由： 喬納森·斯特里克蘭

　　一群烏克蘭煤礦工人在工作日結(jié)束時。

　　亞歷山大·庫多特普利/法新社/蓋蒂圖片社很少有情況比被困在地下而沒有可見的逃生手段更可怕。礦工每天上班都有被困在這種情況的風(fēng)險。在美國，礦山安全與健康管理局制定了指導(dǎo)方針和安全措施，以幫助最大限度地減少災(zāi)難發(fā)生的可能性。但有時這還不夠。

　　根據(jù)美國勞工統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2007年礦工的死亡率為每10萬人中有24.8人。只有農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)和狩獵等集體工業(yè)的死亡率較高。并非每一起死亡事故都是礦井坍塌造成的。設(shè)備故障或不良的安全習(xí)慣也可能以悲劇告終。礦工在地下移動時也可能會遇到甲烷等危險氣體。

　　礦山安全面臨的最大挑戰(zhàn)之一是通信。很難創(chuàng)建一個在地下運(yùn)行良好的網(wǎng)絡(luò)。最 收音機(jī) 波浪不能穿透巖石——你需要在兩個傳輸點之間有一個視線。這對于大多數(shù)采礦作業(yè)來說是不可行的。強(qiáng)大的地下通信系統(tǒng)可以幫助減少采礦事故并提高救援行動的有效性。

　　無線電網(wǎng)絡(luò)將是有效通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。使用無線電波，礦工可以與地面作業(yè)保持聯(lián)系。連接到無線電網(wǎng)絡(luò)的傳感器可以將環(huán)境信息發(fā)送回操作基地，在事故發(fā)生之前提醒團(tuán)隊負(fù)責(zé)人潛在的危險情況。有了正確的跟蹤系統(tǒng)，領(lǐng)導(dǎo)者可以密切關(guān)注礦工在礦井內(nèi)的位置。如果發(fā)生事故，領(lǐng)導(dǎo)者可以確定當(dāng)時誰在該地區(qū)。

　　無線技術(shù)無處不在 - 您可以在機(jī)場和咖啡店找到熱點。一些城市已經(jīng)推出 市政無線網(wǎng)絡(luò).你可能會認(rèn)為世界上每個礦山也會有它們。但請記住：無線電波很難穿透堅固的巖石。當(dāng)您為礦井設(shè)計無線電網(wǎng)絡(luò)時，您必須考慮到這一點。我們將介紹在礦井中實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的兩種最常見方法。

　　首先，我們將關(guān)注一個名字有趣的系統(tǒng)：漏水的喂料器。

　　漏水的喂料器

　　像中國這樣的老礦，通信系統(tǒng)有限——即使他們有通信系統(tǒng)。

　　中國圖片/蓋蒂圖片社直到最近，最先進(jìn)的采礦通信解決方案還是漏水的饋線。漏電饋線是可以發(fā)射的電纜 收音機(jī) 頻率。它們就像同軸電纜，將信號從一個端點傳輸?shù)搅硪粋€端點。通常，同軸電纜本身周圍有一個銅護(hù)套，以防止信號在整個電纜長度上泄漏。如果網(wǎng)絡(luò)使用長電纜，則可能無法檢測到來自相反端點的信號。

　　漏水的給料器是不同的。泄漏的饋線不是用實心銅屏蔽覆蓋電纜，而是在屏蔽層中留出小間隙以讓信號通過。這些差距創(chuàng)造了一個有限的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。線路放大器和中繼器沿電纜定期增強(qiáng)信號，以彌補(bǔ)信號損失。

　　無線設(shè)備可以與泄漏的饋線連接。它們可以接收來自電纜的無線電信號并將數(shù)據(jù)傳輸回去。數(shù)據(jù)可以包括語音、視頻和計算機(jī)數(shù)據(jù)。使用合適的接收器，您甚至可以使用通過泄漏的饋線發(fā)送的信號來控制固定設(shè)備，例如配備無線電接收器的水泵。但是你仍然需要相對靠近物理電纜 - 300英尺(91.4米)左右 - 來接收和傳輸信號[來源： 礦山安全技術(shù)培訓(xùn)委員會].

