矿井下的无线通信及无线传感器的使用

2022-07-26赵长伟刘威马平

新疆有色金属 2022年5期

赵长伟刘威马平

（华洋通信科技股份有限公司，江苏徐州 221116）

1 无线通信知识

1.1 ISM频段的定义

ISM（Industrial Scientific Medical）即工业、科学、医学，它是由国际通信联盟无线电通信局（ITU-R）定义的。从名称上我们就很明显的看出来，ISM频段就是在ITU-R 统一协调下，各国均挪出某一段频段主要开放给工业、科学和医学机构使用的频段。应用这些频段即不需要政府无线管理机构的许可证也不需要频谱占用费用。它只需要遵守发射功率限制（一般低于1W），并且不要对其它频段造成干扰即可。

1.2 ISM频段有那些资源

ISM 频段在各国的规定并不统一。现根据查阅国家的无线电管理条例，经确认在国内以下频段是政府开放的ISM 频段。可以在满足国家限制要求的前提下自由使用。

表1

1.3 可选无线选项

（1）RF射频技术

射频（RF）是Radio Frequency 的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率。覆盖的频率范围从300kHz到300GHz。常见的无线电通讯基本都位于射频频段，但是通常用来专指国家开放使用的ISM 频段，即315MHZ频段及433频段。

（2）Lora技术

Lora 是Semtech（山特）公司为其公司的一种无线技术取的一个名字，其含义是Long Range。它使用的是线性调频技术，既能保持FSK 调制技术的低功耗，又明显增加了传输距离。FSK 调制技术使其即使在相同频率下传输，也可以通过使用不同扩频因子（扩频序列），来避免设备相互之间的干扰，这样可以极大的提高网络效率以及抗干扰能力。在此之前，这种无线调制技术主要在雷达及空间通信上大展拳脚。实现的成本较高。Semtech（山特）将技术改进后，大幅降低了成本并在民用范围内大规模应用。它又可以分为直接利用LORA 的物理层协议搭建的点对点网络和利用基于MAC层协议的LoRaWAN（广域网）两个分类型。

（3）WIFI技术

Wi-Fi 是一种由Wi-Fi 联盟所规范的，符合IEEE 802.11 标准的无线网络。它可以将个人电脑（如PC，NETBPOOK 等）、手持设备（如pad、手机等）等终端以无线方式互相连接的技术。

（4）Zigbee技术

也称紫蜂。它是一种底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的低速短距离传输的无线网上协议。是一项新型的无线通信技术。它适用于传输范围短、数据传输速率低的一些电子元器件设备之间进行通讯。它还可应用于小范围的基于无线通信的控制及自动化等领域，可省去中间的计算机设备、有线电缆及路由设备，实现多种不同数字设备相互间的无线组网，并使它们相互通信或者接入因特网。

（5）NB-IOT技术

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NBIoT）是3GPP 组织于2016 年6 月在Release13 标准中正式制定的标准并发展起来的一款基于峰窝网络的无线网络技术，它已经成为万物互联网络的一个重要分支。它可以独立布署，可直接部署于GSM 网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本。

（6）bluetooth蓝牙技术

蓝牙（Bluetooth）是由东芝、爱立信、IBM、Intel 和诺基亚于1998 年5 月共同提出的一种无线数据和语音通讯开放而形成的一种近距离无线数字通信的全球规范。它设计主要是基于为固定和移动设备建立方便、廉价的近距离无线通讯连接。