通信學論文-當前煤礦通訊技術(shù)研究.doc

通信學論文-當前煤礦通訊技術(shù)研究摘要本文主要介紹了當前煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中常用的幾種通訊技術(shù)以及各自特點，并從無線方式和有線方式兩個方面對其進行了比較。關(guān)鍵詞：煤礦通訊；GPRS；GEPON引言在我國建設(shè)煤礦現(xiàn)代化的過程中，煤礦經(jīng)歷了從單一重要參數(shù)單機監(jiān)控到多參數(shù)全方位監(jiān)控并最終實現(xiàn)綜合自動化過程。目前各個地方也根據(jù)自己的相應(yīng)特點開發(fā)出了很多適合自己應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)中的貫穿之處在于各個系統(tǒng)中的通訊子系統(tǒng)。基于此，本文著眼于當前各個系統(tǒng)中通訊方式的差異性和共通性，將煤礦安監(jiān)通訊系統(tǒng)從有線方式和無線方式兩個方面對其進行了詳盡闡述。一有線通訊方式當前煤礦安監(jiān)系統(tǒng)中所使用的有線通訊方式集中于現(xiàn)場總線方式(如cAN總線，PROf-bus總線等)、RS232總線方式、RS485總線方式以及當前流行的GEPON通訊方式等。這些方式優(yōu)點是通信可靠，信號穩(wěn)定。不足之處在于前期組網(wǎng)比較大，成本較高，易損壞?，F(xiàn)場總線通訊方式特點。現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。現(xiàn)場總線使得現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能，通信標準的公開、一致，也使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有可操作性。另外功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范會使得相同功能的設(shè)備間具有互換性。其在一對雙絞線上可掛接多個控制設(shè)備，便于節(jié)省安裝費用；節(jié)省維護開銷；為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動權(quán)。從現(xiàn)場總線技術(shù)本身來分析，它有兩個明顯的發(fā)展趨勢：一是尋求統(tǒng)一的現(xiàn)場總線國際標準；二是IndustrialEthernet走向工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。RS485通訊方式特點。RS485采用差分信號負邏輯，+2V+6V表示“0”，6V2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，Rs-485收發(fā)器共模電壓范圍為7+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。(2)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道(信號地)，就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。GEPON通訊方式特點。GEPON(GigabitEthemetPassiveOpticalNetwork)將以太網(wǎng)(Ethernet，最具有發(fā)展?jié)摿Φ逆溌穼訁f(xié)議)與無源光網(wǎng)絡(luò)(PON，接入網(wǎng)的最佳物理層協(xié)議)結(jié)合在一起形成的能很好適應(yīng)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入方式。由IEEES023EFM(EthernetfortheFirstMile)提出已形成標準8023ah，可以環(huán)形，星形，也可以是井下巷道的樹形，更利于煤礦現(xiàn)場特殊環(huán)境。不但集成了無源光網(wǎng)絡(luò)的低成本優(yōu)勢，而且與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)絕對主導地位的以太網(wǎng)技術(shù)無縫融合，光纜使用少，傳輸帶寬高，后期擴展容易，費用低。可以實現(xiàn)真正的“三網(wǎng)合一”。綜合幾種通訊方式特點，可以看出以上單一有線通訊方式難以滿足當前煤礦綜合自動化系統(tǒng)的運行速度和質(zhì)量方面的要求，但是如何合理布局組合，使用兩種或者兩種以上網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建煤礦綜合自動化系統(tǒng)可以達到要求。這也是未來發(fā)展的一個特點。二、無線通訊方式目前隨著技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)越來越多的被用在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)組建中，他們以低成本，易維護取得了一定的優(yōu)勢地位。但是也存在信號不如有線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，容易大面積癱瘓等問題。當前，煤礦通訊系統(tǒng)中存在的方式主要有GPRs移動通信方式，GSM短消息方式、RFID以及Zlgbee等通訊方式?，F(xiàn)簡單陳述一下特點。GPRS通訊方式。GPRS的英文壘稱是：“GeneralPacketRadioService”(譯作“通用分組無線服務(wù)”)，它是利用“包交換”(PacketSwitched)的概念發(fā)展起來的一套無線傳輸方式。所謂“包交換”就是將Data封裝成許多獨立的封包，再將這些封包傳送出去，形式上有點類似郵局中的寄包裹。其作用在于只有當有資料需要傳送時才會占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計價，這對廣大用戶來說是較合理的計費方式，因為像Internet這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時間頻寬是閑置的。GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。對原來GSM的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRs采用分組交換技術(shù)。由于使用“分組”技術(shù)，用戶上網(wǎng)可以免受掉線的麻煩。此外，使用GPRs上網(wǎng)的方法與WAP不同，用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先“撥號連接”，而上網(wǎng)后便不能同時使用該電話線，但GPRs則較優(yōu)越，下載資料和通話可以同時進行。Zigbee通訊方式。Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.但IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴展了IEEE，對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進行了標準化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的cDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進行相