wifi在礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/155798.htm 煤礦井下發(fā)生事故后,井下人數(shù)不詳、被困人員位置不清、被困人員生死不明是災(zāi)后應(yīng)急救援急切解決的問題。因此,有必要研究抗災(zāi)變能力強(qiáng)、具有人員位置監(jiān)測等多功能煤礦井下無線通信系統(tǒng)。本文研究將低成本的新技術(shù)——Wi-Fi應(yīng)用于井下,構(gòu)建一種新的礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)。
1 Wi-Fi技術(shù)簡介
Wi-Fi(WirelessFidelity),即無線保真或無線相容性認(rèn)證,是一種無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)與規(guī)格,也就是IEEE所定義的無線通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11。無線局域網(wǎng)是有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展和替換,是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線HUB、無線訪問節(jié)點(diǎn)(AP)、無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)卡等設(shè)備使無線通信得以實(shí)現(xiàn)。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)發(fā)表于1997年,其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層(MAC層)和物理層。隨后,IEEE又發(fā)布了一些補(bǔ)充協(xié)議,包括物理層的補(bǔ)充協(xié)議IEEE802.lla/b/g和其它一些服務(wù)相關(guān)協(xié)議??偟膩碚f,Wi-Fi屬于短距離無線技術(shù),覆蓋范圍可達(dá)幾百米,使用的是2.4GHz附近的頻段。Wi-Fi有著“無線版本以太網(wǎng)”的美稱,世界上至少有80%以上的局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)技術(shù),其幾乎可以視為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在無線領(lǐng)域的延伸。
2 Wi-Fi與相關(guān)技術(shù)比較
目前國內(nèi)外礦井無線通信方式主要有漏泄通信、感應(yīng)通信、透地通信、PHS(小靈通)通信、3G(大靈通)通信系統(tǒng)等。
漏泄通信系統(tǒng)存在著抗災(zāi)變能力差、大量的串聯(lián)中繼設(shè)備導(dǎo)致可靠性差、系統(tǒng)不具備冗余功能等問題,通信終端存在功能單一、信道容量小的缺陷。感應(yīng)通信系統(tǒng)存在著體積大、重量重、信道容量小、通信距離短等問題。透地通信系統(tǒng)存在著設(shè)備體積大、重量重、信道容量小、地面設(shè)備功率大、地面天線布置困難、單向通信(地面向井下)等問題。PHS(小靈通)通信系統(tǒng)與3G(大靈通)通信系統(tǒng)存在著基站控制器和基站非本質(zhì)安全型防爆、系統(tǒng)不具備冗余功能、抗災(zāi)變能力差、井下基站至地面最大通信距離不滿足井下通信10公里的要求等問題,通信終端存在功能單一、信道容量小的缺陷。
WiMAX與Wi-Fi最明顯的區(qū)別是覆蓋范圍存在很大差別,WiMAX通??梢愿采w3~5km,而且WiMAX的安全系數(shù)更高,但是WiMAX的組網(wǎng)成本要比Wi-Fi大的多??紤]到礦井下的特殊性和經(jīng)濟(jì)性,還是選用Wi-Fi更適合井下局域網(wǎng)的環(huán)境。
3 系統(tǒng)需求分析
所要研究設(shè)計(jì)的礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控系統(tǒng)、井下分站和移動(dòng)通信終端組成。地面監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理與控制,通過地面監(jiān)控系統(tǒng)可以對井下人員以及相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。地面監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)可由一臺(tái)多功能計(jì)算機(jī)并配有相應(yīng)數(shù)據(jù)庫管理軟件完成。井下分站為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分并負(fù)責(zé)多項(xiàng)功能。系統(tǒng)應(yīng)滿足:
(1)在礦井事故前后,地面監(jiān)控系統(tǒng)能得知井下工人所在的位置;
(2)井下工人與地面監(jiān)控系統(tǒng)以及井下工人之間能隨時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信;
(3)地面監(jiān)控系統(tǒng)能隨時(shí)、直接與任何井下工人進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)/語音通信;
(4)井下工人之間能進(jìn)行雙向窄帶語音通信;
(5)井下通信網(wǎng)為由若干個(gè)分站組成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò);
(6)分站能收發(fā)無線電信號(hào),為了有較強(qiáng)的穿透能力,采用適合礦井傳輸?shù)牟ㄩL。
4 方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)以光纖有線網(wǎng)絡(luò)為骨干,以無線網(wǎng)絡(luò)為延伸,在井下設(shè)立若干礦用分站,通過無線局域網(wǎng)絡(luò)覆蓋井下巷道,利用礦用本安手機(jī)(IP終端接入設(shè)備)來實(shí)現(xiàn)群呼、組呼等功能,從而實(shí)現(xiàn)井上對井下的語音調(diào)度以及井下對井上的數(shù)據(jù)和語音雙向通信。地面通信與監(jiān)測中心的軟件能分析、處理和顯示人員位置、生命狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)人員位置和生命狀態(tài)顯示報(bào)警和存儲(chǔ),從而全面實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)、調(diào)度通信、應(yīng)急救援、安全監(jiān)控與督察。
4.1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)分為井下設(shè)備和井上設(shè)備,如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D
評(píng)論