论无线控制网络在露天煤矿疏干与降雨排水系统中的应用

摘 要：目前我国的通信技术快速进步，无线通信系统产品也慢慢出现，并且通过对此产品的利用，可以优化和改善露天矿的排水系统的解决方案，尤其随着WLAN和GPRS等新技术的应用，已经出现新型的高防护等级、高可靠性的工业无线产品。

关键词：GPRS PLC INTERNET WLAN PLC

中图分类号：TD744 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0031-01

露天矿采掘场的重要组成部分之一就是矿疏干排水系统，这种系统的排水位置在一定的时期内需要不断的变化，和传统的固定泵站相比，架设通信线路时一般比较麻烦，尤其是暴雨天气出现时，出入沟的会出现比较泥泞和易打滑的道路来，通常在这种状况下，工作的人员为了接近泵站会很难进行的。我们主要运用智能化的排水控制系统的话，不仅可以很好的解决这些问题，还可以在采掘场的排水效率上得到明显的提高，同时在一定程度上也保证了露天矿工作人员以及采掘设备的安全。

1 露天矿疏干排水系统

露天矿疏干水泵主要是需要依据地下水在含量以及分布的不同上，在采掘场的地表面上的周围打出若干个疏干的水孔来，最终将采掘场内的地下水排出。比如：在徐天河露天煤矿区域内有19个分布的水孔，同时内部还设有疏干的水泵，这些水泵是通过5台移动的变电站来进行配电的，而这5台移动变电站是没有设立自动控制系统的。

一般有暴雨和正常的降雨系统所组成的系统就是露天矿排水的系统，其中在采掘场的最底部内的集水坑旁边都会设有露天矿的暴雨和降雨泵站。而设在排水泵站附近的则是排水系统配电室，而控制设备就是安置在排水系统配电室的内部，其主要的目的就是可以对水坑内的液位进行监测和汇报，而这样就可以推断出是否需要用到排水泵，还需要用监控计算机对采掘场内部的排水状况进行监测，一旦出现暴雨或者是洪水的时候，我们就可以运用远程监控系统将水泵启动。

2 控制网络

随着采掘工作面的不断推进，降雨泵和疏干泵也需要进行定期的推进移动，因此，架设的用来通信的电杆，则也是随着采掘工作面的不断推进而移动，但是这些在施工的时候会比较的麻烦，故而，排水系统比较适合运用无线的控制网络系统进行控制。在当前的网络技术下，通常可以把无线网络分为GPRS和WLAN这两种网络。

2.1 WLAN网络

WLAN无线网络是以太网局域网的一种，和其他的局域网并没有本质的不同，主要是传输的介质有所不同，其主要是为用户提供简单便利的组网环境，形成更优质的服务。用于WLAN组网的通信设备型号很多，其主要分为直接序列扩频型和跳频扩频型。

其中直接序列扩频在发端扩展信号的频谱时，主要是采用各种调制方式直接利用具有高码率的扩频码系列，而在收端时，则用同样的扩频码序解码，从而把已经扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。

跳频扩频，其实现方法是载频信号以一定的速度和顺序，在多个频率点上跳变传递，接收端以相应的速度和顺序接收并解调。

直扩系统的抗干扰原理主要是通过伪随机码的处理后，使解调器中的干扰功率降低，从而使其达到抗干扰的效果；跳频系统的抗干扰原理主要是通过载频的随机跳变，进而可以躲避干扰，并把干扰排斥在接收通道以外，最终达到抗干扰的效果。在一般情况下，因为跳频系统的频道数很大，在2.4～2.483 G这个范围内都可以选择跳变，所以对系统性能的影响是可以忽略，所以较强的定频干扰只能干扰跳频系统的一个或几个频率。

综上所述，在抗强信号干扰上，跳频系统相对直扩系统有在技术上具有一定的的优势，但是无论扩频产品还是跳频产品，它们要保证稳定通信都必须在视距无遮挡的前提下。

2.2 GPRS网络

GPRS是移动电话用户可用的一种移动数据业务，也是GSM的一种延续，其可以提供56～170 k/s的传输速率。GPRS定义了实发数据包方式的数据传输，能让用户通过移动设备连接到互联网，使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，在这种情况下，通信费用就会相对较为便宜。

要保证GPRS网络信号的正常，还需要当地的GSM服务提供商提供必要的网络信号支持，并且只要在GPRS信号覆盖范围内就能够使用该类型的通信服务。主要实现方法是：每个疏干泵站内都配有1立的S7-300 PLC在移动变电站内进行独立控制，远程监视和控制是通过S7-300的机架配有专用的TIM模块和EGPRS/GPRS调制解调器等设备完成的。远程控制主站的监控计算机通过连接TIM模块、防火墙、和DSL路由器以轮询方式对所有站进行扫描，以访问远程站的系统状态。通过专用的程序包，所有数据均可供控制中心系统使用。操作员可以对每个过程站进行跟踪，或者使用控制命令来干预局部过程。

GPRS网络在采用时具有相当多的优点，主要表现在下面几个方面。

（1）GPRS通信系统在流量费用很低的情况下，仍然可以保持永久在线。

（2）其具有大量的缓冲机制。

（3如果控制系统有突然事件发生时，其动作数据可以立即进行传输（尤其那些相对比较重要的运行信息，可以直接传送到用户的私人移动电话）。

（4）该系统应用方便灵活，并且不受地形地貌限制。

（5）该系统传输的速率较高。

（6）该系统具备远程故障监测功能。

3 结论

综上所述，根据露天矿的地形特点和工艺特点，可以判断出当采掘场坑内排水泵站和疏干水泵站的控制室在一定的视线范围内没有阻碍，干扰通信的频段也比较小，传输的数据量也相对较大时，一般最好采用直序扩频无线以太网系统；反之，当传输的数据量不是很大，并且干扰通信的频段较密，信号较强时，采用跳频通信系统是最好的选择；而如果集水坑泵站和疏干排水泵站在一定实现范围内受到一些客观因素的遮挡，或疏干泵站间及泵站与控制室之间的距离相隔太远，干扰通信的频段较大，传输的数据量也较小。因此，更倾向于采用GPRS的通信系统。

参考文献

[1] 黄良沛.城市供水系统的优化调度与智能控制研究[D].中南大学，2005.

[2] 刘大野.元宝山露天煤矿疏干降水管井方法探讨[J].中国煤田地质，2000.