　　漏水饋線電纜的一個優(yōu)點是您可以在挖掘礦井時將其放下。您可以使用分路器將長度的電纜發(fā)送到不同的路徑上。由于電纜是靈活的，因此在尖角和轉(zhuǎn)彎處移動網(wǎng)絡(luò)沒有問題。如果需要，您甚至可以將電纜直接送入孔中。

　　漏水的進(jìn)料系統(tǒng)有幾個缺點。如果有什么東西切斷了電纜，通信就會停止。另一個問題是，多根漏電的饋線電纜有時會在系統(tǒng)內(nèi)造成干擾。泄漏的饋線無線電頻率往往處于 光譜 --這些高頻不能很好地穿透巖石。

　　美國負(fù)責(zé)監(jiān)督礦工安全問題的政府機(jī)構(gòu)礦山安全與健康管理局 (MSHA) 批準(zhǔn)了四個泄漏的饋線系統(tǒng)：

　　來自礦山無線電系統(tǒng)的Flexcom

　　SmartCom IS 來自 Varis Mine Technology

　　來自發(fā)援會的 RFM 2000

　　來自El-Equip Inc.的VHF-1型

　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 是漏水喂料器的替代品。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)不需要像漏水饋線系統(tǒng)那樣的電纜。讓我們仔細(xì)看看無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何使采礦更安全。

　　礦山中的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

　　一些礦山使用有線系統(tǒng)進(jìn)行通信，但是如果您無法到達(dá)緊急電話站會發(fā)生什么?

　　托馬斯·貝爾西奇/庫存照片一個 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 通過稱為節(jié)點的發(fā)射器系統(tǒng)分配無線信號。節(jié)點本質(zhì)上是無線的 路由器.節(jié)點中的特殊軟件允許它與其他節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。節(jié)點使用動態(tài)路由來確定數(shù)據(jù)交換的最佳路由。最佳路由可能會根據(jù)節(jié)點位置、數(shù)據(jù)流量和環(huán)境條件而變化。最重要的是，某些節(jié)點可以是移動的。

　　至少一個節(jié)點需要處于固定位置。這是充當(dāng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和更大網(wǎng)絡(luò)(如 互聯(lián)網(wǎng).例如，連接到互聯(lián)網(wǎng)的無線電塔可以作為礦井的主要固定節(jié)點。大多數(shù)礦山都有多個固定節(jié)點，為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傾向于在兩個之一下運(yùn)行 收音機(jī) 頻率：2.4 GHz(IEEE 802.11 協(xié)議)或 900 兆赫(IEEE 802.15 協(xié)議)。這兩種類型在拐角處廣播信號時都存在問題，因此可能需要在每個拐角處安裝一個節(jié)點來保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。MSHA發(fā)現(xiàn)這些協(xié)議不會干擾礦山中的其他通信系統(tǒng)[來源：MSHA]。

　　節(jié)點不必非常大 - 許多節(jié)點的大小與普通無線路由器大致相同。這使得礦工可以輕松地將節(jié)點連接到重型設(shè)備上。由于節(jié)點即使在運(yùn)動中也可以工作(盡管比特率較慢)，因此各種采礦車輛可以攜帶節(jié)點。您也可以將節(jié)點連接到礦井中的傳感器，以監(jiān)控礦井狀況。如果出現(xiàn)危險，節(jié)點可以將信號廣播到網(wǎng)絡(luò)的其余部分。

　　還可以構(gòu)建與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)交互的電子徽章。這使得網(wǎng)絡(luò)可以跟蹤單個礦工的位置。當(dāng)?shù)V工在礦井中移動時，不同的節(jié)點會檢測到礦工的徽章。如果礦井的一部分變得危險，礦業(yè)公司可以看到有多少礦工可能受到影響，并撤離礦井的那部分。礦工還可以使用個人收音機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語音等設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)電話) 電話與表面上的操作保持聯(lián)系。

　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以幫助防止事故發(fā)生，但如果隧道的一部分坍塌怎么辦?不幸的是，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)無線協(xié)議在穿透地球方面并不是很有效。為此，您需要使用在非常低頻率上運(yùn)行的系統(tǒng)。礦山安全與健康管理局(MSHA)測試了一種可以穿透270英尺(82.3米)巖石的地球(TTE)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸非常慢 - 每分鐘20到30個字符，在最深630英尺(192米)的深度達(dá)到80%。有可能，TTE系統(tǒng)可能能夠通過固體地球進(jìn)行更遠(yuǎn)的廣播。但除了數(shù)據(jù)傳輸速率慢之外，還有一個缺點 - MSHA發(fā)現(xiàn)TTE系統(tǒng)可能會干擾礦山中的其他通信系統(tǒng)。

　　無線電網(wǎng)絡(luò)可以為礦工提供返回地面的生命線。考慮到他們的職業(yè)有多危險，一個可靠的通信網(wǎng)絡(luò)可能意味著生與死的區(qū)別。

　　要了解有關(guān)使用無線網(wǎng)絡(luò)的不同方法的更多信息，請查看下一頁上的鏈接。

　　我!我!

　　并非所有地雷都是平等的。有些是坑礦，看起來像一個巨大的碗。一家礦業(yè)公司可以在礦井邊緣豎立一個無線電塔的外圍，以向礦井發(fā)送信號。另一種礦井是豎井礦，這是我們大多數(shù)人聽到“礦井”這個詞時想到的。 公司必須在礦井口架設(shè)固定節(jié)點。