煤礦井下TD無(wú)線(xiàn)數據采集終端的設計

摘要 針對煤礦系統的通信現狀，提出利用TD-SCDMA技術(shù)構建井下無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的方案。通過(guò)對井下模擬巷道通信的實(shí)驗研究，表明基于TD網(wǎng)絡(luò )通信的可靠性，在此基礎上設計并實(shí)現了基于TD-SCDMA技術(shù)的礦井無(wú)線(xiàn)數據采集終端。該終端選用TD終端模塊LC6311(+)作為通信平臺，給出其和單片機的接口通信電路，實(shí)現采集數據的快速、遠距離傳輸，適合煤礦井下檢測系統。
關(guān)鍵詞 TD終端；串口通信；AT指令；LC6311(+)

我國煤炭主要依靠井下開(kāi)采，而且高瓦斯礦井多，瓦斯泄漏、透水事故多發(fā)。因此，快速、準確地監測井下瓦斯濃度、礦井壓力等信息，并把這些物理信息控制在安全范圍內，是避免礦井事故的有效手段。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展及其成熟運用，應國家對煤炭產(chǎn)業(yè)安全化、信息化的要求，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在礦井中得到廣泛運用。為對井下環(huán)境、人員健康和安全狀況等大量信息進(jìn)行監測并及時(shí)報警，文中設計了一種適合煤礦井下無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的信息采集系統，可以手持或掛于巷壁。該系統硬件采用聯(lián)芯科技的TD終端LC6311(+)作為無(wú)線(xiàn)傳輸平臺，以低功耗著(zhù)稱(chēng)的MSP430單片機作為主控單元，給出了系統的軟硬件設計方案，外部接口豐富，配置簡(jiǎn)單，可以很好地與外部傳感器或傳輸模塊互連。

1 系統架構
系統整體結構如圖1所示，該煤炭專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )集成了公網(wǎng)通信的主體功能，相當于小型化TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)通信系統，支持實(shí)時(shí)語(yǔ)音、數據傳輸以及實(shí)時(shí)調度等，還可實(shí)現煤礦信息共享，遠程數據查詢(xún)等功能。系統中井下基站為本質(zhì)安全型設計，井下設備全部采用光纜連接，不涉及任何電信號-安全可靠，不會(huì )有打火的危險。井下采集數據通過(guò)綜合接入控制設備連接至地面控制平臺，也可以連接PSTN或者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現信息的遠距離交互。TD-SCDMA煤炭專(zhuān)網(wǎng)的覆蓋，可同時(shí)解決煤礦井上、井下的通信調度問(wèn)題，達到縱向調度靈活可靠，礦區內外通信暢通無(wú)阻，不僅能滿(mǎn)足日常安全生產(chǎn)的通信需要，而且能夠保證在自然災害和礦井事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行應急指揮通信，從而有效降低人員傷亡與財產(chǎn)損失。

利用TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )高速的Internet接入，選擇采集終端設備與基站間采用TD無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結合Internet的組網(wǎng)方案?；具B接Internet網(wǎng)絡(luò )，終端設備登錄TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )建立與基站之間的連接。TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)應用的組網(wǎng)方式有多種，在實(shí)際應用中可以使用公網(wǎng)固定IP、動(dòng)態(tài)域名解析、APN專(zhuān)線(xiàn)接入等方案。