楊璨

摘要：全I(xiàn)P化4G技術(shù)支持下，4G無(wú)線通信技術(shù)得到了空前發(fā)展，煤礦開(kāi)采施工的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)提出了更高的要求。在4G通信技術(shù)支持下，煤礦安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠逐漸完善自身信息化、自動(dòng)化、智能化需求，并提升煤礦生產(chǎn)的安全性，為煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)極大幫助。鑒于此，本文主要分析探討了4G通信技術(shù)的煤礦無(wú)線通信系統(tǒng)，以供參閱。

關(guān)鍵詞：4G通信技術(shù);煤礦;無(wú)線通信系統(tǒng)

智慧礦山是指基于完善的數(shù)字化礦山基礎(chǔ)設(shè)施，有效集成先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、礦山感知技術(shù)、自動(dòng)化采礦技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)采集、綜合接人、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)、自動(dòng)化操作和智能化服務(wù)，從而建立起集信息化、智能化、自動(dòng)化于一體的礦山智能安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可使各種危害因素始終處于可知、可見(jiàn)、可控、可管的狀態(tài)下。作為智慧礦山系統(tǒng)的重要組成部分，礦用無(wú)線通信系統(tǒng)具有通信、調(diào)度、控制及信息采集等功能，可應(yīng)用于礦山的生產(chǎn)調(diào)度、指揮和單位內(nèi)部通信。

1無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦開(kāi)采的重要意義

由于煤炭生產(chǎn)的施工環(huán)境比較復(fù)雜，井下人員較多，設(shè)備流動(dòng)性也較大，在生產(chǎn)操作中，常常采用多工種聯(lián)合流水作業(yè)的形式進(jìn)行煤礦開(kāi)采，這就要求需要大量的重型設(shè)備參與到煤礦生產(chǎn)中，無(wú)論是在設(shè)備運(yùn)輸中，還是在安裝、調(diào)試中，其都有較高的要求，若不注重煤炭井上井下的協(xié)同生產(chǎn)，則容易發(fā)生瓦斯爆炸等事故。然而，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，建立基于4G通信技術(shù)的無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中，其不僅可以確保煤礦生產(chǎn)順利進(jìn)行，還可以完成緊急事故的處理，因此，煤礦4G無(wú)線通信移動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，具有十分重要的意義。

2基于4G信技術(shù)的煤礦無(wú)線通信系統(tǒng)

2.1無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)架構(gòu)

1）基于TD-LTE通信技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)。TD-TLE煤礦無(wú)線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是由基站、接入網(wǎng)關(guān)、BRAS和核心網(wǎng)通信組成。其語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)傳輸和集群呼叫主要由核心網(wǎng)網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)模式則是通過(guò)IMS、EPS、DSS集群完成。2）建立基于TD-LTE通信技術(shù)的基站通信系統(tǒng)。以FemtoPico基站為基礎(chǔ)建立無(wú)線通信系統(tǒng)，不但能夠擴(kuò)大通信覆蓋范圍，還能以IPSEC方式，通過(guò)自身的傳輸網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一接入到安全網(wǎng)關(guān)中，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩阅堋Ｔ诨就ㄟ^(guò)提供WLANAP承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)過(guò)程中，一般是以PDG為媒介直接接入網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過(guò)接入3GPP核心網(wǎng)來(lái)提升通話質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝剩瑢?shí)現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)活動(dòng)。此外，還可以通過(guò)SmallCell基站的網(wǎng)管系統(tǒng)，形成上下層無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的對(duì)接。3）以IMS、EPC、DSS集群模式為基礎(chǔ)的核心網(wǎng)。系統(tǒng)中的核心網(wǎng)主要用于用戶連接、系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)承載，具體業(yè)務(wù)包括遙感業(yè)務(wù)、簡(jiǎn)單消息傳遞和監(jiān)視控制等。TDLTE無(wú)線通信系統(tǒng)采用IMS+EPC+DSS集群構(gòu)架的融合核心網(wǎng)系統(tǒng)ZXUNiEPC-5。ZXUNiEPC-5小型化產(chǎn)品集合了電信級(jí)EPC核心網(wǎng)的特性，使用5U插箱，集合MME、SGW、PGW、HSS等功能特性，為用戶提供高速、安全可靠的通信傳輸。4）綜合應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)。綜合應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)是以多場(chǎng)景分布式高性能云計(jì)算框架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分析處理引擎等專用支持工具，對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行高速、可靠、統(tǒng)一處理的平臺(tái)。它具備靈活性、可裁剪、可適配等多種明顯特點(diǎn)，綜合應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、應(yīng)用接口支撐生產(chǎn)自動(dòng)化管理、安全管理等多種功能，它在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)以及LTE終端基礎(chǔ)上，保障語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)等各類業(yè)務(wù)的有效進(jìn)行，為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)和數(shù)據(jù)處理提供技術(shù)支持。

