术有差距，但是从覆盖范围、传输速率、基本业务类别、可移动速率、前向扩展等多方面综合分析，WIFI与3G两者相互补充、有效结合，将会是未来的发展趋势。由于WIFI具有宽带数据接入和以太网传输的强大功能，所以，煤矿综合自动化数据传输、光纤环网对接以及多网合一的网关设备中，都可以使用WIFI技术。在目前解决煤矿宽带数据通信的问题上，WIFI通讯是最为可行的方法之一。6.结束语煤矿井下工作环境恶劣，要保持信号正常接收比较难，长期使井下无线通讯处于窄频范围内，严重阻碍了煤矿井下作业的开展。WIFI无线通讯的应用，解决了井下通信、监测等问题，更好的实现了煤矿井下的无线通信及煤矿作业安全。参考文献[1]马林，杨帆.煤矿井下Wifi人员定位Gis系统设计与实现[J].西安科技大学学报，2012（8）[2]李培煊，强蕊.基于Wifi的煤矿井下应急救援无线通信系统的研究[J].中国安全生产科学技术，2011（4）.[3]孙弋，徐瑞华.基于Wifi技术的井下多功能便携终端的设计与实现[J].工矿自动化，2007（3）[4]王新孟，盘继松.基于LabVIEB的服务器与Wifi技术的矿井下实时远程监控[J].企业技术开发，2012（8）[5]孙继平.矿井无线传输的特点[J].煤矿设计，1999（4）.