WiFi环境下矿井无线通信网络结构研究
基于WiFi技术的井下无线通信系统设计
【 关键词 】 Ｗｉ Ｆ ｉ ； 无线通信 ； 设计 【 中图分类 号 】 Ｔ Ｎ ９ ２ ５ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号 】 １ ０ ０ ６ — ４ ２ ２ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ １ ９ — ０ １
井 下 灾害 区环 境 和 条 件 具 有 复 杂 性 与 险 恶性 ， 造成 救 护 队 员无 法 向地 面救 灾指 挥 部 与 井 下 救 护 基 地 有 效 、 准 确 以及 实时 的 反 映 井下 现 场 具 体 情 况 ，这 就 在 很 大程 度 上 对救 援 指
属 Ｒ￥ ２ ３ ２的接 口） 与 无 线功 放 模 块 可 以进 行 直接 连接 。 息不畅、 救 援 设 备 落后 等 问题 依 然 存 在 ， 事 故 发 生后 ， 井 下 整 （ 体 救 援 技 术远 落后 于安 全 生 产 的 需求 。现 代 化 的信 息技 术 已 在 各 行 各 业 广 泛应 用 ．也 可 以为 井 下整 体 救 援 技 术 提 供 快 速
国矿 业 大 学 学报 ， ２ ０ ０ ９ ， ３ ８ （ ３ ） ： １ ５ ４ ～ １ ５ ５ ． ［ ３ 】 陈 鼎 熔． 无 线 局 网 域技 术 在 地 铁 应 急 救 援 指 挥 系统 中 的 应 用 『 Ｊ １ ＿ 中 国安 全 生 产科 学技 术 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ （ ６ ） ： １ １ ９ ～ １ ２ １ ．
参 考 文 献
ｆ １． 周兴 旺． 矿 山建设 工程技
Ｃ １ ． 安徽 ： 舍 肥 工 业 大 学 出版 社 ， ２ ０ ０ ６： １ ４ ８ ～ １ ４ ９ ． 能使 新 投 放 的 节 点 自动 加 入 Ｗｉ Ｆ ｉ 网络 ，成 为 中 间路 由节 点 。 术新进展ｆ
基于WiFi技术的煤矿井下通讯系统的设计
基于WiFi技术的煤矿井下通讯系统的设计石发强【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2013(000)004【摘要】根据煤矿安全生产的需要，设计了一种基于WiFi技术的煤矿井下无线通讯系统。
该系统井下部分包括人员定位、无线通讯、视频采集、语音通话、环境参数监测、分站等设备，地面部分包括主机、交换机、服务器、网关等，以无线WiFi通讯AP为节点，可实现井下定位、VOIP语音、无线移动数字视频、传感器监测等功能的一体化。
试验结果表明，该系统结构简单、运行稳定、抗干扰能力强、可靠性高。
%A coal mine communication system based on WiFi technology was designed according to the needs of safe production in the mine. The underground facilities of the system include the personnel positioning system,wireless communication, video collection,voice call, environmental parameter monitoring and substation, its ground facilities include the host, switches, servers,gateways, etc. The system took the wireless WiFi AP asthe nodes and can realize the integration of underground positioning,VOIP voice,wireless mobile digital video,sensors monitoring and so on. The test results showed that the system has the features of simple structure,stable operation,strong anti-interference ability and high reliability.