3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)應(yīng)用研究

郭坤

摘 要：3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)應(yīng)用到煤礦井下是一種新的解決礦井無(wú)線(xiàn)通訊方案，其主要是發(fā)展一種低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，在煤礦有較好的發(fā)展前景。井下通訊系統(tǒng)是煤礦安全防護(hù)及生產(chǎn)調(diào)度必不可少的設(shè)施，由于井下環(huán)境差，巷道分布多，干擾信號(hào)源多，對(duì)無(wú)線(xiàn)的發(fā)展障礙多，但隨著技術(shù)發(fā)展，近年泄漏技術(shù)、小靈通術(shù)、無(wú)線(xiàn)對(duì)講技術(shù)及3G技術(shù)相繼用于煤礦井下。

關(guān)鍵詞：3G ?無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng) ? 礦井通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（a）-0051-01

針對(duì)小靈通于2011年底退網(wǎng)后面臨的技術(shù)、設(shè)備維護(hù)缺失的情況，近幾年雖然出現(xiàn)了部分可替代的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通訊，但通訊網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和信息應(yīng)用一直滯后于其他行業(yè)，為了切實(shí)發(fā)揮第三代移動(dòng)通信對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用，為煤礦安全生產(chǎn)提供新的通信手段，開(kāi)展3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的研究和應(yīng)用勢(shì)在必行。

1 目前煤礦井下無(wú)線(xiàn)通訊主

1.1 井下無(wú)線(xiàn)通訊與急救系統(tǒng)

主要作為緊急救災(zāi)時(shí)及時(shí)通知人員撤離的救災(zāi)設(shè)備，由于受巖層穿透因地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同而有遠(yuǎn)近，達(dá)到的效果不同，因此，各煤礦企業(yè)推廣使用較少。

1.2 礦井泄漏通訊系統(tǒng)

對(duì)講機(jī)通過(guò)基地臺(tái)和泄漏電纜傳輸，實(shí)施一對(duì)N的通話(huà)功能。由于受通訊信道和泄漏電纜長(zhǎng)度的限制，目前以大巷電機(jī)車(chē)的調(diào)度為主，不能將其作為覆蓋全礦井的無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)進(jìn)行推廣。

1.3 礦井多功能無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)

現(xiàn)有礦井內(nèi)的多功能無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)主要分為兩個(gè)類(lèi)型，一種是采用CDMA技術(shù)，另一種是采用基于城市無(wú)線(xiàn)PHS（小靈通）技術(shù)。該類(lèi)型多功能無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)針對(duì)礦區(qū)井下作業(yè)環(huán)境和安全生產(chǎn)要求，對(duì)有線(xiàn)電話(huà)用戶(hù)、無(wú)線(xiàn)電話(huà)用戶(hù)混合組網(wǎng)、統(tǒng)一編號(hào)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)移動(dòng)用戶(hù)、固定用戶(hù)的統(tǒng)一調(diào)度和指揮，并實(shí)現(xiàn)礦區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)與公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的匯接聯(lián)網(wǎng)。

在2005年我國(guó)誕生了第一套礦井無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)（礦井小靈通），目前很多大中礦井都建設(shè)了小靈通無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)，對(duì)于加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)管理，消除事故隱患起到了積極作用。在2009年1月我國(guó)3G牌照正式發(fā)放后，工信部明確要求，所有1900～1920 MHz頻段無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)應(yīng)在2011年底前完成清頻退網(wǎng)工作，以確保不對(duì)1880～1900 MHz頻段TD-SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾。這意味著，很多礦井中目前使用的小靈通無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)將伴隨著小靈通（PHS）無(wú)線(xiàn)市話(huà)網(wǎng)絡(luò)的整體退網(wǎng)在一年后停止使用。

2 3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)應(yīng)用背景

隨著國(guó)家發(fā)展3G移動(dòng)通訊的需要，小靈通所占用的無(wú)線(xiàn)頻段已讓位給TD-SCDMA移動(dòng)通信，按國(guó)家相關(guān)部門(mén)規(guī)定關(guān)于完成小靈通的清頻退網(wǎng)工作。目前小靈通核心技術(shù)制造商UT斯達(dá)康和中興通訊已停止生產(chǎn)小靈通相關(guān)設(shè)備，礦用小靈通設(shè)備供貨存在很大問(wèn)題;并且到小靈通無(wú)線(xiàn)頻段的收回，使用小靈通也存在非法使用無(wú)線(xiàn)頻段的政策層面問(wèn)題。由此可見(jiàn)，3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的研究與應(yīng)用勢(shì)在必行。

