摘要：礦井通信擔負著生產(chǎn)指揮、監(jiān)測監(jiān)控、處理事故、搶險救災、傳遞信息的任務，對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。
　　關鍵詞：井下移動通信，相關問題
　　
　　隨著礦井自動化程度的提高，對礦井通信技術也提出更高要求，既要保證信息的原始真實，又要保證指令的有效執(zhí)行。我國礦產(chǎn)資源豐富，具有廣闊的礦井移動通信市場，移動通信對礦井強化安全，提高生產(chǎn)效率又是至關重要的，在這種情況下，我們要借用地面移動通信的良好基礎，改變礦井移動通信的落后狀態(tài)，這必將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
　　一、井下通信系統(tǒng)簡介
　　井下無線通信系統(tǒng)是基于礦井無線傳輸應用研究的基礎上，把當前已廣泛應用的公眾通信系統(tǒng)——PAS系統(tǒng)，嚴格按“煤安標辦”標準進行安全處理后，移植、延伸到煤礦井下的防爆無線通信系統(tǒng)，成功實現(xiàn)礦區(qū)井上井下在一個系統(tǒng)內(nèi)全面實現(xiàn)移動通信，為礦區(qū)移動通信與社會移動通信公用網(wǎng)的全面接軌奠定基礎。
　　井下無線通信系統(tǒng)具有安裝快捷，能在較短時間內(nèi)形成局部移動通信系統(tǒng)的特點。系統(tǒng)能與礦井行政、生產(chǎn)通信系統(tǒng)實現(xiàn)組網(wǎng)，是生產(chǎn)管理人員、電機車司機、皮帶維護工和其他流動人員的主要通信工具。井下無線通信具有容量大，安裝維護簡單方便，覆蓋面大等特點，完善了井下通信網(wǎng)絡，大大提高了井下通信效率、生產(chǎn)調(diào)度指揮效率和搶險救災的效率，對礦井的安全高效生產(chǎn)起到了重要的作用。
　　二、井下移動通信系統(tǒng)的特點
　　1、電磁波傳播空間的局限性和復雜性。煤礦井下移動通信系統(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，在巷道中堆放著各種各樣的物體和井下機電設備，這些構成了傳播環(huán)境的特殊性和復雜性。
　　2、電磁波傳播距離受到限制。由于井下這個特殊的傳播空間，電磁波會頻繁地發(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非常特殊的現(xiàn)象。因此，在某個接收點，接收機不僅接收到發(fā)射機發(fā)送的有用信號，同進也會接收到無數(shù)個經(jīng)過反射和折射的干擾信號，而這些干擾信號嚴重破壞有用信號的傳播特性，甚至會淹沒有用信號，這就是電磁波在井下不能實現(xiàn)遠距離傳播的重要原因。
　　3、人為噪聲的影響。目前煤礦的現(xiàn)代化程度越來越高，高度機械化和自動化的采礦、機電設備不斷被采用，井下人為噪聲有增無減，加上井下無線電通信系統(tǒng)在相當一部分礦井還沒有得到充分利用，因此，在井下設備的設計制造中，對它能產(chǎn)生強大噪聲的這個問題幾乎未被設計者考慮過。
　　4、對通信設備的要求高。井下移動通信設備的工作環(huán)境是煤礦井下，這個環(huán)境和陸地移動通信設備的工作環(huán)境相比要惡劣和復雜得多，因此，井下通信設備必須具備防火花和防爆性能，必須具有抗摔打、耐震動能力，能防水、防塵，同時還應具有操作簡單、重量輕、便于攜帶的特點。
　　三、井下移動通信技術難題的解決方案
　　（1）信號源的選擇。為了實現(xiàn)井下移動通信，必需具備一個GSM信號源與一套引入、延伸系統(tǒng)。而井下移動通信頻率的選擇是實現(xiàn)井下移動通信的關鍵所在。（2）信號的采集和傳輸。信號的采集方式主要有有線直接耦合與空中無線耦合，前者所采集的信號質(zhì)量和強度比較穩(wěn)定；后者受周圍環(huán)境的影響較大，噪聲較高、穩(wěn)定性較差。（3）礦井移動通信頻率的選擇。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、巷道內(nèi)障礙物以及巷道中現(xiàn)有的電纜、動力線、鐵軌等都會給無線傳輸產(chǎn)生很大影響，尤其對傳輸距離影響較大，因此，礦井移動通信的頻率選擇并不是隨意的。巷道中的電纜、動力線等金屬導體對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，信號的傳輸衰減就越小，尤其在中頻段，縱向?qū)�體的導波作用較大，傳輸距離可達2500m。礦井巷道的截面尺寸也會影響頻率的選擇。當截面等效半徑與波長相差不大于10倍時，對傳輸距離影響最大，當?shù)刃О霃竭h大于或遠小于波長時，截面尺寸對無線傳輸?shù)挠绊懕容^小。因此，截面尺寸對中低頻的影響較小，對甚高頻和特高頻段影響較大。總之，根據(jù)我國目前礦井現(xiàn)狀，將礦井無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)有縱向金屬導體的導波作用，增加傳輸距離，克服巷道截面對無線傳輸?shù)挠绊懀�同時，中頻段的無線電波還具有穿透一定深度煤巖層直接通信的能力，這一點對于煤礦井下通信來說具有很大的應用價值。（4）井下信號源的引入。光纖直放系統(tǒng)是信號延伸、放大的一種很好的方式，現(xiàn)己在隧道和地下商場等場所得到了很好的應用，其系統(tǒng)主要由耦合單元、近端解調(diào)機、光纖、遠端解調(diào)機、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，BTS信號送入帶通濾波器進行選頻濾波后，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，通過光路傳輸?shù)骄�下。在井下接收端，光接收模塊可將微弱的光信號變成一定電平的電信號，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可由微型定向天線、泄露電纜等發(fā)射給各巷道的服務區(qū)。
　　四、井下移動通信系統(tǒng)的發(fā)展方向
　　當今社會正處于信息時代，煤炭工業(yè)在大力提高機械化，自動化水平的基礎上充分利用計算機及通信等現(xiàn)代信息技術，加速了煤炭工業(yè)的信息化發(fā)展，礦井要應用移動通信，且要達到兩種領域信息資源的共享，應充分利用移動通信的資源，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)揮更巨大的促進作用。在研究井下移動通信的同時，也為建設數(shù)字化礦井提出了相應的研究課題，隨著移動通信領域新一代技術的發(fā)展，其多種服務類型已成為礦井信息化、智能化所需要的井下移動通信的初步研究目標，為將來實現(xiàn)數(shù)字化礦井的建設奠定了基礎。
　　總之，隨著新技術的不斷涌現(xiàn)，礦井移動通信技術將得到不斷發(fā)展和完善，即向著大容量、多信道、多功能方向發(fā)展，除實現(xiàn)語音全雙工通信外，還可以傳輸數(shù)據(jù)、圖像等，真正形成一個全礦井移動通信網(wǎng)。在選用礦井井下移動通信系統(tǒng)時，應根據(jù)各礦的實際情況，如：礦井對系統(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確定選用何種移動通信技術及組建一個多大規(guī)模的移動通信網(wǎng)。
　　
　　參考文獻
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