煤礦井下TD無線數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計

摘要 針對煤礦系統(tǒng)的通信現(xiàn)狀，提出利用TD-SCDMA技術(shù)構(gòu)建井下無線網(wǎng)絡的方案。通過對井下模擬巷道通信的實驗研究，表明基于TD網(wǎng)絡通信的可靠性，在此基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了基于TD-SCDMA技術(shù)的礦井無線數(shù)據(jù)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，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的快速、遠距離傳輸，適合煤礦井下檢測系統(tǒng)。
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(jiān)測井下瓦斯?jié)舛?、礦井壓力等信息，并把這些物理信息控制在安全范圍內(nèi)，是避免礦井事故的有效手段。隨著無線通信技術(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，無線通信技術(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行監(jiān)測并及時報警，文中設(shè)計了一種適合煤礦井下無線通信網(wǎng)絡的信息采集系統(tǒng)，可以手持或掛于巷壁。該系統(tǒng)硬件采用聯(lián)芯科技的TD終端LC6311(+)作為無線傳輸平臺，以低功耗著稱的MSP430單片機作為主控單元，給出了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案，外部接口豐富，配置簡單，可以很好地與外部傳感器或傳輸模塊互連。

1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該煤炭專用網(wǎng)絡集成了公網(wǎng)通信的主體功能，相當于小型化TD-SCDMA無線通信系統(tǒng)，支持實時語音、數(shù)據(jù)傳輸以及實時調(diào)度等，還可實現(xiàn)煤礦信息共享，遠程數(shù)據(jù)查詢等功能。系統(tǒng)中井下基站為本質(zhì)安全型設(shè)計，井下設(shè)備全部采用光纜連接，不涉及任何電信號-安全可靠，不會有打火的危險。井下采集數(shù)據(jù)通過綜合接入控制設(shè)備連接至地面控制平臺，也可以連接PSTN或者移動網(wǎng)絡，實現(xiàn)信息的遠距離交互。TD-SCDMA煤炭專網(wǎng)的覆蓋，可同時解決煤礦井上、井下的通信調(diào)度問題，達到縱向調(diào)度靈活可靠，礦區(qū)內(nèi)外通信暢通無阻，不僅能滿足日常安全生產(chǎn)的通信需要，而且能夠保證在自然災害和礦井事故發(fā)生時進行應急指揮通信，從而有效降低人員傷亡與財產(chǎn)損失。

利用TD-SCDMA網(wǎng)絡高速的Internet接入，選擇采集終端設(shè)備與基站間采用TD無線網(wǎng)絡結(jié)合Internet的組網(wǎng)方案。基站連接Internet網(wǎng)絡，終端設(shè)備登錄TD-SCDMA網(wǎng)絡建立與基站之間的連接。TD-SCDMA無線應用的組網(wǎng)方式有多種，在實際應用中可以使用公網(wǎng)固定IP、動態(tài)域名解析、APN專線接入等方案。