煤礦井下無(wú)線通信傳播論文范文
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1．1TD－SCDMA無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀TD－SCDMA技術(shù)是ITU研發(fā)出的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)。其特點(diǎn)為上下頻段統(tǒng)一，能通過(guò)對(duì)時(shí)隙配置提供無(wú)線承載。TD－SCDMA無(wú)線通信技術(shù)可以支持勻速為8kb／s～2Mb／s的所有3G業(yè)務(wù)。TD－SCDMA系統(tǒng)采用時(shí)分雙工模式，但是由于載波占用的寬帶為1．6MHz，TD－SCDMA系統(tǒng)提供的速率有一定的數(shù)據(jù)限制。目前，TD－SCDMA礦用通信系統(tǒng)采用BBU＋RRU方式，因沒(méi)有辦法直接使用太環(huán)網(wǎng)，當(dāng)某個(gè)中間RRU故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鏈上的RRU無(wú)法工作，維修、擴(kuò)容比較困難。
1．2WCDMA無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀WCDMA技術(shù)與TD－SCDMA都是ITU正式的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，該無(wú)線通信技術(shù)集CDMA、FDMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一體，是一種系統(tǒng)容量大、抗干擾能力較強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。WCDMA與TD－SCDMA相比，技術(shù)較為成熟，并且發(fā)展空間大，在擴(kuò)頻的基礎(chǔ)上能夠獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，此外，還支持所有的3G業(yè)務(wù)。WCDMA作為產(chǎn)業(yè)鏈最為成熟的技術(shù)，不僅可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信功能，還能提供高速率數(shù)據(jù)和圖像傳輸功能。但其成本較高，使得多數(shù)煤礦企業(yè)望而止步。
2煤礦井下無(wú)線通信的技術(shù)難題
電磁波在礦井隧道中不能很好地進(jìn)行傳播這已是公認(rèn)的事實(shí)。一直以來(lái)，井下通信的技術(shù)難題是制約煤礦安全的重要因素之一，下面將從3個(gè)方面進(jìn)行論述。
2．1巷道的環(huán)境條件對(duì)電磁波的影響煤礦井下巷道一般比較狹窄，彎曲延伸，存在多個(gè)分支，且分布在不同的地下平面。巷道的截面寬度不同，且巷道四周為煤層，粗糙不平。這一特殊的傳播環(huán)境對(duì)電磁波的傳播特性產(chǎn)生重大影響。電磁波頻率對(duì)傳輸?shù)乃俣扔休^大的影響，巷道截面尺寸對(duì)電磁波傳輸也有影響，截面的尺寸與巷道內(nèi)電磁波頻率成正比。此外，礦井下有照明線、動(dòng)力線、鋼軌等縱向?qū)w，這些線路的存在都會(huì)對(duì)電磁波的傳輸產(chǎn)生一定的影響。
2．2井下環(huán)境機(jī)電噪聲干擾嚴(yán)重如今，井下作業(yè)機(jī)械化與自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，不可避免地會(huì)增加噪聲的強(qiáng)度，但是這一問(wèn)題并未引起人們的重視。通信技術(shù)中，噪聲是衰減和損耗通信質(zhì)量的又一個(gè)重要因素。機(jī)械設(shè)備的作業(yè)一般是24h不停歇，因機(jī)械設(shè)備自身配置量大，啟動(dòng)頻繁，所產(chǎn)生的電氣噪聲頻譜較寬。由于信號(hào)微弱會(huì)導(dǎo)致井下通信困難，噪聲問(wèn)題是井下移動(dòng)通信需解決的技術(shù)難題。
2．3接收點(diǎn)有用信號(hào)十分微弱無(wú)線電在井下的傳播可以被看作在一個(gè)特定的空間內(nèi)進(jìn)行，由于電磁波在傳輸?shù)倪^(guò)程中受到煤巖層及磁導(dǎo)率的影響，因而其傳播速度并不是恒定不變的。煤礦井下的管道由于表面比較粗糙，且分布不均，這些都會(huì)對(duì)電磁波的傳輸造成影響。對(duì)于某個(gè)接收點(diǎn)來(lái)說(shuō)，接受機(jī)本身信號(hào)微弱，在干擾之后很可能接收不到信號(hào)，這種特性的存在破壞了有用信號(hào)的傳輸，最終導(dǎo)致電磁波傳輸距離減低為數(shù)百米，從而使得井下通信非常困難。
3無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展方向———Femtocell技術(shù)的運(yùn)用
Femtocell是根據(jù)3G技術(shù)發(fā)展和無(wú)線技術(shù)寬帶化發(fā)展方向而推出的一種低功率、超小型化的移動(dòng)基站。它的運(yùn)用在一定程度上提高了煤礦井下的安全性。Femtocell通過(guò)IP協(xié)議將用戶最先具備的ADSL／LAN寬帶進(jìn)行線路連接，遠(yuǎn)端由專用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從IP網(wǎng)到無(wú)線網(wǎng)的連接，具備安裝便捷、能夠自動(dòng)配置、直接使用的優(yōu)點(diǎn)。
3．1Femtocell的技術(shù)優(yōu)勢(shì)Femtocell技術(shù)的運(yùn)用能夠最大范圍地覆蓋宏小區(qū)不能覆蓋的地方，可以減少來(lái)自宏小區(qū)基站的高功率開銷并提高宏小區(qū)基站的性能。此外，輻射更低，手機(jī)電池也更耐用，這些優(yōu)勢(shì)都優(yōu)于其他無(wú)線通信技術(shù)。當(dāng)前在煤礦企業(yè)中，設(shè)備供應(yīng)商主要是將NodeB和RNC功能集成于一個(gè)接入設(shè)備的扁平化架構(gòu)，由于Femtocell網(wǎng)關(guān)的接口是Iu接口，扁平化架構(gòu)可以將SGSN／GGSN功能集成于Femtocell接入設(shè)備，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于符合下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，并在減少節(jié)點(diǎn)時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
3．2Femtocell的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)Femtocell技術(shù)采用的是小型化設(shè)備，可以隨時(shí)使用，并能夠維護(hù)系統(tǒng)安全，增強(qiáng)靈活性。系統(tǒng)內(nèi)部采用電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，無(wú)線通信能夠共享技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性大大提高，并能夠滿足設(shè)備的資源需求。Femtocell系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營(yíng)均衡，工作狀態(tài)較為穩(wěn)定。此外，F(xiàn)emtocell技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)用采用的是國(guó)際通用的通信標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)備可與終端設(shè)備兼容，并能夠與多家主流設(shè)備的制造商生產(chǎn)的用戶交換機(jī)進(jìn)行交換。
4結(jié)語(yǔ)
無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用極大地實(shí)現(xiàn)了地面對(duì)井下作業(yè)的監(jiān)測(cè)和管理，能夠有效地保障井下作業(yè)的安全。就無(wú)線通信技術(shù)在井下使用的現(xiàn)狀而言，無(wú)線技術(shù)與自動(dòng)化系統(tǒng)的深度融合還存在一定的發(fā)展空間，因而，應(yīng)當(dāng)不斷研究和實(shí)踐，使其更好地應(yīng)用在煤礦行業(yè)中。
作者：劉慶偉單位：中國(guó)神華神東煤炭集團(tuán)錦界煤礦管理處
