礦井移動(dòng)通信的現(xiàn)狀與發(fā)展分析

中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院 張 鵬

1.礦井通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀

通常來說，要想實(shí)現(xiàn)真正意義上的礦井通信一般包括：由行政通信組成的系統(tǒng)、管理調(diào)度中所需要的通信系統(tǒng)、還得要有完善的廣播系統(tǒng)以便方便與外面的聯(lián)系。

而這些相互聯(lián)系的礦井通信系統(tǒng)也有各自的功能和組成。首先對(duì)于礦井行政通信系統(tǒng)，主要設(shè)在礦井的地面，為了滿足日常的行政管理，采用的是交換機(jī)由數(shù)字程序控制的，在整個(gè)礦井系統(tǒng)中起著不容忽視的作用，因?yàn)樗?fù)責(zé)著系統(tǒng)之間的聯(lián)系。然后礦井中的調(diào)度通信主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)中調(diào)度，是通過數(shù)字化的程序控制的，接著就是關(guān)系著礦井的安全的漏泄無線通信系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)礦井出現(xiàn)意外情況，及時(shí)的報(bào)警，主要是利用一種特殊的同軸電纜，將信號(hào)電波由總的基地向四面的礦井深處傳播，在傳播途中與巷道中的電臺(tái)聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)了將多個(gè)信號(hào)相聯(lián)系并及時(shí)發(fā)送出去，在第一時(shí)間內(nèi)為礦井中的人員提供了安全保障。

最后便是PHs小靈通系統(tǒng)，這是目前使用最廣泛的主流系統(tǒng)，通過與礦井中的行政總機(jī)相連接，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井的全面通信，并且到現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出了可以實(shí)現(xiàn)人員跟蹤定位的功能，為礦井通信提供了更大的方便。

2.漏泄通信系統(tǒng)

漏泄通信是近些年國(guó)際上普遍采用的最先進(jìn)的通信技術(shù)，主要是利用漏泄電纜實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)的傳輸，煤礦井下漏泄通信是以漏泄光纜為信道進(jìn)行信息傳輸?shù)男屡d技術(shù)，而漏泄電纜可以作為巷道中無線通信的天線，不僅實(shí)現(xiàn)了礦井里外人員之間的聯(lián)系，還可對(duì)礦井中車輛安裝通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車輛之間，人員與車輛之間的無線通信。

在鋪設(shè)的時(shí)候，在巷道之間架設(shè)漏泄電纜，并設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備：基地臺(tái)、穩(wěn)壓電源、功率分配器、負(fù)載盒、有線無線交換器。當(dāng)進(jìn)行無線電波傳送的同時(shí)，周圍也會(huì)形成一片無線電波的漏場(chǎng)，并覆蓋了任何的切面，使得電臺(tái)設(shè)備能夠接受到，再通過繼電器的放大作用，將遠(yuǎn)距離傳輸過程中損失的能量補(bǔ)償回來。

在安放設(shè)備時(shí)，基地臺(tái)得設(shè)置在調(diào)度室中，方便傳輸過程對(duì)整個(gè)過程的控制，將井下的漏泄電纜與基地控制臺(tái)相聯(lián)系，在中間的相當(dāng)距離安放一個(gè)雙向繼電器，如果遇到巷道德分叉處就設(shè)置一些功率分配器，這一過程主要用來減少傳輸過程中能量的損失。

現(xiàn)如今漏泄通信技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，并且在礦井下被廣泛使用，主要是用來改善調(diào)度通信系統(tǒng)，而其具有的高質(zhì)量清晰通話，低噪音，并對(duì)基地臺(tái)傳呼十分的便捷。但還是有一定的缺點(diǎn)的，在設(shè)置設(shè)備時(shí)花費(fèi)的成本過高，而且工程量浩大，系統(tǒng)過于龐大，不僅是搬運(yùn)時(shí)不方便，而且占用了礦井的空間，對(duì)巷道造成了一定的影響。

在實(shí)際的應(yīng)用中雖然實(shí)現(xiàn)的語音通話，但具有的僅僅是對(duì)講機(jī)的功能，等位間的實(shí)時(shí)通話還并沒有實(shí)現(xiàn)，真正意義上的有線無線轉(zhuǎn)換還停留在研發(fā)中。總體上漏泄通信技術(shù)還是給礦井通信系統(tǒng)的發(fā)展帶來了便捷，而在此基礎(chǔ)上研發(fā)出的信息交換、文字通信技術(shù)已經(jīng)要投入使用中。

