光纤通信系统在煤矿中的应用

光纤通信系统在煤矿中的应用

周龙龙

陕西华彬雅店煤业有限公司 陕西省咸阳市彬州市713500

摘要：高新技术快速发展的今天，光纤通信技术被广泛应用于我国各大煤矿企业生产发展中，给煤矿企业生产安全性和高效性带来了足够保证，同时为企业职工生活与工作带来了极大便利。鉴于此，笔者分析了光纤通信基础定义、优势以及劣势，介绍了光纤通信系统组成，探讨了 光纤通信系统在煤矿中的具体应用，以期能够为广大相关人士提供有价值的参考和借鉴。

关键词：光纤通信系统；煤矿；应用

前言：光纤通信是一种以光为信息载体，以光纤为传输媒介的现代通信方式。此项技术实际应用中，主要利用光在优质玻璃中传输。传输过程中，衰减较小，特别是特定芯尺寸优质光纤当中，光传输性可以大大提升，进而实现信号远距离传输。

1光纤通信概述

1.1光纤通信优势

（1）宽频带和高频率。频带宽窄直接代表传输容量实际大小。载波频率越高，表示传输信号频带越宽。光纤通信应用频率比较高，可见光频率高达THz，高出特高频频段(UHF)十万倍，高出甚高频频段(VHF)几百万倍。

（1）大通信容量。一对光纤传输性理论值达20亿路电话、1000万套电视节目。

（2）良好的保密性。光纤结构具有特殊性，光波仅可以在光纤当中完成传播，泄露微弱，窃听光纤传输信号有一定难度，所以保密性非常好，同时能够经过高温、低温以及危险地段。

（3）低耗、长中继距离。光纤损耗耗能低于电缆等传输媒介，中继距离较长，通常可以达到上百公里，有时甚至可以达到上千公里或者上万公里。

（4）极高的抗干扰能力。光纤属于一种绝缘体，所以不怕雷击，以及高压等电磁的影响与干扰。光波频率很高，但是各种干扰频率偏低，故其抗干扰能力极强。

1.2光纤通信劣势

光纤通信系统一般由发射光、接收光端机，设备连接光纤线路构成，进行长距离通信时，需要配备放大器，不同配件之间联通时，需要应用大量光连接器。

以往传统矿井小数据传输时，需以金属线缆为传输介质，这种方式成本高，宽带小，并且进行长距离传输时，损耗和占用空间比较大。而光纤成本低，带宽高，速度能够达到每秒千兆，传输距离高达几十公里，虽然光纤优势很多，DNA也存在一定的弊端，比如，连接不便，不能大角度折弯，使用期间需要配置专门的终端设备进行转换。现阶段，煤矿企业采取的是光纤和金属线缆结合方式，这样，可以使二者取长补短。

在网络拓补上采用冗余设计每个终端都采用双网卡设计，在正常状态下一块网卡正常工作，另一块备用，两块网卡由网络管理系统自行控制，当网络管理系统发现终端出现无光或者硬件故障时，可自行对网卡进行切换。数据都能够从完好的一边传输，使局域网始终能够正常工作。

在我矿的工业环网中，能够将各子系统的监控检测数据，工业电视视频图像，传输到中心机房的服务器上，再由各终端连接到服务器访问到数据库，了解各种数据。同时调度室也能够实时看到井下各检测点的现场情况。这样调度中心能够高质高效的对煤炭生产各环节、各子系统的监控检测信息进行实时的显示，是调度室和相关人员能够及时掌握矿井安全生产的信息，以达到集中控制和指挥调度，是企业的安全生产有了有利的保障。同时在今后的自动化生产安装上也做好了前期的铺垫。

2光纤通信系统组成

光纤通信系统一般由电端机(收发)、光发射机、光接收机、光中继器以及光缆等组成。

2.1发送电端机

发送电端机主要完成电信号的处理工作，如调制等，然后送往光发射机。电端机既可以送出模拟信号，也可以送出数字信号。输出模拟信号的电端机一般是载波机或电视发送设备，对应的光纤通信系统称为模拟光纤通信系统。输出数字信号的电端机主要有脉冲编码调制(PCM)设备，对应的光纤通信系统称为数字光纤通信系统。