【总页数】3页(P50-52)【作者】石发强【作者单位】中煤科工集团重庆研究院，重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD76;TN926【相关文献】1.基于wifi的煤矿井下通讯方案的设计 [J], 王晋生2.基于WiFi技术的即时通讯系统设计 [J], 杨万里; 祝真滨; 孟丹; 王博3.基于WiFi技术的煤矿井下应急救援无线通信系统设计 [J], 魏翠英4.基于WiFi技术的煤矿井下安全监控系统的设计研究 [J], 董晓亮5.基于WiFi技术的煤矿井下应急救援无线通信系统设计分析 [J], 王智因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
井下无线传感器网络协同通信技术的研究中期报告
井下无线传感器网络协同通信技术的研究中期报告一、研究背景传统的井下矿山监测主要依赖于传统的有线传感器网络系统，但这种系统存在诸多不足，如：节点安装困难，稍有不慎就会导致设备无法使用；布线复杂，增加了工程成本；节点之间通信需要依靠网络配套设备，而且需要专门研究通信协议与数据传输方式。
此外，有线网络易受矿山地质条件和环境影响，传输延迟大，节点容易失联等问题。
因此，无线传感器网络（WSN）作为一种新型环境监测系统，成为井下矿山监测的重要研究方向。
WSN有以下优点：节点能够自组织，使得网络构建更加灵活和快速；无需布线，方便矿山的建设和维护；方便数据传输和处理，因此实现实时监控和控制。
为此，本研究旨在探究井下无线传感器网络协同通信技术，在网络构建、节点安装、数据传输等方面进行研究和优化，提高网络性能和稳定性，为井下矿山监测提供有力的支撑。
二、研究内容1.网络构建无线传感器网络主要由三个组成部分组成，即感知节点、传输节点和数据处理中心。
本研究将从网络拓扑结构、节点布局、网络节点安排、网络优化等方面，研究把各部分组成的WSN构建起来的方法和技术，并通过仿真实验验证。
2.节点安装研究井下环境特点，考虑如何在井下安装传感器节点，优化节点的结构设计，降低节点的能耗，提高节点能耐受恶劣环境的能力，确保节点布置的合理性和通信质量。
3.通信协议研究通信协议和数据传输方式，选择合适的传输协议和传输方式，提出自适应传输方法，以适应不同环境条件下传输带宽和不同场景下协议的需求。
4.网络优化通过研究数据采集算法和网络广播算法，实现网络的快速响应、实时数据采集和高效广播，优化WSN的性能和稳定性。
三、研究进展目前，本研究已完成对网络构建、节点安装、数据传输和网络优化等方面的相关研究文献的综述和分析，并开始进行仿真实验。
具体进展如下：1.网络构建针对WSN的网络拓扑结构和节点位置选择，提出了一种基于最小生成树算法的网络优化方法，通过对不同的节点布局方法进行比较，得出最佳的节点布局方案。
矿用无线通信系统两种解决方案分析
矿用无线通信系统两种解决方案分析思绪在键盘上跳跃，关于矿用无线通信系统的解决方案，仿佛一幅幅画面在脑海中浮现。
下面，我就来为大家详细分析两种主流的解决方案。
是基于Wi-Fi技术的矿用无线通信系统。
想象一下，在深邃的矿井中，Wi-Fi信号如同一条无形的纽带，将地面与地下连接起来。
这种方案的优势在于，Wi-Fi技术已经非常成熟，设备成本相对较低，而且覆盖范围广，可以满足矿井内各种通信需求。
一、Wi-Fi技术矿用无线通信系统1.优势分析（1）成熟技术：Wi-Fi技术在民用领域已经广泛应用，设备和技术都非常成熟，为矿用无线通信提供了稳定的技术保障。
（2）成本较低：相较于其他无线通信技术，Wi-Fi设备的成本较低，有利于降低矿用通信系统的投资成本。
（3）覆盖范围广：Wi-Fi信号具有较强的穿透力，可以在矿井内实现较广泛的覆盖范围，满足各种通信需求。
2.劣势分析（1）信号干扰：在矿井内，由于环境复杂，Wi-Fi信号容易受到干扰，影响通信质量。
（2）安全隐患：Wi-Fi信号易被非法接入，存在一定的安全隐患。
我们来分析第二种方案，基于LoRa技术的矿用无线通信系统。
LoRa技术是一种低功耗、远距离的无线通信技术，其优势在于信号传输距离远，抗干扰能力强，非常适合矿井这种复杂环境。
二、LoRa技术矿用无线通信系统1.优势分析（2）抗干扰能力强：LoRa技术采用独特的调制方式，具有较强的抗干扰能力，适合矿井这种复杂环境。
（3）低功耗：LoRa设备功耗较低，有利于降低矿井通信系统的能耗。
2.劣势分析（1）成本较高：相较于Wi-Fi技术，LoRa设备的成本较高，投资成本较大。
