WiFi环境下矿井无线通信网络结构研究
【摘要】基于WiFi环境下的矿井无线通信网络系统是一种新的技术，在性能上较现有的矿井无线通信系统有较大的改进，能实现通信的全方位进行。

该系统通过信号线连接，形成通信配套设施，在矿井下能够进行语音和视频传输，随时监控数据，在碰到危险时还能自动呼救，这无疑是矿井作业的一种值得运用的通信方式。

【关键词】WiFi环境；矿井无线通信；网络结构
引言
矿井作业的危险性决定了其通信技术必须及时跟进，要确保在最有限的时间内获得矿井下工作人员的情况，从而做出急救。

我国在矿井通信上大致经历了从有线到局部无线再到现在全部无线三个阶段。

正因为无线技术的不够先进，又受到矿井环境下多种复杂因素的影响，早期的无线通信技术研究没有取得预期效果，矿井有线网络通信仍然是煤矿企业所依赖的通信方式。

但随着技术的不断革新，新型WiFi环境下的矿井无线通信网络系统有可能带来全新的局面。

1 矿井无线通信的特殊性
煤矿井下地质环境和大气环境都比较特殊，再加上井下作业生产环节复杂性和生产系统的多样化，通信环境易受到空间粉尘、温度、湿和噪音的严重干扰，相比地面可控制的可见的无线通信环境复杂了很多，因此在井下运用无线通信技术还要充分考虑电磁波的传播干扰因素。

首先在传播条件上，矿井空间狭窄，巷道弯曲、分支现象比较普遍，巷道内的作业设备，空气中的粉尘及巷道表面的粗糙程度都可能影响电磁波的传播。

另外，无线通信设备通常放置在一些环境比较恶劣，地形比较复杂，有各种危险气体释放的区域内，再加上这些区域是开采挖掘的重点，有许多机电设备，存在工业干扰，使得井下无线通信损耗非常大。

因此对这些环境影响因素做出全面的分析和预测，才能使电磁波的传播不受干扰。

其次在设备要求上也是有条件的。

因为煤矿井下含有大量瓦斯和煤尘等可燃性气体的存在，易发生爆炸事故。

故矿井下的通信设备必须具有较高的安全性能，最好能防爆和隔爆。

考虑到矿井下空间的狭窄，所用的通信设备不能体积过大。

因为无线通信设备安装的地方通常是井下作业比较集中的区域，各种电力设备的电磁干扰严重，因此无线通信设备又必须具有防干扰的性质。

还要具备一定的电力备用能力，维持正常的工作时间。

无线通线设备随着功能的不断完善，还要承担一些监测和预警的功能，因此必须具备较大的信息容量。

2 WiFi环境下矿井无线通信网络系统的工作方式
井下WiFi宽带无线通信系统是利用WiFi技术进行矿井无线覆盖，再进行网络信息对接的一种新型宽带无线通信系统。

该系统能够提供较高的传播速率，还可同时传递语音、视频等多媒体资源，其主要由地面服务器、网络设备、矿用无线通信基站、手机和井下防爆稳压电源及其它配套设备组成，能实现无缝对接，与其他语音系统联通。

相比之前的无线通信设备来说，既省去大量的设备制造费用，又具备高效、安全的特性，值得在矿井作业中大量采用。

这套系统的工作方式是将所有设备放在一个网络节点，进行连接，服务器对进入到无线信号覆盖区域的每部手机进行鉴定，识别，通过无误后才准许注册，并将相关数据存入数据库，注册完成后的手机就可以正常通话，而且还不受矿井环境的影响，在通话过程中，矿用无线通信基站会将井下系统反馈到地面服务器，以便随时掌控井下情况。

当手机呼叫成功时，手机发出的无线信号会打包好，通过矿用无线网络基站转码调制，重新发送到地面管理主机，经其处理后又送到覆盖区域内。

被呼叫的手机会事先设定好一个铃声，方便接收，与呼叫者完成通话。

整个过程中设计的所有数据都会依次存入数据库，方便日后查询。

3 WiFi环境下矿井无线通信网络结构的优势
3.1 有丰富的数据存储空间
过去的无线网络通信可传输的东西很少，而且通信速率偏低。

基于WiFi环境下的无线通信技术实现了速率有效加快，且无论是语音、视频还是数据都能无干扰传播，大大扩展了功能范围，具有广阔的前景。

3.2 便于管理。

整个系统设备都通过网络进行连接，且有WiFi控制全区域，因此所有数据是联系在一起的，只要通过地面数据库的查询，就可实行全面管理，这对于系统维护来说非常方便。

3.3 系统有自主选择性
WiFi控制下的网络系统，有自身的编码方式，在网络情况不稳定的时候能随时改变编码方式。

例如网络较好时，系统会自动选择保证语音效果；网络状况不好时，会保证通信质量。

3.4 包含其他业务功能
无线网络通信系统不但具有传输信号的功能，还具备了一定的手机功能，能呼叫和呼叫转移，设置通话权限，保留通话记录。

这些业务功能能使系统变得更容易操作，也更人为化。

3.5信号不中断
当信号传播过程受阻，系统会及时作出分析，与中断系统交接，识别，继而重新连接，而且连接过程中，数据不会丢失，这是WiFi无线网络通信技术的一大无法比拟的优势。

与有线通信系统相比，矿井无线通信系统可以实现矿井作业全过程的有效监控，在通话过程中提高生产效率，对于煤矿通信技术的进一步发展和完善有着潜在的促进作用。

与其他无线通信系统相比，基于WiFi 环境下的矿井无线通信系统又具有通信范围广、成本花费低、存储空间大、通信质量高、可传输声音及图象等独特优势，具体表现在以下几个方面：首先这个网络系统可以与矿井作业的其他设备很好地共存，能稳定运行，不需要另设通信线路；其次具备较快的传输速度，且同时传输声音、图片不受阻，有很大的存储空间；最后是系统不同于传统无线通讯类设备，没有通道限制，可根据用户的需求调整宽带容量，实现同时通讯，系统设备采用安全性能较高的材质，能够避免环境因素的干扰及其他设备的干扰，方便应用于矿井工作中。

4 结束语
基于WiFi环境下的无线网络通信技术对于建设现代化矿井具有重要的意义，能够使通信质量提高，通信过程不受干扰，通信设备成本大大降低，而且系统维护方便，可以随时增加节点，加大控制范围，网络可靠性较高，技术实施过程中安全性能有保障，能有效降低工人劳动强度，降低危险，无论是工作的质量还是工人的安全都是无可挑剔的，在今后的矿井作业中必将得到重用。

参考文献
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