2.2光发射机

光发射机是将发送电端机送来的电信号转换为光信号，并送进光缆中进行传输。电光转换主要由光源器件来完成。目前光源器件包括半导体激光二极管和发光二极管。激光二极管发射激光，功率大，波谱窄，适用于大容量、远距离的光纤通信系统。发光二极管发射荧光，功率小，波谱宽，适用于小容量、短距离的光纤通信系统。

2.3光缆

光缆作为传输媒介，主要任务是传送光信号。光缆是由若干根光纤组成，依据使用的需要，光纤数目可以由几根到数千根不等。通常，一根光纤传送一个方向的光信号，故双向通信需要两根光纤。但采用波分复用技术后，一根光纤便可实现双向传输。

2.4光中继器

光中继器是将传输一段距离后的光信号进行放大，以实现远距离传输。目前，常用的中继方式是光/电/光再生方式，即首先通过光电转换将接收到的微弱光信号转换为电信号，然后对电信号进行放大处理，最后再经过电光转换器转换为光信号，耦合进光纤中继续传输。

2.5光接收机

光接收机是将接收到的光信号还原为电信号，然后送到接收电端机。电光转换主要由光电检测器来完成。目前常用的有PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)两种。后者在转换的同时，还可利用雪崩效应对光信号进行放大，有利于提高接收灵敏度。

2.6接收电端机

接收电端机的作用同发送电端机的作用相反，如解调等。

3模拟光纤工业电视监控系统在煤矿中的应用

模拟光纤工业电视监控系统由光纤工业电视系统井下部分、光纤数据传输系统井下部分、光纤工业电视系统井上部分、光纤数据传输系统地面部分、图像数据接收转换、显示部分和多媒体图像联网部分组成。

3.1实时监视重要场合

综采工作面顺槽皮带机头、前部输送机、强力皮带机头、机尾、装载皮带、主、副井绞车房、地面储装运系统、选煤厂及电厂的重要设备和关键岗位等。

3.2多媒体图像联网功能

通过计算机控制切换卡，实现对工业电视监控器的控制，以及在领导办公室终端(显示器或电视机)上定点、循环、选择观看全部工业电视图像。

3.3局、矿远程图像数据传输功能

利用波分复用(WDM)技术，从矿到局可以上行传输安全生产调度综合信息、工业电视图像;从局到矿可以下行传输闭路电视、电视会议和公共信息。实现局、矿之间远程图形、图像及数据的交互传输。

4光纤通信在煤矿企业中的应用

4.1煤矿工业以太环网组建

工业以太环网可将煤矿各生产自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息集成到环网中。

4.2煤矿工业以太环网中各子系统组建

井上下工业电视系统、人员定位系统、无线通讯系统、安全监测系统、皮带集控系统、电力监控系统等各子系统的建设，在煤矿工业以太环网建成以后，可以统一接入以太环网进行数据传输，可以省去光纤线路的重复敷设。

4.3电话信号传输

主要用于从总公司至下属各矿企及下属各矿企内较远距离的电话信号传输。

4.4局域网信号传输

主要用于各内部办公网络、销售网络、财务管理网络等。通过上述范围的光纤应用，使职工家属能够收看到清晰的电视，办公及家庭电话通信达到了快速清晰，计算机网络数据得到了快捷稳定的传输，给职工工作和生活带来了极大的便利。井下人员作业情况、环境情况、设备运转情况等都能通过以太环网集成后传到调度指挥中心，调度指挥中心能够高质高效地对煤炭生产各环节、各子系统的监控监测信息进行实时显示，使调度室和相关人员能够及时掌握矿井安全生产的信息，以达到集中控制和指挥调度，使企业的安全生产有了有力保障。

结束语：

综上所述，煤矿企业生产发展中，应用光纤通信技术，可以让职工家属们收看清晰的电视，提高办公电话通信清晰度，实现井下工业电视和监测网络数据快速、准确传输。同时，计算机网络数据快捷稳定传输，能够为煤矿企业生产安全性和可靠性提供保障，为企业职工生活极大便利。

参考文献：

[1]王志刚，现代通信原理[M]。北京：清华大学出版社，2015年.

[2]赵森 . 玻璃丝的神通—浅谈光纤通信 [M]. 北京：清华大学出版社出版，2013：120— l23.

[3]王如勇 . 光纤电视传输技术 [M]. 北京：电子工业出版社，2012.