（2）技术普及程度较低：LoRa技术在民用领域普及程度较低，相关设备和技术支持相对较少。
在分析完两种方案后，我们来对比一下它们的性能。
从传输距离来看，LoRa技术的优势更为明显。
在矿井这种复杂环境下，信号传输距离远意味着可以减少通信设备的布置，降低系统投资成本。
wifi网络通讯技术在煤矿井下的应用
wifi网络通讯技术在煤矿井下的应用摘要：WiFi通讯技术在煤矿井下的应用，不仅能在很大程度上保证井下工作人员的人身安全，还能有效地保证煤矿井下的正常通信、大大提高煤矿井下作业的效率和质量。
因此，对WiFi通讯技术在煤矿井下的应用进行研究具有十分深刻的现实意义。
关键词：WiFi；通讯技术；煤矿井下作业；应用优势中图分类号：TD65 文献标识码：A1 引言随着我国经济的迅猛发展以及科学技术水平的不断提升，WiFi通讯技术得到了突飞猛进的发展，并被广泛应用于社会生产和生活的方方面面，同时，WiFi通讯技术也为我国煤矿业数字化建设的进一步发展提供了良好的契机。
众所周知，煤矿井下工作环境复杂且恶劣，WiFi通讯技术可以改善井下通信条件，为井下工作人员提供安全保障。
因此，我们应当对WiFi通讯技术在煤矿井下的应用予以高度的重视。
2 WiFi通讯技术在煤矿井下应用的优势1)成本低。
煤矿井下作业应用WiFi通讯技术时，只需要安装若干个无线网络节点便可覆盖较大面积的煤矿周边区域的信号，相对于传统的局域网布局而言，省略了众多的布线环节。
一方面节约了材料成本，另一方面也节约了人力成本。
2)传输速率快。
煤矿井下作业应用WiFi通讯技术，在信号稳定的情况下，WiFi的最高传输速率可达到100Mbps，即使是在有磁场干扰或信号较弱的环境下，我们通过调整WiFi的射频，也能保证WiFi通讯技术的传输速率在10Mbps以上。
这是WiFi通讯技术在煤矿井下作业应用的一个明显的优势，该优势有效地提高了煤矿井下作业的质量和效率。
3)无线信号的覆盖面积大。
一般而言，传统的蓝牙连接技术能覆盖半径15m左右的范围，而WiFi通讯技术的覆盖面积是蓝牙技术的10倍以上，一些增强型的WiFi，其信号甚至能覆盖400m半径范围。
这大大满足了煤矿井下作业对无线信号覆盖面积的需求，为井下作业提供了巨大的便利。
4)系统接入便利。
WiFi通讯系统采用开放的、标准的协议，提供通用的无线传输平台，其他系统可方便接入。
基于WIFI技术矿井无线通信系统的研究
基 于 ＷＩ Ｆ Ｉ 技 术矿 井 无 线通 信 系统 的研 究
尹 强
（ 潞安集 团 司马煤 业公 司 ， 山西 长 治 ０ ４ ７ １ ０ ５ ）
２ ． １ ． ２ 无 线控 制器 （ Ａ Ｃ ）
点脱网通信功能。
２ ． ２ ． ４ 矿 用 隔爆 兼本安 型 交换机
无 线控 制器 能够 提 供 多 基 站 、 多 网 络管 理 处 理 功 能 。强 大的处 理能 力能 够支持 多个 无线 网络 的无 缝 漫游 ， 并 提供 安全 的 、 易 管理 的 网络 。无 线控制 器 可插拔 式 光模块 安 装方 式 ， 能够 方 便 的接 驳各 种 类 型 的光纤 网络 。 同时 ， Ａ Ｃ提 供 双 机 热备 方 式 ， 保 证 系统 运行 的安 全稳 定 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ８ － ２ ６ 作者简介 ： 尹 强（ １ ９ ８ ７一） ， 男， 山西朔州人 ， 助理工程师 ， 从事井下监测监控方面 的管理 和研究 工作 。
尹 强 ： 基于 ＷＩ Ｆ Ｉ 技术矿 井无 线通信 系统 的研 究
第２ ２卷 第 １ １期
矿用 无线 通信 系统 由井 上设 备和井 下 设备 两部
分组 成 ， 如 图 １所示 。
笔
ＷＩ Ｆ ！ 无线技术的矿用无线通信系统。
１ ＷＩ Ｆ Ｉ 技术简介
目前 ， 无线 接人技 术 主要包 括 ： Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ的 ８ ０ ２ ． １ １ 、 ８ ０ ２ ．１ ５ 、 ８ ０ ２ ．１ ６和 ８ ０ ２ ．２ ０标 准 ，分 别 为无 线 局 域 网 ＷＬ Ａ Ｎ、 无 线个 域 网 ＷＰ Ａ Ｎ、 蓝牙 、 无 线 城 域
WIFI技术在矿井无线通信中的应用
WIFI技术在矿井无线通信中的应用本文介绍了WIFI的技术无线通信原理及基于WIFI技术的无线通信系统在矿井应用中实现方案，总结了该技术在实际应用中的优缺点，并提出了该技术在矿井井下无线通信中的发展前景，相信不久的将来该技术在煤炭行业会有广泛的应用前景。
