当前煤矿通讯技术研究

时间：2023-01-03 05:26:00 通信工程毕业论文我要投稿

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当前煤矿通讯技术研究

　　摘要　本文主要介绍了当前煤矿监控系统中常用的几种通讯技术以及各自特点，并从无线方式和有线方式两个方面对其进行了比较。
　　关键词：煤矿通讯；GPRS；GEPON
　　
　　引言
　　
　　在我国建设煤矿现代化的过程中，煤矿经历了从单一重要参数单机监控到多参数全方位监控并最终实现综合自动化过程。目前各个地方也根据自己的相应特点开发出了很多适合自己应用的监控系统，而监控系统中的贯穿之处在于各个系统中的通讯子系统。基于此，本文着眼于当前各个系统中通讯方式的差异性和共通性，将煤矿安监通讯系统从有线方式和无线方式两个方面对其进行了详尽阐述。
　　
　　一　有线通讯方式
　　
　　当前煤矿安监系统中所使用的有线通讯方式集中于现场总线方式(如c AN总线，PROf-bus总线等)、RS232总线方式、RS4 8 5总线方式以及当前流行的GEPON通讯方式等。这些方式优点是通信可靠，信号稳定。不足之处在于前期组网比较大，成本较高，易损坏。
　　现场总线通讯方式特点。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
　　现场总线使得现场控制设备具有通信功能，通信标准的公开、一致，也使系统具备开放性，设备间具有可操作性。另外功能块与结构的规范会使得相同功能的设备间具有互换性。其在一对双绞线上可挂接多个控制设备，便于节省安装费用；节省维护开销；为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。
　　从现场总线技术本身来分析，它有两个明显的发展趋势：
　　一是寻求统一的现场总线国际标准；
　　二是Industrial Ethernet走向工业控制网络。
　　RS485通讯方式特点。RS485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，6V～－2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接3 2个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS－485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，Rs-485收发器共模电压范围为7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
　　GEPON通讯方式特点。GEPON(Gigabit Ethemet Passive Optical Network)将以太网(Ethernet，最具有发展潜力的链路层协议)与无源光网络(PON，接入网的最佳物理层协议)结合在一起形成的能很好适应IP数据业务的接入方式。由IEEES02．3EFM(Ethernet for the FirstMile)提出．已形成标准802．3ah，可以环形，星形，也可以是井下巷道的树形，更利于煤矿现场特殊环境。不但集成了无源光网络的低成本优势，而且与数据网络中占据绝对主导地位的以太网技术无缝融合，光缆使用少，传输带宽高，后期扩展容易，费用低。可以实现真正的“三网合一”。
　　综合几种通讯方式特点，可以看出以上单一有线通讯方式难以满足当前煤矿综合自动化系统的运行速度和质量方面的要求，但是如何合理布局组合，使用两种或者两种以上网络构建煤矿综合自动化系统可以达到要求。这也是未来发展的一个特点。

当前煤矿通讯技术研究

　　二、无线通讯方式
　　
　　目前随着技术的发展，无线网络越来越多的被用在工业控制网络组建中，他们以低成本，易维护取得了一定的优势地位。但是也存在信号不如有线网络稳定，容易大面积瘫痪等问题。当前，煤矿通讯系统中存在的方式主要有GPRs移动通信方式，GSM短消息方式、RFID以及Zlgbee等通讯方式。现简单陈述一下特点。 GPRS通讯方式。GPRS的英文垒称是：“General Packet Radio Service”(译作“通用分组无线服务”)，它是利用“包交换”(Packet—Switched)的概念发展起来的一套无线传输方式。所谓“包交换”就是将D ata封装成许多独立的封包，再将这些封包——传送出去，形式上有点类似邮局中的寄包裹。其作用在于只有当有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对广大用户来说是较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。
　　GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。对原来GSM的电路交换数据传送方式，GPRs采用分组交换技术。由于使用“分组”技术，用户上网可以免受掉线的麻烦。此外，使用GPRs上网的方法与WAP不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRs则较优越，下载资料和通话可以同时进行。
　　Zigbee通讯方式。Zigbee的基础是IEEE 802.15.但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigb e e联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的c DMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。
　　
　　总结
　　
　　本文介绍了当前流行的各种应用的煤矿安监系统中的通讯协议，详细叙述了各自特点以及优缺点，对以后的煤矿安监工作有一定的建设意义。

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