煤矿无线通信系统 返回列表页

     近几年，煤炭行业大力发展，生产煤炭的技术持续更新，相较以往的技术，新技术更加智能信息化，为了刺激工业企业的生产创新，国家煤矿生产、安全等政策相继出台，强调了信息化对于煤矿产业改造升级的重要性。神华、中煤、晋煤等各大矿业集团也启动了数字矿山建设规划和实施，引入*的通信技术，确保煤矿的安全生产，同时整体提升矿山的开发效率和运营效益，终达到建设智能绿色高效矿山的目的。国内早期煤矿引入的通信技术是井下泄漏通信，井下泄露通信以泄露电缆为物理媒介，其具有特殊的结构，电波通过电缆外导体的网眼或者槽孔泄露出来，与同轴电缆有着相似的传输特性，通过这种方式与信号收发通信。该种井下通信技术的优点是抗干扰性较强，缺点是成本比较高，且只能满足较小量的数据、语音的传输监测的需求。另一种解决煤矿井下通信问题的手段是使用无线通讯系统，矿井下使用多的是经过防爆处理的小灵通通讯系统，其特点是语音业务质量较高，是属于微蜂窝网络的一种。随着中国移动3G网络的部署，TD-SCDMA无线通讯系统占用了原有小灵通通讯系统的无线频段，从此小灵通退出了无线通信市场。随着国家发展3G移动通信的需要，3G通信技术的应用已经相当广泛，并被国人所认可，因此，实现煤矿井下的3G通信已经被矿方和设备生产厂商所认可。“十二五”期间煤矿无线通讯技术将由3G全面替代2G（小灵通）时代。3G通讯技术已应用于煤矿井下移动语音通讯、视频通讯、电视监控、人员动态定位、IP扩播（多媒体信息）、数据通讯等领域。gc0318

    目前，煤矿无线通信技术还处于单一的系统，如今越来越多的进行数字化矿山的建设，相较于单一的系统，有着多接入和高集成度的综合系统有着更多的优势和作用。同时基于LTE的4G技术是未来矿山信息化通信传输系统的发展趋势，各大型矿业集团多已经开始该技术的方案预研。随着数据通信与多媒体业务的飞速发展，传统的移动通信技术（第三代移动通信技术：3G）已经不能够满足用户的需求，为满足大数据量的多媒体业务、移动终端流量以及移动计算等需求，第四代移动通信应运而生。第四代移动通信技术（4G）集3G与WLAN于一体，引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，能够传输高质量视频图像，它的传输速度快，图像清晰度高。4G的下行速率比3G网络提升了2-4倍，下行峰值在100Mbps左右，上行速率也很高，达到了下行速率的一半。比起3G技术，4G技术能够灵活的分配频谱资源，使得系统能够容纳更多的用户，承载更大的数据量。vx:gaochao927

   当前煤矿使用的煤矿无线通信系统技术主要有如下几种：小灵通PHS技术、WiFi技术、3G包括WCDMA和TD-SCDMA技术、新建的4G LTE技术。小灵通PHS由于其技术成熟可靠，成本相对低廉，几年前占据了煤矿无线通信的大部分份额。WiFi和3G属于过渡产品，实际使用效果差强人意。近期兴起的4G技术由于产业链的大力支持，已经成为了主流的无线通信技术。

    小灵通除了对数据业务支持不好这个问题之外，近年来遇到的*困难是频谱受限。按照*的规划，小灵通所使用的1900MHz-1920MHz已经划给TD-LTE。中国移动直接使用这个频段部署了大量室外型宏基站。很多矿区地面装有小灵通基站都受到了影响，表现为有信号不好打dian hua，或者通话经常中断等。虽然PHS采用了业务信道动态分配等技术可以规避干扰，但是中移动已经在大部分地区使用到了1915MHz，对小灵通地面基站形成了很强的邻频干扰。而且不排除将来用掉剩余5MHz频谱。可见实际上煤矿小灵通地面基站已经没有立足之地，当然井下基站不受此影响。

    基于SIP协议的WiFi无线通讯解决方案由于其成本低廉，在部分中小煤矿得到应用。但是SIP本身不是并一个移动通信协议，需要运行在可靠的通信链路上才能发挥其*优势。井下无线链路由于特殊的地形结构，导致2.4GHz信号传播并不理想。我们在实际使用中也发现WiFi方式覆盖能力弱，用户体验较差，边界区域语音质量差，容易掉话。

    另外SIP协议较为松散，没有严格的标准约束，各个厂家之间有不同的理解，导致设备间的兼容性较差。限制了系统后续升级或者扩展。SIP服务器端，大量采用开源协议栈运行在Linux平台之上，语音编码使用x86CPU的软解，带来系统的不可靠性。实际使用中我们也发现这种架构的服务器经常需要定时重启。

    3G系统虽然有严格的通信协议保障，但实际部署中效果也是差强人意，主要存在如下几个问题：

（1）数据业务能力比较鸡肋，即使是WCDMA的HSPA下行单基站理论峰值14.4Mbps吞吐量，实际上使用Femto方案的基站只能达到5Mbps；一个基站下能支持的数据用户也非常有限；

（2）井下覆盖如果使用RRU拉远的方式，设备一般只有几家大的通信设备供应商才能提供，成本高昂，维护困难；

（3）井下小站覆盖的方式，同步和时钟校准都存在问题，一些性能较差的设备几个月就需要人工校准；

由于以上种种问题，我们认为WiFi和3G都不是煤矿无线通信理想的解决方案，我们采用4G LTE方式来实现煤矿的无线通信覆盖。

目的及意义

     煤矿无线通信系统为义桥矿提供了强大的、精确的、实时的数字信息化服务，将井下的语音及视频等各种数据实时上传至地面，改变传统的通讯方式，提高了工作效率。利用4G无线数据互联平台的高带宽优势，在矿井有线环网的基础上，增加无线宽带网络覆盖，井上井下无缝融合，让煤矿数字化矿井信息高速公路更加完善。高带宽的4G无线语音及视频通话，单点、多点、语音集群呼叫，使矿井语音通讯方式更加灵活多样。安全生产综合业务数据手机终端整合，使入井人员实时了解井下皮带运行、车辆运行、人员分布等实时信息，让现场作业人员、管理人员实时掌握矿井各系统相关动态信息，实现了矿井数据流、信息流的有效快速流转。