标签：WIFI 无线通信1 概述由于煤炭矿井生产环境的特殊性，井下作业对生产管理有非常高的实时性要求，作为生产管理人员、电机车司机、皮带维护工和其它流动人员应能够与生产调度室及时取得联系，将生产一线的各种情况上报，实现统一指挥统一调度。
虽然煤炭企业对生产安全都非常重视，但事故的发生是不确定性的，事故发生后必须依据当时情况，采取果断措施进行处理，对井下人员进行紧急抢救。
但井上对井下人员的监控由于受各种条件的限制还很不完善，对于井下人员的情况不能及时反映，导致事故发生时，不能及时、准确的得到井下人员的信息，无法做出正确的决策，以致会造成抢险不及时，有可能贻误对生命的抢救。
因而对于现代化的各煤炭企业，实现下井作业人员与调度管理员的实时通讯，使井上人员及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，开发建设煤矿井下无线调度通信系统已成为各煤炭企业实现煤炭安全生产调度和保障生产人员安全的迫切需要。
由于煤矿井下的特殊性，制约了井下无线通信系统的发展，我国井下无线通信系统一直主要靠引进吸收国外的相关技术，但随着近年来地面无线技术的快速发展以及我国科技研发的不断投入，新型的无线技术越来越多的服务于煤矿井下。
目前可用于煤矿井下的无线系统主要有：漏泄通信技术、透地通信技术、井下小灵通技术以及WiFi技术。
漏泄通信技术、透地通信技术信号技术陈旧，目前在井下无线通信系统中已经不再应用，小灵通技术发展时间长，系统成熟可靠，造价低，近年来许多矿井都采用了此类的矿用无线通信方案。
然而今年2月工信部门发文，明确要求所有1900—1920MHz频段无线接入系统应在2011年底前完成清频退网工作，所使用的频段也将被收回用于3G使用，因而使用较多的基于小灵通技术的矿井无线通信系统将面临新技术的更新换代。
基于WiFi技术的井下无线通信研究
2017年第24卷第9期技术与市场技术研发基于W i F i技术的井下无线通信研究李光斌(开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北唐山063109)摘要：分析了 W iF i技术的原理以及在井下的应用方法和注意事项，为今后更广泛的应用W iF i技术提供一定参考。
关键词：W iF i技术；井下通信；应用doi：10. 3969/j.issn.1006 - 8554. 2017.09.120〇引言网络在生产生活中的重要性越来越凸显了，W iF i无线通 信技术的发展使得组网更加的便捷，网络覆盖范围更加广泛，而其方便的组网形式和高射频信号使其广泛应用于工业生产 之中，特别是煤矿井下通信的应用使得井下通信和监控网络具 有更好的适应性和稳定性，从而促进煤矿开采企业的安全、稳 定发展。
1W F i技术和无线通信系统1.1 W iF i技术简介W iF i是Wireless Fidelity的简称，中文名字为无线宽带，它 是一种能够将个人终端和网络实现无线连接的技术，对于那些 近程的无线传输技术，具有组网方便以及传播速度快的特点，它的网络的重要组成部分为网络桥接器以及无线网卡，同时网 络系统由无线站点、A P节点以及服务器等模块组成。
它能够 使在网络覆盖范围内具备无线网卡的任何终端设备实现网络 的连接，从而实现地面的短距离无线通信。
1.2 无线通信系统和工业以太网一般的井下无线通信系统由光纤有线网络为基础，然后利 用无线通信网络手段进行网络延伸，利用井下与地面设立的基 站，实现局域网的覆盖，从而使具有无线通信功能的终端实现 网络连接，达到通信的目的。
工业以太网的组网形式及格局和 商用类型的网络类似，但是在具体设计产品时，材料选择、信号 强弱、覆盖范围和通用性上存在差别，必须达到工业生产的 要求。
1.3 W iF i通信技术优势煤矿井下的无线通信手段包括3G通信、透地通信以及感 应通信等，其中，透地通信系统的缺点是设备体积大、重量重，信息传输效率低，而且设备的运行功率大，布线困难，不利于大 范围推广。
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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
[1]侯振堂，梁博，张强.WiFi技术与传统矿井无线通信技术对比[J].科技信息，2012（3）.
[2]冯瑾，李鑫. WiFi技术在矿井无线通信中的应用[J].中小企业管理与科技，2011（34）.。