2.2無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)功能

2.2.1傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)

傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)包括移動(dòng)電話、緊急呼叫、主叫號(hào)碼識(shí)別顯示業(yè)務(wù)等。移動(dòng)電話為礦用通信系統(tǒng)用戶提供了與系統(tǒng)內(nèi)外其他用戶進(jìn)行語(yǔ)音通信的功能;緊急呼叫業(yè)務(wù)是指集群用戶發(fā)起呼叫到就近的緊急呼叫中心，它是電信業(yè)務(wù)中的一種，類似于電話業(yè)務(wù)，但建立呼叫相對(duì)簡(jiǎn)單且快速;主叫號(hào)碼識(shí)別顯示即向被叫用戶提供主叫用戶號(hào)碼。

2.2.2調(diào)度通信業(yè)務(wù)

調(diào)度系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要通信手段，生產(chǎn)調(diào)度員通過(guò)利用調(diào)度功能來(lái)統(tǒng)籌調(diào)度所有資源，并對(duì)煤礦生產(chǎn)中各種突發(fā)狀況進(jìn)行處理，以保證煤礦生產(chǎn)順利進(jìn)行。調(diào)度功能主要包括生產(chǎn)進(jìn)程管理、煤礦生產(chǎn)流程整合及資源分配等功能。

2.2.3集群通信業(yè)務(wù)

為了實(shí)現(xiàn)用戶之間的通信，利用無(wú)線集群通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的信息共享功能，與公眾無(wú)線移動(dòng)通信相比，無(wú)線集群通信系統(tǒng)不僅可以提供系統(tǒng)內(nèi)部的全呼、組呼之外，還可以提高雙向通話功能，通過(guò)建立優(yōu)先等級(jí)呼叫和緊急呼叫功能，以滿足煤礦生產(chǎn)安全部門(mén)指揮調(diào)度的需求。

2.2.4增值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

（1）提供視頻通話。通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)傳送語(yǔ)音和圖像，無(wú)線視頻業(yè)務(wù)可在有線視頻監(jiān)控的盲區(qū)傳遞實(shí)時(shí)圖像，便于井上人員判斷、決策。（2）滿足多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。高速分組無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可滿足未來(lái)多種業(yè)務(wù)運(yùn)行所需的高帶寬需求。煤礦企業(yè)管理人員可以通過(guò)手機(jī)端定制軟件接人內(nèi)部系統(tǒng)，通過(guò)智能手機(jī)終端進(jìn)行企業(yè)信息發(fā)布、移動(dòng)辦公、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控等，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦的生產(chǎn)、安全等信息，操作界面友好，圖像直觀。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有組態(tài)軟件實(shí)時(shí)顯示功能，異常情況下具有報(bào)警自動(dòng)提示功能。（3）物聯(lián)網(wǎng)接人?？商峁┚?G無(wú)線采集終端、無(wú)線傳感器、無(wú)線攝像頭等接口，為井下物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供終端接入。（4）手機(jī)終端定位。采用4G無(wú)線通信系統(tǒng)，不僅語(yǔ)音通話質(zhì)量得到較大提高，利用4G通信平臺(tái)，還可以開(kāi)發(fā)出更多的應(yīng)用模式。礦用無(wú)線通信系統(tǒng)手機(jī)終端定位就是利用作業(yè)人員攜帶的手機(jī)與井下基站之間的信號(hào)傳輸時(shí)間，通過(guò)精密的算法，得出作業(yè)人員在井下巷道的位置信息。地面人員可通過(guò)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)了解井下人員的位置和分布，為礦井生產(chǎn)及安全提供實(shí)時(shí)信息。

3結(jié)束語(yǔ)

總而言之，建立基于4G無(wú)線通信技術(shù)的煤礦無(wú)線通信系統(tǒng)，利用TD-LTE無(wú)線通信技術(shù)來(lái)建立寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，由于TD-LTE無(wú)線通信技術(shù)具有覆蓋面積廣、信號(hào)強(qiáng)、傳輸速率高的優(yōu)點(diǎn)，將無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中，不僅可以煤礦地面井下實(shí)時(shí)通信，也可以確保煤礦井下安全生產(chǎn)，因此，建立基于4G通信技術(shù)的煤礦無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)具有十分重要的意義。

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（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司新聞傳媒通信中心）