3.礦井下無線通信小靈通系統(tǒng)

這個(gè)系統(tǒng)只要是以商用技術(shù)為基礎(chǔ)，針對(duì)的是語音通信，最終能實(shí)現(xiàn)人員之間的相互通信，先如今已經(jīng)成功，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供應(yīng)有的技術(shù)支持，并且為礦井下員工進(jìn)行定位，提高井下作業(yè)的安全性，同時(shí)在管理監(jiān)督體系中也得以應(yīng)用。

而小靈通技術(shù)依靠的是中國(guó)聯(lián)通的CDMA技術(shù)，將現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用到礦井下。

主要裝置：無線控制交換機(jī)、基地、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端。礦井的辦公區(qū)，生活區(qū)，以及礦井下作業(yè)區(qū)都應(yīng)該覆蓋。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮到礦井的實(shí)際情況，并對(duì)井下的環(huán)境考察后在作出決定，無線裝置的全面覆蓋。

3.1 無線通信小靈通系統(tǒng)的鋪設(shè)

先是在地面搭建一個(gè)高度足夠的信號(hào)塔，并安裝具有一定功率的天線接收裝置，井下的布置盡可能的采用定向天線，這樣節(jié)約了成本，起到了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。但遇到一些對(duì)天線信號(hào)干擾較大的煤礦應(yīng)采用漏泄電纜。

3.2 無線小靈通系統(tǒng)的特點(diǎn)

1)因?yàn)槌浞挚紤]了礦井的實(shí)際情況，設(shè)備可靠性強(qiáng)，而且高性能，較低的建設(shè)成本，十分適合大多數(shù)的煤礦設(shè)備。

2)系統(tǒng)的支持容量大，在進(jìn)行語音通話時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)配置下的3個(gè)扇區(qū)就能105個(gè)手機(jī)用戶實(shí)時(shí)通話。

3)因?yàn)槁?lián)通的CDMA新技術(shù)采用增強(qiáng)型無線頻段，具有很強(qiáng)的繞射能力，一般架設(shè)一座一定功率的天線，就能滿足整個(gè)礦井區(qū)域的信號(hào)需求，而且也有強(qiáng)的獨(dú)立性，與原先的地面無線網(wǎng)絡(luò)沒有干擾。

4)抗干擾能力強(qiáng)，因?yàn)镮P地址獨(dú)立開放，在有多座礦井的也同樣適用，所以方便了管理，而且節(jié)省了不必要的開支。

4.WiFi無線寬帶技術(shù)

4.1 WiFi無線寬帶技術(shù)基本概述

根據(jù)當(dāng)今信息通信的發(fā)展，工信部要求PHs小靈通退出信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。于是引起了很多煤礦業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)心，因?yàn)樵?jīng)的PHs礦井無線小靈通系統(tǒng)一舉占據(jù)大部分的礦井無線調(diào)度系統(tǒng)，一旦退出市場(chǎng)勢(shì)必會(huì)對(duì)煤礦通信造成巨大的影響。但是隨之出現(xiàn)的wifi無線寬帶技術(shù)的打消了人們的顧慮。

Wifi技術(shù)使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：IEEE802.11a和IEEE802.11b。憑借著2.4GHz的頻段，同樣適宜煤礦安全應(yīng)用特點(diǎn)，而且本身技術(shù)等級(jí)更高，漸漸的受到了大多數(shù)礦井供應(yīng)商的青瞇。

Wifi的系統(tǒng)有著遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于小靈通的性能，應(yīng)用的是無限高保真技術(shù)。在部署了基站后，設(shè)置好了數(shù)據(jù)，接入IP地址就不受區(qū)域的限制，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的信息通話。

接入方式的選擇中，目前普遍應(yīng)用的是16d的標(biāo)準(zhǔn)，支持固定的寬帶無線接入系統(tǒng)接口。而還沒有投入到實(shí)際應(yīng)用中的16e移動(dòng)性的寬帶接口標(biāo)準(zhǔn)還正在實(shí)驗(yàn)定制的過程。

