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wifi在矿井移动通信系统中的应用
2011/09/13
引言
煤矿井下发生事故后,井下人数不详、被困人员位置不清、被困人员生死不明是灾后应急救援急切解决的问题。因此,有必要研究抗灾变能力强、具有人员位置监测等多功能煤矿井下无线通信系统。本文研究将低成本的新技术——Wi-Fi应用于井下,构建一种新的矿井移动通信系统。 
-Fi技术简介
Wi-Fi(WirelessFidelity),即无线保真或无线相容性认证,是一种无线局域网数据传输的技术与规格,。无线局域网是有线局域网的扩展和替换,是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。,其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。随后,IEEE又发布了一些补充协议,。总的来说,Wi-Fi属于短距离无线技术,覆盖范围可达几百米,。Wi-Fi有着“无线版本以太网”的美称,世界上至少有80%以上的局域网采用以太网技术,其几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸。
-Fi与相关技术比较
目前国内外矿井无线通信方式主要有漏泄通信、感应通信、透地通信、PHS(小灵通)通信、3G(大灵通)通信系统等。
漏泄通信系统存在着抗灾变能力差、大量的串联中继设备导致可靠性差、系统不具备冗余功能等问题,通信终端存在功能单一、信道容量小的缺陷。感应通信系统存在着体积大、重量重、信道容量小、通信距离短等问题。透地通信系统存在着设备体积大、重量重、信道容量小、地面设备功率大、地面天线布置困难、单向通信(地面向井下)等问题。PHS(小灵通)通信系统与3G(大灵通)通信系统存在着基站控制器和基站非本质安全型防爆、系统不具备冗余功能、抗灾变能力差、井下基站至地面最大通信距离不满足井下通信10公里的要求等问题,通信终端存在功能单一、信道容量小的缺陷。
WiMAX与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在很大差别,WiMAX通常可以覆盖3~5km,而且WiMAX的安全系数更高,但是WiMAX的组网成本要比Wi-Fi大的多。考虑到矿井下的特殊性和经济性,还是选用Wi-Fi更适合井下局域网的环境。

所要研究设计的矿井移动通信系统主要由地面监控系统、井下分站和移动通信终端组成。地面监控系统负责整个系统的管理与控制,通过地面监控系统可以对井下人员以及相应设备进行实时的监控。地面监控系统任务可由一台多功能计算机并配有相应数据库管理软件完成。井下分站为整个系统的关键部分并负责多项功能。系统应满足:
在矿井事故前后,地面监控系统能得知井下工人所在的位置;
井下工人与地面监控系统以及井下工人之间能随时进行双向数据通信;
地面监控系统能随时、直接与任何井下工人进行双向数据/语音通信;
井下工人之间能进行双向窄带语音通信;
井下通信网为由若干个分站组成的网状网络;
分站能收发无线电信号,为了有较强的穿透能力,采用适合矿井传输的波长。

系统以光纤有线网络为骨干,以无线网络为延伸,在井下设立若干矿用分站,通过无线局域网络