作者：孫春義 單位：河北能源職業技術學院

礦井巷道受空間自由度的限制，直接制約無線電波在井下巷道的傳輸作用，因此應該在井下安裝功能更強的移動通信裝置。通信裝備性能描述（1）地面通信裝備是在以較精確的信道參數為基礎上設計制造的，而因為井下具有粉塵嚴重、潮濕等環境問題，且在有限的巷道空間內安裝支架、鐵道、電纜與管道等金屬部件，于是不管借用信道還是專用信道，它們的特性均會受到較強的干擾，降低信道特性的穩定性。（2）井下用電裝置啟動頻繁且配置量大，對信道產生電氣干擾的噪聲電平高和頻譜寬，這些直接影響著井下通信裝置的正常運作，因此需要使用能適應較強的干擾與較差的信道條件的井下通信裝置。

經典的礦井井下通信技術

1低頻引導通信超低頻透地通信是一種使用無線電波穿透地面的無線通信技術，其將大地作為電磁波的傳導媒介。由澳大利亞MST礦井技術公司研發的透地通信系統是一種超低頻PED礦井井下急救和無線通信系統，在突發事故中主要用于井下應急救援工作者與地面間的通信。該通信系統具有較低的無線通信速率、較小的信道容量和較窄的傳輸帶寬,且易受低頻電磁影響。另外,PED系統靈活性較差，結構比較繁瑣。

2漏泄通信所謂的漏泄通信，指將一條特制的同軸電纜安置在巷道中，在電纜上每隔一段距離打1個槽孔,使用泄漏出的電磁場完成各個移動臺之間、固定臺與移動臺間的遠距離通信。該方式是一種完成井下巷道內無線通信的較理想的模式。早在20世紀90年代，泄漏通信技術就被廣泛應用于公路鐵路隧道、煤礦井下、地鐵等一些受空間限制的地下通信中。具體結構框圖如圖1所示。漏泄通信技術使用超高頻信號實施無線通信,擁有電磁干擾較小和信道穩定等優點。但也具有以下缺點:（1）具有較差的抗故障能力和系統可靠性。一旦電纜和中繼器發生故障，會導致該中繼器下屬部分出現癱瘓;并且,中繼器越多,噪音累加就越多,極易出現信號失真。（2）每個通道使用特定的設備,具有較低的信道使用率。當將井下各種通信系統與監測監控系統均連入漏泄系統進行傳導時,會出現某些信道數不夠使用或長期擱置不用的狀況。（3）具有較高的管理和維護成本。通常移動臺接收距離限定在離漏泄電纜30m的范圍內,該通信系統對漏泄電纜具有較高的安裝要求和藕合要求。

3礦用小靈通通信系統礦用小靈通通信系統改變了傳統的通信方式，是在井下無線通信應用分析的基礎上研發的。將其廣泛應用于全國各大中小城市的大眾通信體系PHS《也稱小靈通》，根據“煤安標辦”標準進行安全技術分析,并將其延伸移植到礦井井下,以此成為井下無線通信網絡的服務窗口。該系統既能服務于井下的生產調度和個人無線通信系統，又能服務于地面系統。于是開創了井下無線通信的新天地,對井下無線通信具有深遠的意義，礦用小靈通通信系統結構框如圖2所示。該通信系統具有以下特點:（1）將傳統模擬通話和單工模式轉變為實現數字通話和雙工模式。（2）生活辦公區通信系統與防爆區域中調度系統有機無縫連接，形成一體化。（3）手機通話語音清晰，質量可靠，通話時間與待機時間長，且外形小巧便于攜帶。（4）可實現圖像傳輸,工作人員可對遠端無人留守區情況進行實時觀察。（5）可實現人員的識別、跟蹤以及定位等功能。

抗噪聲干擾分析

消除噪聲干擾是一個可靠、高效的礦井通信系統的必要前提。目前使用的抗干擾方法主要有以下幾種[6]:（1）選取恰當的通信頻段。在特定的井下工作環境中，噪聲源一般是同一類型,因此可生成能量比較集中的噪聲,可以說大多處于特定的頻率范圍內。而且幾兆的通信頻段對礦井通信來說就已足夠,因此，在選取通信頻段時，可避開噪聲較強的集中區域。（2）采用定向天線提高天線發射通信信號的有效功率，并利用定向天線對空間進行選擇,增加信噪比和發射信號的電平,實現抑制噪聲干擾的功能。（3）采用窄帶濾波器選擇頻率。該種自適應濾波器的頻帶保持與自適應輸入信號頻帶寬相對應,有效地降低了井下各種設備噪聲對通信信號造成的干擾。（4）使用相關器選取波形。在頻域上，窄帶濾波器對信號實施分析；在時域上，使用相關接收法對收到的信息實施處理。在確保相關器工作在線性狀態，且輸入相關器的干擾與信號電平均較低時,其抗干擾能力明顯高于窄帶濾波,然而當輸入干擾信號電平越出相關器工作的線性區時,抗干擾能力出現大幅度降低。所以,窄帶濾波器具有很好的抗干擾功能。

結論

隨著微電子技術與計算機技術的不斷發展，給煤礦通信技術注入了新的科技、新的活力，將其推入一個新的天地。進一步利用先進的通信技術，井下通信最終建立移動與固定相結合、光纜與電纜相結合、容量大、靈活方便、多信道以及多功能的煤礦井下無線通信網絡。一套可靠程度高的井下無線通信系統，對于煤礦安全生產和效率提高至關重要，具有深遠的意義。