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无线WIFI技术在矿井井下通讯的应用
来源: ceasia-china.com作者: Kenny Fu时间:2019-12-24 20:04:24点击:5179

改革开放30多年来,中国矿井市场从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级,逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的矿井市场。但是安全问题始终是矿井开挖过程中一个必须面对的问题,近年来,矿井事故多次发生,对国家和人民的生命财产安全都造成了极大的危害。为认真贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发〔2010〕23号)精神,进一步提高金属非金属地下矿山安全生产保障能力,国家安全监管总局组织制定了《金属非金属地下矿山安全避险六大系统安装使用和监督检查暂行规定》。矿山安全避险六大系统包括:监测监控系统、井下人员定位系统、井下紧急避险系统、矿井压风自救系统、矿井供水施救系统和矿井通信联络系统。按照时间表, 2013年6月底前,所有煤矿必须完成六大系统的建设。由于坑道距离长、结构复杂,而且坑道内的作业人员和设备流动性大、且通讯不便,因此具有灵活性、实时性和高带宽的无线通讯技术,已经越来越多的应用于井下通讯。尽管小灵通系统成熟、性价比高,但随着政策的导入,该技术的后续发展不容乐观。而随着WiFi技术的不断突破,802.11n的新技术已经可以满足井下三网合一的需求;此外,还可利用井下原有的工业环网,更加节省实施成本。在这个解决方案里,我们推荐您在主巷道内每隔300-500米放置一台AWK-3121或AWK-4121单射频无线AP/Bridge/Client,所有的AWK-4121通过网口接入井下以太网络,便于将移动数据客户端,例如WiFi手机、人员定位标签、井下挖掘机等的数据,通过网络传输至控制室。而在分支坑道内,我们建议您采用AWK-5222双射频无线AP/Bridge/Client。因为分支巷道通常空间狭小,且无光纤布线,因此为了确保数据传输的稳定可靠,冗余的双频设计、Wireless Bridge的无线网络自愈功能,是分支巷道的理想选择。Turbo Roaming是Moxa推出的一款专利技术,它支持无线客户端在AP间实现高速漫游切换,非常适合井下移动设备(例卡规车、挖煤机等)的无线通讯应用。Turbo Roaming提供两种漫游切换的解决方案:方案1,Client based Roaming(客户端漫游切换)。若您在移动设备上采用支持Turbo Roaming功能的Moxa无线客户端,可确保在350ms内实现快速的漫游切换;方案2,Controller based Roaming(控制器漫游切换)。Moxa的WAC无线接入控制器为AWK系列提供低于50ms的快速漫游切换功能。这种先进的快速漫游能力提供高速安全的数据切换,同时在极其苛刻的环境中提供强大的安全支持。总而言之,经过测试,Turbo Roaming可在120km/h的时速下,通过WAC控制200台无线AP,在支持WPA2安全协议系统中,实现低于50ms的快速漫游切换,并实现15-20Mbps 的稳定数据吞吐率。为多跳(multi-hop)网络,它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。无线Mesh网络中,任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器,网络中的每个节点都可以发送和接收信号,都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。这样使得网络不仅具有高度的自愈能力,也更容易对无线网络进行扩展。但当采用传统的WDS传输协议,会使得无线Mesh网络的数据吞吐量大幅下降,会影响数据通讯的效率。Moxa推出了全新的Wireless Bridge功能。当某台无线AP无法工作时,它就近的两台设备会自动建立连接,确保数据通讯,实现可靠的无线自愈功能。此外,采用双射频AP,可将其中一个RF设置为Master和AP,另一个RF设置为Slave,这种工作模式可以确保在提供无线Bridge桥接功能的同时, 还能为下面需连接的无线终端提供覆盖。最关键的是,Wireless Bridge可以确保在多跳连接后仍能维持稳定的无线带宽, 大约在10~15Mbps,无论在何种情况下,仍能稳定传输视频和音频数据。Moxa双射频无线AP特别适用于分支巷道,不仅可以减少设备的使用量,系统无需布线即可实现灵活的无线网络扩展。因为井下巷道的环境非常特殊,是一个富含有爆炸性混合物的环境。所以为了确保井下产品的可靠运行,用户会采用具有本安认证的机箱外壳,内置各种设备,包括电源、无线AP、保护设备等,从而整体具备了本安认证,并提供相关保护。但是,从实际购置和运行的角度来来看,用户不仅需要采购多个厂商的不同设备,既增加了成本,又增加了潜在的故障点,不利于今后的维修和故障排除,可靠性也较低。正因如此,Moxa AWK-3121为更好满足井下无线的信号覆盖,并提升整个系统的可靠性,特别为本安保护进行了重新的设计,将上述诸多功能植入AWK-3121中,集成在一块PCB板上,这样确保在AWK-3121外形体积不变的情况下,还提升了电源、传输距离和通讯的整体可靠性;对用户而言,只采用一款产品,也使得系统的维护变得更容易。这样独特的产品设计,是Moxa无线系列产品专为特殊应用而提供的额外服务。Moxa也希望可以和用户一起探讨无线技术在各行业的不同应用需求,根据用户的要求进行软硬件的客制化设计,从而真正意义上为各个应用提供更专业等级的工业无线AP产品。无线WiFi通讯技术在矿井井下应用中得到了极大的发展。作为工业通讯的领导者,Moxa推出的工业级无线解决方案不仅具有非常强大的无线通讯专利技术,还可以让您的系统快速升级至工业领先的无线解决方案。此外,Moxa无线产品具有强固耐用的IP68防护等级外壳,防水、油和各种腐蚀性破坏。另外,产品还支持各种工业认证标准,例如UL/cUL, C1D2防爆认证、ULC1D2/ATEC等认证。在产品设计上,AWK系列支持冗余电源输入和PoE,支持-40~75℃宽温,支持10km长距离数据传输和多种安装方式。Moxa无线解决方案,将是极端环境下WiFi通讯的理想选择。

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