无线无线网络能拯救矿工的生命吗?

在中国，像这个金矿这样的老矿的通信系统有限——当他们有一个通信系统的时候。

中国的照片/盖蒂图片社

直到最近，最先进的采矿通信解决方案还是一个漏馈线。漏馈线是可以发射的电缆广播频率。它们就像同轴电缆一样把信号从一个端点传输到另一个端点。通常情况下，同轴电缆有一个铜护套围绕电缆本身，以防止信号泄漏整个长度的电缆。如果网络使用长电缆，您可能无法检测到来自另一端的信号。

漏水的馈线则不同。有泄漏的馈线不是用坚固的铜屏蔽罩来覆盖电缆，而是在屏蔽罩中有小的间隙来让信号通过。这些缝隙创造了一个有限的无线无线网络环境。线路放大器和中继器沿电缆以一定的间隔增强信号，以弥补信号损失。

无线设备可以连接有泄漏的馈线。它们可以接收电缆发出的无线电信号，并将数据传回。数据可以包括语音、视频和计算机数据。有了合适的接收器，你甚至可以控制固定的设备，比如装有无线电接收器的水泵，通过漏水的馈线发送信号。但你仍然需要相对靠近物理电缆——300英尺(91.4米)左右——来接收和发送信号。矿山安全技术与培训委员会]。

有漏洞的馈线电缆的一个优点是，你可以在挖掘矿井时把它放下来。您可以使用分配器发送长度电缆下不同的路径。由于电缆是灵活的，所以在急转弯时移动网络没有问题。如果需要，你甚至可以把电缆直接送入一个洞里。

馈线系统泄漏有几个缺点。如果有什么东西切断了电缆，通信就会停止。另一个问题是，多个泄漏的馈线电缆有时会造成系统内部的干扰。而漏馈线无线电频率往往是在高端光谱——这些高频不能很好地穿透岩石。

美国负责监督矿工安全问题的政府机构矿山安全与健康管理局(MSHA)批准了四种有泄漏的馈线系统:

网状网络是泄漏馈线的替代品。网状网络不需要像泄漏馈线系统那样的电缆。让我们仔细看看无线网状网络如何使采矿更加安全。

有些矿井使用有线系统进行通信，但如果你无法拨打紧急电话怎么办?

托马斯Bercic /iStockphoto

一个网状网络通过称为节点的发射器系统分发无线信号。节点本质上就是无线网络路由器．节点中的特殊软件允许它与网络中的其他节点通信。节点使用动态路由来确定数据交换的最佳路由。最佳路径可以根据节点位置、数据流量和环境条件而改变。最重要的是，一些节点可以移动。

至少有一个节点处于固定位置。这是一个在网状网络和更大的网络之间起桥梁作用的节点互联网．例如，一个与互联网相连的无线电发射塔可以作为地雷的主要固定节点。大多数矿井都有多个固定节点，这给网状网络提供了坚实的基础。

无线网状网络往往在两种情况下运行广播频率:2.4千兆赫(IEEE 802.11协议)或900兆赫(IEEE 802.15协议)。这两种类型在转弯处都存在广播信号的问题，因此可能需要在每个转弯处设置一个节点来保持网络的稳定。MSHA发现这些协议不会干扰矿井中的其他通信系统[来源:MSHA]。

节点不必非常大——许多节点的大小与一般的无线路由器差不多。这使得矿工很容易将节点连接到重型设备上。因为节点即使在运动中也能工作(虽然比特率较低)，所以各种采矿车辆都可以携带节点。还可以将节点连接到矿井中的传感器，以监测矿井状况。如果发生危险，该节点可以向网络的其他部分广播信号。

还可以构建与网状网络交互的电子徽章。这使得该网络能够追踪单个矿工的位置。当矿工在矿井中移动时，不同的节点会检测到矿工的徽章。如果部分矿井发生危险，矿业公司可以看到有多少矿工可能受到影响，并疏散该部分矿井。矿工还可以通过互联网协议使用个人无线电或语音等设备(网络电话)以保持与地面行动的联系。

网状网络可以帮助预防事故，但如果隧道的一部分坍塌会发生什么呢?不幸的是，网状网络无线协议在穿透地球方面不是很有效。为此，你需要使用一个运行频率很低的系统。美国矿山安全与健康管理局(MSHA)测试了一个穿透地球(TTE)系统，该系统可以穿透270英尺(82.3米)的岩石。数据传输速度非常慢，在深度高达630英尺(192米)的水下，数据传输速度为每分钟20到30个字符，准确率高达80%。有可能，TTE系统可以在固体地球上传播得更远。但除了数据传输速度慢之外，还有一个缺点——MSHA发现TTE系统可能会干扰矿井中的其他通信系统。

无线无线电网络可以为矿工返回地面提供一条生命线。考虑到他们的职业是多么危险，一个可靠的通信网络可能意味着生与死的区别。

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