煤矿井下无线通信传播论文范文

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1煤矿井下无线通信技术的现状

1．1TD－SCDMA无线通信技术的应用现状TD－SCDMA技术是ITU研发出的第三代移动通信空间接口技术。其特点为上下频段统一，能通过对时隙配置提供无线承载。TD－SCDMA无线通信技术可以支持匀速为8kb／s～2Mb／s的所有3G业务。TD－SCDMA系统采用时分双工模式，但是由于载波占用的宽带为1．6MHz，TD－SCDMA系统提供的速率有一定的数据限制。目前，TD－SCDMA矿用通信系统采用BBU＋RRU方式，因没有办法直接使用太环网，当某个中间RRU故障会导致整个链上的RRU无法工作，维修、扩容比较困难。

1．2WCDMA无线通信技术的应用现状WCDMA技术与TD－SCDMA都是ITU正式的第三代移动通信空间接口技术规范之一，该无线通信技术集CDMA、FDMA技术优势于一体，是一种系统容量大、抗干扰能力较强的移动通信技术。WCDMA与TD－SCDMA相比，技术较为成熟，并且发展空间大，在扩频的基础上能够获得巨大的经济效益，此外，还支持所有的3G业务。WCDMA作为产业链最为成熟的技术，不仅可实现语音通信功能，还能提供高速率数据和图像传输功能。但其成本较高，使得多数煤矿企业望而止步。

2煤矿井下无线通信的技术难题

电磁波在矿井隧道中不能很好地进行传播这已是公认的事实。一直以来，井下通信的技术难题是制约煤矿安全的重要因素之一，下面将从3个方面进行论述。

2．1巷道的环境条件对电磁波的影响煤矿井下巷道一般比较狭窄，弯曲延伸，存在多个分支，且分布在不同的地下平面。巷道的截面宽度不同，且巷道四周为煤层，粗糙不平。这一特殊的传播环境对电磁波的传播特性产生重大影响。电磁波频率对传输的速度有较大的影响，巷道截面尺寸对电磁波传输也有影响，截面的尺寸与巷道内电磁波频率成正比。此外，矿井下有照明线、动力线、钢轨等纵向导体，这些线路的存在都会对电磁波的传输产生一定的影响。

2．2井下环境机电噪声干扰严重如今，井下作业机械化与自动化设备的应用，不可避免地会增加噪声的强度，但是这一问题并未引起人们的重视。通信技术中，噪声是衰减和损耗通信质量的又一个重要因素。机械设备的作业一般是24h不停歇，因机械设备自身配置量大，启动频繁，所产生的电气噪声频谱较宽。由于信号微弱会导致井下通信困难，噪声问题是井下移动通信需解决的技术难题。

2．3接收点有用信号十分微弱无线电在井下的传播可以被看作在一个特定的空间内进行，由于电磁波在传输的过程中受到煤岩层及磁导率的影响，因而其传播速度并不是恒定不变的。煤矿井下的管道由于表面比较粗糙，且分布不均，这些都会对电磁波的传输造成影响。对于某个接收点来说，接受机本身信号微弱，在干扰之后很可能接收不到信号，这种特性的存在破坏了有用信号的传输，最终导致电磁波传输距离减低为数百米，从而使得井下通信非常困难。

3无线通信技术的发展方向———Femtocell技术的运用

Femtocell是根据3G技术发展和无线技术宽带化发展方向而推出的一种低功率、超小型化的移动基站。它的运用在一定程度上提高了煤矿井下的安全性。Femtocell通过IP协议将用户最先具备的ADSL／LAN宽带进行线路连接，远端由专用网关实现从IP网到无线网的连接，具备安装便捷、能够自动配置、直接使用的优点。

3．1Femtocell的技术优势Femtocell技术的运用能够最大范围地覆盖宏小区不能覆盖的地方，可以减少来自宏小区基站的高功率开销并提高宏小区基站的性能。此外，辐射更低，手机电池也更耐用，这些优势都优于其他无线通信技术。当前在煤矿企业中，设备供应商主要是将NodeB和RNC功能集成于一个接入设备的扁平化架构，由于Femtocell网关的接口是Iu接口，扁平化架构可以将SGSN／GGSN功能集成于Femtocell接入设备，其技术优势在于符合下一代移动网络的发展趋势，并在减少节点时提高网络的可靠性。

3．2Femtocell的系统优势Femtocell技术采用的是小型化设备，可以随时使用，并能够维护系统安全，增强灵活性。系统内部采用电信级标准设计，确保系统的稳定可靠性，无线通信能够共享技术的应用，使系统的稳定性及可靠性大大提高，并能够满足设备的资源需求。Femtocell系统设备运营均衡，工作状态较为稳定。此外，Femtocell技术系统的运用采用的是国际通用的通信标准设计，设备可与终端设备兼容，并能够与多家主流设备的制造商生产的用户交换机进行交换。

4结语

无线通信技术的应用极大地实现了地面对井下作业的监测和管理，能够有效地保障井下作业的安全。就无线通信技术在井下使用的现状而言，无线技术与自动化系统的深度融合还存在一定的发展空间，因而，应当不断研究和实践，使其更好地应用在煤矿行业中。

作者：刘庆伟单位：中国神华神东煤炭集团锦界煤矿管理处