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基于无线Mesh技术的矿井应用

[摘要]本文分析了无线Mesh的技术优势，构建了基于无线Mesh技术在矿

井中的应用系统，提出了要解决的关键问题。

【关键字】Mesh；矿井；应用

一、概述

我国是一个煤炭大国，也是矿难大国，矿难死亡人数高居各类行业安全事故

之首，严峻的安全生产形势迫使煤炭企业寻求煤矿安全生产信息化的解决方案和

产品。

目前，我国煤矿井下通信系统主要以有线通信为主，无线通信为辅。有线通

信主要为调度电话系统，其调度通信的功能与井下全无源的特点使其具备一定的

应急通信能力，但在通信中存在无法全面覆盖、事故中容易损坏，易发生通信中

断等问题。而无线通信节点的低成本、低功耗、小体积和扩展性强等特点弥补了

有线传感网络的不足，为建设现代化的多功能井下监控网络提供了条件。

二、技术分析

Mesh网络是一个无线多跳网络，是由adhoc网络发展而来，是解决“最后一

公里”问题的关键技术之一。无线Mesh可以与其它网络协同通信，是一个动态

的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联，具有无单点

故障、快速灵活组网、高性能和非视距传输、高速移动支持、与现有网络的融合

等多个特点，是煤矿行业的最佳选择。

区别于有线通信系统的限制，无线的传输方式最适合矿井下通讯。无线Mesh

网络具有自我组织、自动配置、性能自动调节、链路自动修复等特性，支持负载

均衡和冗余备份功能，为无线语音通信、无线安全监控、移动无线监控、远程控

制等语音数据和视频服务提供了稳定可靠的承载平台。

无线Mesh网状网络对整个网络的冗余性作了充分考虑，以避免单点故障而

造成的网络中断。当所有无线Mesh基站启动运行后，各个基站将自动决策到有

线网络的最优路径，随之产生的Mesh拓扑将基于网络性能进行流量的负载平衡。

当任何一个分站发生故障，与之相邻的分站将自动的调整无线链路，把流量回传

向另一边的分站或直接调向下个分站，整个过程自动快速的适应，用户端透明。

每个网络节点和用户端设备（无线通信单元）均能转发和路由发送至另一个对端

的数据包，能选择并确定一个从发端到对端的最佳路由，最多可以跳跃10次。

三、Mesh技术的矿井应用

1.应急救援系统

无线Mesh网络是一种与传统通讯网络完全不同的新兴无线通讯网络。在

Mesh网络中，每个节点（即通讯设备）都可作为接入点互相收发信号，数据不

再依赖少数固定接入点，而是通过网络内的所有通讯设备，从一个节点转跳到另

一个节点实现信号传输，这样在煤矿井下发生紧急情况时可以在最短的时间内搭

建应急通信网络，不依赖有线电缆的传输；Mesh终端能够实现脱网工作，避免

因为井上、井下系统失联导致系统的瘫痪，使灾后被困井下人员之间仍然可以互

相通信，以便发现、组织被困人员向安全区域撤离、提示使用自救器、进入逃生

舱等自救工作。再加上MESH技术本身的RF穿透能力和多径传输能力，以及具

备广播、组播、会议、轮询、群发紧急通知短信、群发应急预案等功能，使得

MESH技术成为井下应急救援通信领域的最佳选择。

2.工作面保护监控

井下综采、综掘工作面是所有作业地方最重要的场所，一旦工作面设备出现

问题或因为某种原因导致工作面不能工作，那么造成的损失是不可估量的。现实

工作中常常会因为工作面通信保护装置、工作面视频监控、信号电缆等原因的故

障或断裂导致工作面设备罢工。井下存在很多通信和电源电缆，这样就给维修人

员的网络维护带来了很多不便，要从密密麻麻的电缆当中找到故障电缆和故障点

更是难上加难，严重困扰着煤矿的高产高效和安全生产。MESH技术能够很好的

解决这些问题，通过对工业电视摄像头、工作面保护装置、工作面监控设备等安

装MESH模块，就可以很轻易的实现信号传输的空中无线接力，可有效降低网

络布线的成本，也可以将大量的高宽带视频数据通过无线直接传输，减小了信号

电缆的敷设，同时也降低整个设备的故障点和故障时间，为工作面设备的可靠运

行提供有力保障，大大增强了监控系统的灵活性和可扩充性。

3.安全监控系统

安全监控系统是井下最重要的监控系统，直接关系到工作人员人身安全。安

全监控从诞生一直到现在，基本没有发生过重大的技术变革，一直采用电缆作为

传输介质，近两年也出现了用