基于RFID技术的井下电子通信系统优化设计研究

摘 要：近些年，我国经济实现了快速发展，与此同时，对于矿产资源的需求也与日俱增，为保证下井工人的安全，井下电子通信系统也要随之完善和优化。本文通过对基于RFID技术的井下电子通信系统优化设计进行研究和分析，希望对提高井下电子通信水平，保证井下通信效果有所帮助。

关键词：RFID技术;电子通信系统;井下

引言：在新时期背景下，我国对于矿产资源需求量在不断增加，而矿产资源开采的主要方式为井下开采，为保证下井工人的人身安全，构建井下电子通信系统势在必行，但由于传统电子通信系统效果较差，且存在一些问题，因此对基于RFID技术的井下电子通信系统优化设计进行研究，具有十分重要的意义。

一、井下电子通信系统硬件优化设计

（一）系统整体设计

井下电子通信系统主要由以下几个模块组成：一是主站模块;二是从站模块;三是信号采集模块。其中采集模块具有存储器和采集器。

该系统是在传统井下电子通信系统的基础上优化设计得到的，具体优化方向为信息管理方式，分布式是该系统管理信息的主要方式[1]。在井下电子通信系统之中，从站模块首先会对采集器采集的信息进行分布式管理，然后通过传输的方式，将信息送至主站进行统一且集中的管理，继而完成对系统的优化，井下工人的人身安全将得到保证。

（二）主站模块的优化设计

PFID技术是主站模块优化设计主要利用的技术，利用该技术对主站模块进行优化，能快速获取井下信息命令，并通过数据传输的方式，将命令传输至从站模块。主站模块主要由两部分组成：一是平台;二是控制芯片。

在应用PFID技术优化和设计主站过程中，首先需要选择控制芯片的中央处理器，安全性是选择处理器的主要标准。工作人员应选择四核以上的处理器，以强化控制芯片的性能，并且这类处理器的安全性较高，适应能力强。通过PFID技术的利用，能够对处理器进行锁步操作，这样一来，可以避免电子通信系统在运行中产生一些问题。

（三）通信从站模块设计优化

通信从站模块主要功能是根据主站模块的命令对井下作业进行管理，与此同时，该模块会驱动采集器，采集井下作业信息[2]。井下电子通信系统的两侧是从站模块主要安装位置，方便模块对井下作业进行管理。从站模块在接到主站命令后，会驱动采集模块进行工作。通信主站与驱动模块是互相连接的，连接方式为并联，也就是说一个主站可以对多个驱动模块进行控制，井下电子通信的安全性也因此大大提升。通信从站模块内还包括定时装置，这个定时装置具备计算和储存功能，其中计算的主要对象为数据工作时间，得到计算结果后，利用储存功能将其储存于驱动平台之中。

（四）信号采集模块

信号采集模块由以下两部分组成：一是采集器;二是储存器。该模块会受到驱动平台的驱动，在接收驱动信号后，采集器会自动进入工作状态。采集器采集信息的主要信号为井下作业信号，并且该模块还能对所采集的信息进行处理，以提高井下作业的效率和安全性。

二、井下电子通信系统软件设计

基于RFID技术优化设计井下电子通信系统软件，首先需要对井下作业信号在传输过程中的损耗函数进行设计，为准确计算损耗数值，我们可以将信号损耗设为PL，而信号输入功率为P1，信号平均输出功率为P2，列出以下函数公式：PL=P2/P1;这个公式代表着信号在传输过程中的损耗。

信号传输评价损耗函数公式为：PL（d）=PL（d0）（d/d0）n，;在该函数式中，d代表信息数据录入和输出的时间差值;d0代表的标准时间差;n代表信号传输损耗参数;而PL（d0）是指井下作业信息在录入时的损耗值。

通过对上述两个函数公式的计算，我们可以得到信号传输损耗平均值：PL（d）=Kdn，，该式中K代表校对常数。

工人在矿井下作业过程中，容易受到诸多因素的影响，在一定程度上加大了电子通信的难度，为消除这些不利影响，强化电子通信系统的效果，应通过分析的方式，得出井下电子通信公式，并计算出外界因素对信号的影响程度。

三、基于RFID技术的井下通信系统实验

为保证系统设计优化的可行性和有效性，我们应采取实验的方式，对系统进行检验。本次实验对象为两个，一个是传统的井下电子通信系统;另一个为基于RFID技术的井下电子通信系统，而研究对象为井下作业信号数据。由于两种系统在通信管理方式上存在差异，因此，本文主要利用第三方软件记录和对比实验结果。

（一）数据准备

为保证实验过程的准确合理性，在实验开始前，工作人员需要设置实验参数。在试验过程中，电子通信系统存在不同，会对控制方式造成影响，想要保证实验的准确性，就要合理设置外部环境参数，保持一致。本次實验结果如表1所示。

（二）实验结果对比分析

根据实验结果可知基于RFID技术的井下电子通信系统，相较于传统电子通信系统来说，井下作业安全性提升了26%左右，与此同时，井下作业效率也大大增加，由此可知，基于RFID技术对井下电子通信系统进行设计，效果十分显著。

结论：综上所述，基于RFID技术对电子通信系统进行优化设计，主要是对系统的硬件和软件进行优化设计。硬件设计主要包括以下部分：一是主站模块;二是通信从站模块;三是信息采集模块。而进行软件设计，则需要利用函数公式，对电子信号损耗进行计算。最后通过实验对系统优化设计进行分析，结果表明优化后的电子通信系统安全性远高于传统通信系统，具有较强的可靠性。

参考文献：

[1]杨民，丁学科.基于RFID技术的井下电子通信系统优化设计[J].电子世界，2018（22）：163+165.

[2]胡亮.基于RFID技术的井下控制系统在随钻扩眼作业中的应用[J].石油钻采工艺，2018，40（05）：596-600.

作者简介：

彭亮（1996年9月17日），男，汉族，籍贯：四川巴中。