煤矿井下应急救援WiFi无线通信系统的设计

煤矿井下应急救援 WiFi无线通信系统的 设计

李东岭

国家能源集团新疆能源有限责任公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要:随着WiFi技术的不断成熟，其在许多领域中都得到了广泛应用，并且取得了不错的效果。煤矿井下作业过程中经常会发生安全事故，安全事故发生后，要及时进行救援，WiFi技术在煤矿井下应急救援系统的应用对于煤矿事故救援工作意义重大。本文以山西省漳村煤矿井下应急援救灾害事故分析作为切入点，对基于WiFi技术的煤矿井下应急援救无线系统进行设计，重点从无线通信信道的建立和井下WiFi无线通信系统的设计进行总结。通过对该设计的应急演练应用结果表明，WiFi技术应急救援无线通信系统的构建能够实现救援工作地快速完成，有效地降低了煤矿井下事故人员伤亡和经济损失。

【关键词】WiFi技术；煤矿井下；应急援救；通信系统

近几年，我国通讯系统得到了快速发展，方便快捷的WiFi通信技术已经涉及到了人们的生产和生活各个角落中。通过对WiFi的应用，进行数据传输，能够实现对数据的快速、准确传输，从而为应急援救工作的开展提供强有力的支持。

1 矿井下应急救援灾害事故分析

煤矿生产过程中经常会出现安全事故，这不仅会对煤矿生产造成影响，而且还有可能造成人员伤亡，因此，在井下煤矿开采过程中，需要做好应急援救工作。煤矿井下开采作业过程中，通过紧急救援可以降低事故造成的损害，可以减少由于事故造成的人数伤亡。煤矿井下作业过程中，发生安全事故后，及时抢救时，可以使更多的人获救^[1]。

煤矿井下开采后，如果发生矿灾事故，救援人员必须要深入井下开展相应的救援工作，并且在工作中，要直接面对井下的危险环境，特别是矿井中的环境十分复杂，这也就增加了救护人员在工作中的危险性，这会对抢险救灾人员的安全和生命造成威胁^[2]。因此，救援作业期间，为了提高煤矿抢险救灾人员的生命安全，以免发生抢险救灾人员在救援工作中出现伤亡，在救护期间，应当使抢险救灾人员在工作中可以快速获取煤矿灾害的具体情况，掌握煤矿灾害的情况，从而方便救护人员地面工作指挥人员对救援工作的开展进行指挥，从而为援救工作的正常开展保驾护航。

从目前我国煤矿经济援救的开展情况来看，存在的主要问题就是通讯信息不畅通，采用的救援设备落后等，难以满足煤矿整体援救作业需求。近几年，我国现代化技术得到了快速发展，这在一定程度上也使我国煤矿安全措施得到了提高^[3]。由此可见，在煤矿开采中，对信息技术的推广与应用，煤矿应急援救安全检测与指挥系统研发势在必行。而无线通信技术不仅对我国煤矿行业的健康发展造成直接影响，而且也是我国社会健康发展的基础。

2 基于WiFi技术煤矿井下应急救援系统的构建

煤矿井下开采过程中出现事故后，要完全切断井下电力供应，煤矿井下情况十分复杂，在进行援救系统建设过程中，从系统结构上来说，应当分为三个部分，具体情况如图1所示。

地面指挥调度中心

井下无线链路

灾变现场救护队

图 1 援救系统结构

井下无线路由井救援基地、无线传输链路部分、采集终端及布放装置多个不同共同构成，每一个部分都会对井下路由结构的性能造成直接影响。因此，在建设过程中，需要做好对每一项结构性能的分析，保证最终系统结构的性能可以达到应用要求标准^[4]。

井下开采过程中，煤矿发生灾害后：

第一，地面援救指挥调度中心应当依据具体情况，对相应的援救预案进行论证，确保采用的援救方案的合理性，依据和制定的方案可以完成相应的援救工作。

第二，援救队员在进入井下援救时，应当随身携带有限设备、电缆，准确的进入到预先设定的位置，然后完成对有线电缆的合理铺设，并且要快速完成各项设备的搭架，在井下完成救援基地平台建设，同时，井下建立的救援基地要与地面救援调度中心进行联系，从而可以完成各项信息的传递，为援救工作的开展提供支持^[5]。

第三，灾害附近情况不明区域，容易再此发生灾难，若援救人员进入该区域，可能会造成人员伤亡。针对该情况，对WiFi技术进行合理应用，通过对无线接力方式的应用，自动布设装置，采用该方式，不需要援救人员就如到灾害现场，能够快速完成无线通信的监理，并且可以使通信通道不断向灾害现场延伸，最终抵达援救现场^[6]。

