无线控制网络在露天煤矿疏干与降雨排水系统中的应用
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【摘 要】随着通信技术的不断发展，无线通信系统产品逐渐成熟，它已经可以为露天矿的排水系统提供新的可靠、稳定、高速的解决方案，随着WLAN和GPRS等新技术通过普通商用产品的不断完善，从而出现的新型高防护等级，高可靠性的工业无线产品已被广泛应用。
【关键词】GPRS；PLC；INTERNET；WLAN；PLC
露天矿疏干排水系统是露天矿采掘场的重要组成部分，相比传统的固定泵站排水系统，它有着排水位置需定期移动，通信线路架设困难，一旦出现暴雨，出入沟及工作帮的道路将会非常泥泞湿滑，工作人员难以接近泵站等特点。智能化的排水控制系统可以解决以上问题，提高采掘场的排水效率，更主要的是及时的排水可以保证露天矿工作人员的和采掘设备的安全，从而提高整个露天煤矿的开采效率。本文以柳树河露天矿疏干排水系统为例，对其控制系统作简要说明。
一、露天矿疏干排水系统
露天矿疏干水泵用于排出采掘场内的地下水，其根据地下水的分布和含量不同，在采掘场地表周围打出若干疏干水孔，柳树河露天矿周围设21个水孔，内设疏干水泵，分别由6台移动变电站配电，每台移动变电站均设有自动控制系统。
露天矿排水系统分为正常降雨排水系统和暴雨排水系统，露天矿降雨泵和暴雨泵设在采掘场最底部的集水坑旁。排水系统设自动控制系统。
二、控制网络
由于疏干泵站和降雨泵站随着采掘工作面的推进需要定期移动，如果架设通信电杆也需要定期移动，施工十分繁琐，所以排水系统适宜采用无线控制网络。
常用无线网络可分为两种，一种是WLAN网络，另一种为GPRS网络。
1、WLAN网络
WLAN无线以太网属以太网局域网，与常规以太网除传输介质不同以外，没有本质区别，它为用户提供了简单便利的组网环境。用于WLAN组网的通信设备型号很多，其主要分为跳频扩频型和直接序列扩频型。
直接序列扩频是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端扩展信号的频谱，而在收端用相同的扩频码序去进行解码，把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。
直扩和跳频技术的抗干扰原理不同，直扩系统靠伪随机码的相关处理，降低进入解调器的干扰功率来达到抗干扰的目的；跳频系统是靠载频的随机跳变，躲避干扰，将干扰排斥在接收通道以外来达到抗干扰的目的，强的定频干扰只能干扰跳频系统的一个或几个频率，而跳频系统的频道数很大，可以在2.4G到2.483G的范围内选择跳变，对系统性能的影响是可以忽略。因此，在抗强信号干扰上，跳频系统比直扩系统有技术优势。但无论是扩频产品还是跳频产品都要求在视距无遮挡的情况下才能稳定通信。
2、GPRS网络
GPRS是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可提56-170k/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因此通信费用较为便宜。
GPRS网络需要由当地的GSM服务提供商提供网络信号支持，控制系统只要在GPRS信号覆盖范围内就能够使用该类型的通信服务。其实现方法是：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控制网络系统图如图
采用GPRS网络的优点相当明显，其主要反映在以下几个方面：
（1）GPRS通信系统可以保持可以保持永久在线，而且其流量费用很低。
（2）传输速率较高。
（3）一旦控制系统有事件触发，其动作数据可以立即传输（对于相对重要的运行信息可传送至相关人员私人移动电话）。
（4）具备远程故障监测功能。
（5）由于采用了TIM通信模块使其具有大量的缓冲机制。
（6）该系统不受地形地貌限制，应用方便灵活。
三、结论
根据露天矿的工艺和地形特点，若采掘场坑内排水泵站和疏干水泵站至集中控制室均在视距无遮蔽的情况下，并且通信频段干扰较小，或者传输的数据量很大，这样的条件下直序扩频无线以太网系统优势明显；若干扰信号较强，通信数据量不大，这样的情况下可采用跳频通信系统；如果采掘场深度较大，集水坑泵站受露天矿端帮遮挡严重、疏干排水泵站受排土场或其他设施的遮挡严重，或疏干泵站间及泵站与控制室间距离太远则采用GPRS的通信系统更为合适。