為了實(shí)現(xiàn)wifi無線寬帶的戰(zhàn)略價(jià)值，正在考慮的是將移動(dòng)通信進(jìn)入1000M的工業(yè)以太網(wǎng)。

在運(yùn)行中為達(dá)到一定的穩(wěn)定性，可以采用VLAN的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信進(jìn)行劃分，使得新出現(xiàn)一個(gè)虛擬的專網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)其的獨(dú)立運(yùn)行。保證與原先的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，形成一個(gè)嶄新的新一代系統(tǒng)。

4.2 Wifi無線技術(shù)的功能介紹

1)基于系統(tǒng)的功能所能支持：1-1000部，而光纜的傳輸距離也有了很大程度的提高10KM以內(nèi)都能接收到信號(hào)。

2)基站手機(jī)的單向傳輸距離從原先的260m-820m。

3)一座基站在運(yùn)行時(shí)也支持16部手機(jī)同時(shí)通話，無縫的實(shí)時(shí)通話在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域是完全能實(shí)現(xiàn)的。

4)處于對(duì)通話安全的考慮，無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持64位的wep加密通話服務(wù)。

5)語音功能也有了全方位的改進(jìn)，不僅僅支持wifi手機(jī)之間的實(shí)時(shí)通話，還支持固定電話之間以及固話和手機(jī)間的互通。

6)另外還實(shí)施了便捷的服務(wù)功能，簡(jiǎn)潔的一號(hào)通服務(wù)、免打擾優(yōu)先呼出控制，在整個(gè)礦井區(qū)實(shí)行了集團(tuán)內(nèi)互通互免得短信計(jì)費(fèi)功能，方便了員工之間的聯(lián)系，也提高了生產(chǎn)效率。

因?yàn)榻尤肓斯I(yè)的以太網(wǎng)，技術(shù)上已經(jīng)不需要在整個(gè)礦井覆蓋有線通信漏泄光纜系統(tǒng)，價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)加上可觀的效率，一旦接入到礦井下的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，所有的工作就能有次序的進(jìn)行。憑借著龐大的網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)順利運(yùn)行，也為下一代的3g移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信奠定了基礎(chǔ)。

礦井上下都部署一定的無線調(diào)度終端，便可將無線wifi終端接入網(wǎng)絡(luò)，用統(tǒng)一的管理平臺(tái)，對(duì)所有的無線有線進(jìn)行調(diào)度，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)整座礦井無線通信系統(tǒng)的控制。而目前，wifi無線通信系統(tǒng)已經(jīng)一些煤礦企業(yè)成功應(yīng)用了。

5.小結(jié)

在現(xiàn)如今的技術(shù)條件下，礦井管理調(diào)度系統(tǒng)、行政通信系統(tǒng)的合理應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，尤其是礦井通信系統(tǒng)的不斷的改進(jìn)，采用新技術(shù)向著高新型、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展，給社會(huì)帶來了巨大的回報(bào)和便利，漸漸的引起了人們對(duì)于礦井通信系統(tǒng)廣泛關(guān)注，從而吸收到更多的研發(fā)資金，使得很多的復(fù)雜的功能更全面的新型的礦井無線通信系統(tǒng)得以研發(fā)出來。

可是隨著出現(xiàn)礦井無線通信系統(tǒng)的逐漸增多，也需要具備一定的特點(diǎn)，以適應(yīng)國(guó)家隊(duì)煤礦企業(yè)的管理監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)真正的一體化管理，將生產(chǎn)、通信、監(jiān)督、控制、管理相結(jié)合。在部署裝置時(shí)應(yīng)該分批次、分次序的安放，以便遇到特殊的緊急情況方便疏散人員，同時(shí)還得具備一定的移動(dòng)性，可以相應(yīng)給一些較大的裝備裝上輪子，這樣不僅方便了開始的部署工作實(shí)施還未后期的功能變動(dòng)，以及換上新型系統(tǒng)時(shí)更換的便捷。因?yàn)槎嗝襟w的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用，便積極研發(fā)視頻、語音、數(shù)據(jù)三項(xiàng)結(jié)合的通信新形勢(shì)。

總的來看，礦井無線通信技術(shù)獎(jiǎng)不斷的改進(jìn)提高新技術(shù)的研發(fā)的速度，以滿足煤礦企業(yè)對(duì)于通信需求。

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