无线自组网在井下语音通信及定位的应用

　　0 引言

　　煤矿井下的无线通信受到无线电波在“限定空间”中传播特性的约束，一直是老大难问题，通信使用的频率要高于矿井的“截止频率”，不能使用扰射性能较好的短波频率，而直线传播的超短波、微波等频率又受到井下不规则地形的影响，传输距离大大减少，因此在井下基本上使用的是有线无线通信方式相结合的通信方式，只是适当地扩大了有线网的覆盖范围，在井下工作区域变动较大工作面(尤其是掘进工作面)不能很好地提供通信服务。另外，目前井下采用的小灵通语音通话系统不具备指挥调度功能，在非常时刻往往会发生通信堵塞甚至系统崩溃。

　　无线自组织网络技术的自我配置、多跳式无线接力联接、不需要基础通信设施、低功耗和较低的成本等特性正好适应井下无线通信的特点。可以用较高的频率，用视距联接的方式配置通信节点，就能实现较好的无线连接。由于每个通信节点只是与其相邻的节点通信，因而不需要较大的发射功率，既降低了每个通信节点的成本又降低功耗，完全可以采用电池供电方案，增加了通信系统的灵活性，便于安装和维护。

　　1 系统原理和构成及主要技术参数

　　1.1 系统原理

　　1.1.1 硬件部分工作原理

　　KJ322型煤矿用移动目标管理系统用于煤矿井下人员考勤和移动目标跟踪，井上中心服务器通过光纤网络与井下的矿用分站连通;而矿用无线分站通过无线网络(工作在特高频2 400 MHz附近)连到就近矿用分站，并通过其与地面的主机连通;它们将检测到的识别卡信息(工作在高频915 MHz附近)送到地面的主机中，使系统完成井下人员识别与监测的功能。系统一般由中心服务器、操作终端、矿用分站、矿用无线分站、识别卡、光纤网络、接线盒等其他必要设备组成。矿用分站、矿用无线分站为隔爆兼本安型，识别卡为本质安全型。防爆型设备符合GB 3836的规定。

　　语音通信系统在KJ322型煤矿用移动目标管理系统基础上实现了语音通讯功能。该系统在移动目标管理系统基础上增加了语音服务器和手持机等设备。手持机通过无线网络(工作在特高频2 400 MHz附近)连接就近矿用分站或矿用无线分站，并通过它们与地面的语音服务器连通，共同组成一体的计算机网络系统，实现语音通话功能。

　　1.1.2 软件部分工作原理

　　软件模块分为：通信采集模块、数据分析处理模块、数据存储访问模块、数据优化模块、双机热备模块和数据库模块。各个模块既相对独立，又相互联系，形成一个有机的整体。从而无论从部署安装、发布、使用、扩展升级均变得相对简单和容易。同时，各个模块遵从国内和国际软件设计标准，维护容易。因而与第三方系统的集成非常容易，不会存在信息孤岛。软件所采用的技术有：C++、C#、NHibemate、ASP.net、Ajax、WebService、Jscript、Vbscript、XML、SVG、WML、多线程，线程调度、大数据量高效处理算法，专用通信协议设计等。