3 3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)目標(biāo)與實(shí)施原則

煤礦井下3G無(wú)線(xiàn)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)包括地面部分和井下兩個(gè)部分。地面局端設(shè)備采用了高性能的綜合接入控制器（EIAC）、它可以實(shí)現(xiàn)“小靈通”系統(tǒng)的語(yǔ)音通話(huà)交換功能，還可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度電話(huà)功能。公網(wǎng)交換機(jī)（PBX）可以通過(guò)N0.7與EIAC相連，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與固定電話(huà)網(wǎng)的互通，井下無(wú)線(xiàn)基站控制箱通過(guò)2芯礦用通信光纜傳輸后與EIAC相連。井下無(wú)線(xiàn)基站通過(guò)2芯礦用通信電纜（U口）與礦用無(wú)線(xiàn)基站控制箱相連。礦用“小靈通”與基站之間采用基于RCR STD-28標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)鏈路。

系統(tǒng)夠架呈樹(shù)形結(jié)構(gòu)，EIAC為一級(jí)目錄，可接入多臺(tái)地面和井下多臺(tái)基站。

在礦井主要工作場(chǎng)所，有針對(duì)性安裝無(wú)線(xiàn)基站。根據(jù)地形可采用定向天線(xiàn)（或泄露天線(xiàn)），全數(shù)字式系統(tǒng)：音質(zhì)好、保密、安全、可靠。合理配置無(wú)線(xiàn)移動(dòng)手機(jī)和簡(jiǎn)易定位器，做到井下主要場(chǎng)所的無(wú)線(xiàn)信號(hào)的基本覆蓋。利用該無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)研制推廣煤礦井下人員定位管理系統(tǒng)。具有小靈通基本通話(huà)功能基礎(chǔ)上，還具有調(diào)度系統(tǒng)功能。系統(tǒng)可以提供強(qiáng)大的排隊(duì)、調(diào)度、會(huì)議功能;實(shí)現(xiàn)廣播、調(diào)度緊急呼叫分機(jī);調(diào)度群呼、組呼;強(qiáng)插、強(qiáng)拆;呼叫轉(zhuǎn)接、保留、切換、代答等功能。結(jié)合老區(qū)礦井的實(shí)際情況，研究基站布放的合理地點(diǎn)，以及信號(hào)覆蓋的合理范圍。

該系統(tǒng)建成后，除了為煤礦井下生產(chǎn)調(diào)度提供清晰可靠的通話(huà)業(yè)務(wù)外，還可以實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）解決井下動(dòng)態(tài)視頻的傳送。利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大平臺(tái)，結(jié)合3G手機(jī)的功能，解決井下動(dòng)態(tài)視頻圖像的實(shí)時(shí)傳送，為安全生產(chǎn)調(diào)度提供實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像。

（2）解決井下動(dòng)態(tài)人員定位。利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的定位功能，開(kāi)發(fā)用于煤礦應(yīng)用的人員定位系統(tǒng)，為緊急情況下的人員救護(hù)提供準(zhǔn)確可靠的動(dòng)態(tài)人員信息。

（3）解決瓦斯的實(shí)時(shí)報(bào)警。利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的多媒體功能，開(kāi)發(fā)用于煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)報(bào)警及圖像傳送。

（4）解決井下無(wú)線(xiàn)集群通信。利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)合3G手機(jī)，解決井下無(wú)線(xiàn)集群通信。

4 3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)效益分析

煤礦井下3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)必將為全國(guó)煤炭行業(yè)乃至其他井下作業(yè)的非煤礦山行業(yè)的建設(shè)推廣創(chuàng)造良好條件，為井下無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)的開(kāi)展開(kāi)辟新天地。該項(xiàng)目只需在井下部署一套基站，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音、人員定位、語(yǔ)音廣播等系統(tǒng)功能，省去了部署人員定位基站、語(yǔ)音廣播等基站的硬件投入，一個(gè)煤礦以60個(gè)基站計(jì)算，可直接節(jié)約硬件成本200余萬(wàn)，在全國(guó)2萬(wàn)多家30萬(wàn)噸以上的煤礦推廣，可直接節(jié)約投資500億。該項(xiàng)目的不單單解決了語(yǔ)音通信問(wèn)題，更關(guān)鍵的是它在井下建設(shè)了一條無(wú)線(xiàn)高速公路，在此基礎(chǔ)上可開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，進(jìn)行人員定位建設(shè)、無(wú)線(xiàn)視頻建設(shè)、井下設(shè)備點(diǎn)檢、井下車(chē)輛控制、井下自動(dòng)化信息傳遞、井下辦公等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息化的集成，其隱形效益單礦在500萬(wàn)以上，在煤炭行業(yè)推廣開(kāi)來(lái)可產(chǎn)生上千億的間接效益，并且可以在其他非煤礦井進(jìn)行推廣。該項(xiàng)目的建設(shè)，不但可以節(jié)省投資，實(shí)現(xiàn)信息集成，加強(qiáng)作業(yè)人員的協(xié)作，而且會(huì)對(duì)推動(dòng)兩化進(jìn)程，加快井下物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，進(jìn)而對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與信息化的兩化融合產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義。

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