第四，援救队员抵达到了一个相对安全的区域。在具体援救过程中，对已经建设的WiFi网络进行应用，救援人员随着装配数据设备，可以实现救援之间相互通信，或者救援人员与矿井下救援基地、地面救援指挥调度中心的联系，具体联系过程中可以通过语音方式进行，联系起来十分方便，并且可以对救援人员的位置进行精准定位。

第五，煤矿井下的各项数据都可以利用井下援救基地，最终将各项数据都传递给地面救援指挥调度中心，从而为指挥调度中心提供准确的数据，使地面的指挥人员能够依据接收到的数据，作出准确的决策

^[7]。

2.1 建设无线通信信道

无线通信信道是应急援救无线通信系统中的关键构成部分。援救人员在具体工作中将控制命令与计算机上的WiFi链路的中心节点FFD1发送到小车上的RFD采集终端。RFD采集终端在运行过程中会收到了援救基地发出的相应的命令后，然后将命令传送给运输小车，依据命令的制定方向，进行推进。在具体推进期间，采集终端会自身所处环境的信息进行发送，并且，对于返回中各项信息都带有采集终端与前一级节点信号强度信息，在进行救援工作中，救援人员要依据接收到信号强度信息建立链路^[8]。在该过程中，如果信号强度达到系统制定的门限值是，此时系统会发生指令，小车停止前进，此时，救援人员在井下援救基地中的计算机，对投放链路节点命令进行投放，完成上述操作后，可以通过指令让小车再次前进。WiFi技术在具体应用过程中具有自主网功能，如果在应用WiFi技术时，2个节点通信距离超过通信范围后，新投入的节点中则会被自动加入到已经建设好的WiFi网络中，从而转变为路由中一个新节点，进而使通信链路能够得到仅需延伸，确保通信顺利进行。监理链路期间，采集终端会将援救前端环境的具体参数内容送回，援救人员和救援指挥调度中心对采集到的各项数据内容进行分析，并且做好相应的处理工作，安排下一步救援工作。

2.2 设计井下WiFi无线通信系统

采集终端设备应当具有如下功能：（1）利用传感器完成环境参数的采集。（2）将环境参数传送给井下救援基地。（3）可以准确接收救援基地的控制命令。系统中采用的各项结构及作用如表1所示。

表1系统中的机构及作用

系统中采用的路由器设备在具体应用过程中的主要作用就是负责信号接力传输，因此，其中最为重要的模块就是WiFi模块，其性能会对系统的运行产生直接影响，影响系统在实际运行过程中的稳定性。针对系统中应用的路由器来说，针对系统中模块的操作，就是做好参数配置，因此，在实际操作时，可以选择PC机上的串口，通过开发专用配置软件，完成对模块中涉及到的各项参数的合理配置。

3 结束语

随着WiFi技术的不断成熟，其在许多领域中都得到了广泛应用，并且从实际应用情况来看也取得了不错的效果。因此，在煤矿井下灾害应急援救系统过程中，也应当紧跟时代的发展脚步，基于WiFi技术构建应急援救无线通信系统，通过对该系统的应用，快速的完成相应的救援工作，降低煤矿井下灾害造成的危害，减少人员伤亡和经济损失。

参考文献：

[1]王岩.煤矿应急救援中融合型应急广播系统的应用[J].现代矿业,2018,34(2):118-122.

[2]魏浩.煤矿井下紧急避险与应急救援技术研究[J].能源与节能,2018(1):140-141.

[3]张水.煤矿井下紧急避险系统设置及避灾路线选择技术[D].山东科技大学,2017（5）:73-76.

[4]王国强.Wi-Fi视角下矿井应急救援无线通信系统浅析[J].煤炭科技,2017(9):204-206

[5]武先利；王鹏； 温良；郎琦.一种新型煤矿井下无线通信系统研究[J].工矿自动化,2013(7):22-25.

[6]白晓波.浅析煤矿井下应急广播救援引导系统的发展[J].现代经济信息,2015(23):339.

[7]吴肖.基于矿井无线通信技术与无人机联合搜索探测的分析与研究[J].内蒙古煤炭经济,2018(9):85-87.

[8]隋艳微.新型煤矿井下应急救援单兵头盔无线组网技术的探讨[J].山东煤炭科技,2014(12):192-194+200.