礦井移動通信的現狀與發展分析

中煤科工集團常州自動化研究院 張 鵬

1.礦井通信系統的現狀

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

而這些相互聯系的礦井通信系統也有各自的功能和組成。首先對于礦井行政通信系統，主要設在礦井的地面，為了滿足日常的行政管理，采用的是交換機由數字程序控制的，在整個礦井系統中起著不容忽視的作用，因為它負責著系統之間的聯系。然后礦井中的調度通信主要負責生產中調度，是通過數字化的程序控制的，接著就是關系著礦井的安全的漏泄無線通信系統，當出現礦井出現意外情況，及時的報警，主要是利用一種特殊的同軸電纜，將信號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聯系，從而實現了將多個信號相聯系并及時發送出去，在第一時間內為礦井中的人員提供了安全保障。

最后便是PHs小靈通系統，這是目前使用最廣泛的主流系統，通過與礦井中的行政總機相連接，從而實現整個礦井的全面通信，并且到現在已經研發出了可以實現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

漏泄通信是近些年國際上普遍采用的最先進的通信技術，主要是利用漏泄電纜實現高頻信號的傳輸，煤礦井下漏泄通信是以漏泄光纜為信道進行信息傳輸的新興技術，而漏泄電纜可以作為巷道中無線通信的天線，不僅實現了礦井里外人員之間的聯系，還可對礦井中車輛安裝通信設備，實現車輛之間，人員與車輛之間的無線通信。

在鋪設的時候，在巷道之間架設漏泄電纜，并設置相應的設備：基地臺、穩壓電源、功率分配器、負載盒、有線無線交換器。當進行無線電波傳送的同時，周圍也會形成一片無線電波的漏場，并覆蓋了任何的切面，使得電臺設備能夠接受到，再通過繼電器的放大作用，將遠距離傳輸過程中損失的能量補償回來。

在安放設備時，基地臺得設置在調度室中，方便傳輸過程對整個過程的控制，將井下的漏泄電纜與基地控制臺相聯系，在中間的相當距離安放一個雙向繼電器，如果遇到巷道德分叉處就設置一些功率分配器，這一過程主要用來減少傳輸過程中能量的損失。

現如今漏泄通信技術發展已經成熟，并且在礦井下被廣泛使用，主要是用來改善調度通信系統，而其具有的高質量清晰通話，低噪音，并對基地臺傳呼十分的便捷。但還是有一定的缺點的，在設置設備時花費的成本過高，而且工程量浩大，系統過于龐大，不僅是搬運時不方便，而且占用了礦井的空間，對巷道造成了一定的影響。

在實際的應用中雖然實現的語音通話，但具有的僅僅是對講機的功能，等位間的實時通話還并沒有實現，真正意義上的有線無線轉換還停留在研發中。總體上漏泄通信技術還是給礦井通信系統的發展帶來了便捷，而在此基礎上研發出的信息交換、文字通信技術已經要投入使用中。

3.礦井下無線通信小靈通系統

這個系統只要是以商用技術為基礎，針對的是語音通信，最終能實現人員之間的相互通信，先如今已經成功，網絡運營商提供應有的技術支持，并且為礦井下員工進行定位，提高井下作業的安全性，同時在管理監督體系中也得以應用。

而小靈通技術依靠的是中國聯通的CDMA技術，將現有的技術應用到礦井下。

主要裝置：無線控制交換機、基地、移動網絡終端。礦井的辦公區，生活區，以及礦井下作業區都應該覆蓋。

設計時應該充分考慮到礦井的實際情況，并對井下的環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的鋪設

先是在地面搭建一個高度足夠的信號塔，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，這樣節約了成本，起到了經濟效應。但遇到一些對天線信號干擾較大的煤礦應采用漏泄電纜。

3.2 無線小靈通系統的特點

1)因為充分考慮了礦井的實際情況，設備可靠性強，而且高性能，較低的建設成本，十分適合大多數的煤礦設備。

2)系統的支持容量大，在進行語音通話時，標準配置下的3個扇區就能105個手機用戶實時通話。

3)因為聯通的CDMA新技術采用增強型無線頻段，具有很強的繞射能力，一般架設一座一定功率的天線，就能滿足整個礦井區域的信號需求，而且也有強的獨立性，與原先的地面無線網絡沒有干擾。

