本站小編為你精心準備了塑料光纖井下的通信系統應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：通過對比分析了基于塑料光纖的井下信息采集系統，并將該方案與RS485、短距離無線通信方式進行了對比分析，分析結果表明，塑料光纖可以有效克服上述通信方式的不足之處，可以提供高速、可靠的井下通信鏈路，為井下的安全調度、開采提供技術保障。針對多種基于塑料光纖的技術的網絡結進行了分析，給出了各種網絡結構的優缺點，為后續的應用提供依據。

關鍵詞：井下信息采集；塑料光纖；網絡結構

隨著采礦生產機械化和自動化水平的提高，通信的作用扮演著越來越重要的角色。礦井通信已由最初的磁石電話和簡單信號傳輸發展成多種新型通信方式并存的復雜數據傳輸系統。現有井下常見的有線通信方式有以下三種：光纖通信、井下電話以及井下廣播［1］。其中，光纖通信由于具有抗干擾能力強、傳輸距離遠、傳輸容量大的優點，在系統傳輸網絡的主干建設中得到廣泛應用。但是由于傳統石英光纖彎曲度較低，線材易碎、維修、研磨技術的要求和人工成本較高，加之井下條件復雜，礦井坍塌、碎石跌落的事故經常發生，導致井下的通信系統經常中斷，為井下的作業帶來巨大安全隱患［2］。塑料光纖（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作為芯層材料，PMMA、氟塑料等作為皮層材料的一類光纖（光導纖維）［3］。塑料光纖不但可用于接入網的最后100～1000m，也可以用于各種汽車、飛機、等運載工具上，是優異的短距離數據傳輸介質［4］。本文對比分析了塑料光纖與現有常用井下通信方式的優劣性，對基于塑料光纖的多種組網結構進行分析。

1井下通信方案對比

1．1RS485與塑料光纖的對比

井下廣播作為煤礦安全開采的重要系統，當煤礦發生災害時，調度中心可以通過廣播系統向井下覆蓋地點下達安全指令、指導井下礦工的逃生。目前，多數礦井廣播系統都是基于IP的數字廣播系統，主要由廣播分站、語音網關、上位機以及備用電源組成。RS485由于其通信穩定可靠、調試簡便、架線簡單易行、支持多節點接入的特點，被廣泛用于井下通信。與RS485相比，塑料光纖通訊系統有以下特點：數字脈沖調制可見光通訊，技術先進成熟；通訊速率＞100Kbit／s，系統響應迅速；誤碼率全頻段內小于10－9；無金屬纖芯，不受雷擊電磁場影響，通訊接口無須抗雷擊保護，電路設計簡單；不受電磁騷擾影響；可組任意復雜網絡結構，組網方便；質輕線材輕，勞動強度低，約束少，布線接線簡單，可沿強電線路走線；輕松定位，肉眼可判，故障排除簡單；批量應用成本更低，布線施工要求少，后期管理維護量小；適用于信息采集點集中的城市小區、樓宇、商業環境、工業控制、樓宇自動化。RS485總線通訊是一種低速串口通訊技術，而塑料光纖通訊是利用新型環保新材料進行可見光通訊的成熟技術，可成數量級提高串口通訊速率，在絕大部分RS485通訊應用場合，采用塑料光纖通訊綜合成本更低，布線更快捷，維護更簡便，可靠性和穩定性卻更高。

1．2井下短距離通信技術與塑料光纖的對比

隨著通信技術的發展，礦井自動化水平的提高，一大批短距離通信被大量用于煤礦的井下作業中，用于實現井下設備的控制、人員位置監測、膠輪車和電機車位置監測、礦用設備自動化管理等［5－7］。由于受到頻率的限制，這些通信方式的通信距離較短，傳輸速率受限，故稱之為短距離通信方式，這些通信場景可以完全由塑料光纖進行代替，與短距離通信技術相比，塑料光纖的優越性有：數字脈沖調制可見光通訊，技術成熟先進；誤碼率全頻段內小于10－9；超穩定，只要線路不被破壞，永遠暢通；信號傳輸線路封閉的光通訊，任何時間任何地方都不受任何電磁騷擾影響，也不產生電磁騷擾；可組任意復雜網絡結構，系統穩定性不受系統節點數多寡影響，具備城域網組網能力；批量應用成本更低，布線施工要求少，后期管理維護量小。短距離無線通訊適合空間電磁干擾少，信息采集點零散且視野開闊，施工布線工程量大的區域，一般作為補充手段。塑料光纖通訊適用于信息采集點密集，電磁環境復雜的場合。

2塑料光纖組網結構

在實際應用中，利用塑料光纖進行數據傳輸，有四種結構可供選擇：①主回路雙芯閉環半光纖方案、②主回路雙芯開環半光纖方案、③主回路雙芯閉環，次回路單芯光纖串聯方案（全光通訊）、④主回路雙芯開環，次回路單芯光纖串聯方案（全光通訊），上述四種方式的主要區別在于主回路、次回路中選取的傳輸介質，以及光纖回路數目的不同，詳情可參見圖1。這些方案各有各自最佳適用場景。如有些方案在主回路選用一主一備的光纖回路，而次回路選取全光纖方式連接或是RS485方式進行連接，各種方案的設施不但要考慮到投資成本，還要考慮到現場傳感器能提供的信號傳輸接口，在具體實施時需要結合現場的設備接口和使用需求進行選用。表1為各種網絡結構在使用時的一些參數對比情況，在選擇應用建設方案時可以作為參考。

3結束語

本文通過對比分析了基于塑料光纖的井下信息采集系統，并將該方案與RS485、短距離無線通信方式進行了對比分析，分析結果表明，塑料光纖可以有效克服上述通信方式的不足之處，可以提供高速、可靠的井下通信鏈路，為井下的安全調度、開采提供技術保障。此外，文章針對多種可以直接應用實際的塑料光纖性能進行了對比分析，為塑料光纖在井下的應用提供了參考依據。

參考文獻

［1］呂志強．煤礦井下通信系統的現狀及趨勢［J］．中國煤礦，2014（5）：89－92

［2］孫繼平．現代化礦井通信技術與系統［J］．工礦自動化，2013，39（3）：1－5

［3］吳勝明，候思祖，崔小玲，等．基于塑料光纖的自動抄表系統設計與實現［J］．電力系統通信，2012，33（4）：26－30

［4］東方廣通實業有限公司．POF塑料光纖智能抄表系統及塑料光纖技術在電力行業的應用［J］．電氣應用，2013（z1）：650－653

［5］康躍明．基于Zigbee技術的礦井無線通信系統的研究［D］．長沙：中南大學，2008

［6］候振．基于WiFi技術的井下無線通信調度系統的實現方案［D］．西安：西安科技大學，2009

［7］孫彥景，錢建生，李世銀，等．煤礦物聯網咯系統理論與關鍵技術［J］．煤炭科學技術，2011，39（2）：69－72

作者：孔志軍 李暾 王彪 胡周達 單位：粵電集團貴州有限公司