矿用无线通信系统

矿用无线通信系统

2013-4-26 17:06:17 点击：72

1.煤矿无线通信系统建设的重要性

近几年煤炭企业频繁发生重特大安全生产事故，给国家和人民带来巨大的生命财产损失，政府和企业因此共同将煤矿安全生产的信息化工作提上空前的高度。煤矿企业的调度通信和行政通信系统经过多年建设和发展，虽取得了较大的成效，但是缺乏成熟的井下移动通讯解决方案。矿井工人和工作人员的实时无线语音通信要求非常迫切，井下人员所处位置更新、井下生产的动态数据上报、地面通知的实时下达等都显示出井下通信系统业务的特殊性和重要性。

按照国家安全监管总局、国家煤矿安监局〔2010.5〕《关于建立完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》：“各煤矿必须按照《煤矿安全规程》“主副井绞车房、井底车场、运输调度室、采取变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室和采掘工作面，应安设电话。井下主要水泵房、井下中央变电所、矿井地面变电所和地面通风机房的电话，应能与矿调度室直接联系；在突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点必须设有直通矿调度室的电话”的要求，进一步完善通信系统。要依靠科技进步，研究推广使用井下无线通讯系统，进一步提高井下通信系统的可靠性和抗灾变能力。要在采区、水平、矿井等最高点和人员可能避险的位置设置电话，保证发生水、火、瓦斯等灾害时能够为被困人员提供通信联络。”

纵观企业的关键区域、关键部门或部位，关键人员急需稳定、可靠、独立并拥有现代高科技含量的移动通讯手段来充实并融合现有的通讯方式。真正实现与企业安全生产、统一调度相结合，真正解决煤矿企业生产中人员频繁流动中的信息传递与交流，完美实现互交信息的快捷与完整。

根据这些业务要求，中国邮电器材集团公司联合国内外掌握先进技术的设备厂家研究开发了KT35-PTACM800MHzCDMA矿用无线通信系统，并已在中煤平朔煤业4号井工矿开通运行。经过半年时间的试运行，各项功能及技术指标完全满足煤矿生产调度及应急通信的需要，具备国际先进水平，并且即将投入商用。

2.当前矿用通信所采用制式与主要特征

2.1 目前各煤矿使用的通讯系统主要的几种方式

2.1.1 固定有线电话

2.1.2 无线小灵通

2.1.3 普通无线对讲

2.1.4 集群无线对讲

2.1.5 WiFi无线通信

2.1.6 TD-SCDMA无线通信

2.1.7 450MHz CDMA无线通信

2.1.8 800NHz CDMA无线通信

2.2 相对主要基本特征

有线电话-稳定可靠，井下分布数量受限，位置固定不能实现移动；

小灵通-成本低廉，信道容量少，频率使用非法，且已面临政策性淘汰，各方面无后期支持；

无线对讲-使用简便直接，频率公用，使用范围较小，无法直接与其它通讯系统联网；

集群对讲-使用简便直接无干扰，使用范围较大，频率资源受限，无法规模发展；

WiFi通讯-成本较低，语音一般，具备数据功能，使用频率非法，终端（手机）耗电较大，通讯的稳定可靠性需依赖网络质量与节点流量，使用频率受巷道环境影响较大；

TD-SCDMA-3G技术，使用频率合法，技术成熟度较低，实际应用案例很少，技术已被4G产品替代，运营商后续应用不明，使用频率受巷道环境影响较大；

450MHzCDMA-系统应用独立，通讯稳定可靠，与企业其它通讯网融合很好，3G技术，科技含量较高，在井下巷道适合采用泄漏电缆覆盖，设备应用范围较小，系统成本高，使用频率非法，地面使用受公众对讲机干扰严重；

800MHzCDMA-3G技术，科技含量较高，系统用户容量较大，设备应用范围广泛，使用频率合法。企业自成通讯网络，无线用户均为电信公网的注册用户，通过中继轻松实现与电信公网的互联互通及企业专网与电信公网的无缝漫游，具备450MHzCDMA系统的全部基本优良特征，相比较覆盖、施工、维护成本有所减少。

综合以上8种设备在技术性能、技术延续能力、使用频率合法性、系统对外界设备的依赖性、与企业其它通讯设备和公网的融合程度、系统成本、设备的应用面、设备施工维护成本等各方面考虑，

800MHzCDMA系统在各方面均具有很强的竞争优势。将很大程度上改变现有煤矿企业的通讯状况，进一步满足煤矿企业和下属煤矿企业的通信需求和整体提升行业信息化管理水平。

比较了以上8种设备在性能、功能及现实技术特征等各方面的优劣，很有必要再解析一下在井下巷道环境中各系统的无线射频实际应用状况。

总结以上各频段通信系统设备及多年的实际应用现状，目前用户可供选用的450MHz CDMA无线通讯系统、800MHz CDMA无线通讯系统、TD-SCDMA（1900MHz）无线通讯系统、WiFi（2400MHz）无线通信系统在井下巷道应用都具有以下方面的主要技术特点。

（1）使用频率（同环境频段比较）。在井下巷道环境中无线射频信号以800MHz到900MHz的传播特性最为有利。450MHz以下频段需要应用过多的射频泄漏电缆来达到射频覆盖目的，覆盖成本较高；

1900MHz以上的频段完全使用成本较低的天线，但由于受到电波需直线传播和环境物体阻挡等因数相对传输距离受到较大的限制；相对

800MHz频段可以采用天线覆盖，信号在巷道空中的绕射能力相对1900MHz频率要好，传输距离更远。

（2）射频覆盖方式。井下巷道中的无线信号覆盖实现手段，目前无非使用（多种）天线或射频泄漏电缆这二种方式实现。在相同的覆盖效果下，与射频泄漏电缆对比，大量采用天线的时系统的覆盖成本要远低于射频泄漏电缆。

（4）射频信号的多径效应。该效应在井下巷道的无线通讯中由于很大程度上影响了实际通讯质量而不容忽视。在许多种通讯模式中由于巷道壁及其它物体（设备、人体等）的多次反射因数，在设备接收端会收到多个来自不同传输路径的相同信号，但由于传输路径（长度距离）的不同多路信号会存在微弱的时间差异，这种信号差异会明显地降低设备的接收灵敏度并影响信号接收质量。但在CDMA系统中，由于在接收多路（多径）信号并分别处理后再合成的处理技术，很好第解决并利用了多径效应带来的反面影响，相反提升了通讯的灵敏度和通讯质量。 3.KT35-PTACM800MHzCDMA矿用无线通信系统设计原则

企业专网系统整体架构为基于当前3G技术的应用，以电信级

800MHz CDM无线通信设备为基础进行了针对专网应用的优化，专设了专网独立应用的调度平台并涵盖了中继、交换、无线、有线、会议、集群、定位、视频、系统设备管理等子系统，极大地提升了企业现代化的生产管理水平，对企业的网络信息建设和管理具有重大意义。

企业专网系统标志着企业现代专网通信技术的发展，充分体现了企业通信网络的专属使用；专网与中国电信C网的融合开创了行业应用的先例，即使专网在地面的信号覆盖地域扩大到公网的全部范围，同时又使企业专网用户的无线通信频率应用合法化，为企业进一步的数据应用