4)抗干擾能力強，因為IP地址獨立開放，在有多座礦井的也同樣適用，所以方便了管理，而且節省了不必要的開支。

4.WiFi無線寬帶技術

4.1 WiFi無線寬帶技術基本概述

根據當今信息通信的發展，工信部要求PHs小靈通退出信息網絡系統。于是引起了很多煤礦業內人士的擔心，因為曾經的PHs礦井無線小靈通系統一舉占據大部分的礦井無線調度系統，一旦退出市場勢必會對煤礦通信造成巨大的影響。但是隨之出現的wifi無線寬帶技術的打消了人們的顧慮。

Wifi技術使用的標準有兩個：IEEE802.11a和IEEE802.11b。憑借著2.4GHz的頻段，同樣適宜煤礦安全應用特點，而且本身技術等級更高，漸漸的受到了大多數礦井供應商的青瞇。

Wifi的系統有著遠遠優于小靈通的性能，應用的是無限高保真技術。在部署了基站后，設置好了數據，接入IP地址就不受區域的限制，實現高質量的信息通話。

接入方式的選擇中，目前普遍應用的是16d的標準，支持固定的寬帶無線接入系統接口。而還沒有投入到實際應用中的16e移動性的寬帶接口標準還正在實驗定制的過程。

為了實現wifi無線寬帶的戰略價值，正在考慮的是將移動通信進入1000M的工業以太網。

在運行中為達到一定的穩定性，可以采用VLAN的技術對現有的移動通信進行劃分，使得新出現一個虛擬的專網，并實現其的獨立運行。保證與原先的監測管理系統不產生影響，形成一個嶄新的新一代系統。

4.2 Wifi無線技術的功能介紹

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

2)基站手機的單向傳輸距離從原先的260m-820m。

3)一座基站在運行時也支持16部手機同時通話，無縫的實時通話在網絡覆蓋區域是完全能實現的。

4)處于對通話安全的考慮，無線網絡系統支持64位的wep加密通話服務。

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

6)另外還實施了便捷的服務功能，簡潔的一號通服務、免打擾優先呼出控制，在整個礦井區實行了集團內互通互免得短信計費功能，方便了員工之間的聯系，也提高了生產效率。

因為接入了工業的以太網，技術上已經不需要在整個礦井覆蓋有線通信漏泄光纜系統，價格上的優勢加上可觀的效率，一旦接入到礦井下的網絡交換機，所有的工作就能有次序的進行。憑借著龐大的網絡多媒體業務順利運行，也為下一代的3g移動網絡通信奠定了基礎。

礦井上下都部署一定的無線調度終端，便可將無線wifi終端接入網絡，用統一的管理平臺，對所有的無線有線進行調度，最終實現了對整座礦井無線通信系統的控制。而目前，wifi無線通信系統已經一些煤礦企業成功應用了。

5.小結

在現如今的技術條件下，礦井管理調度系統、行政通信系統的合理應用已經相當成熟，尤其是礦井通信系統的不斷的改進，采用新技術向著高新型、高穩定性的方向發展，給社會帶來了巨大的回報和便利，漸漸的引起了人們對于礦井通信系統廣泛關注，從而吸收到更多的研發資金，使得很多的復雜的功能更全面的新型的礦井無線通信系統得以研發出來。

可是隨著出現礦井無線通信系統的逐漸增多，也需要具備一定的特點，以適應國家隊煤礦企業的管理監控，從而實現真正的一體化管理，將生產、通信、監督、控制、管理相結合。在部署裝置時應該分批次、分次序的安放，以便遇到特殊的緊急情況方便疏散人員，同時還得具備一定的移動性，可以相應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施還未后期的功能變動，以及換上新型系統時更換的便捷。因為多媒體的發現應用，便積極研發視頻、語音、數據三項結合的通信新形勢。

總的來看，礦井無線通信技術獎不斷的改進提高新技術的研發的速度，以滿足煤礦企業對于通信需求。

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