3G無線通信系統應用研究

郭坤

摘 要：3G無線通信系統應用到煤礦井下是一種新的解決礦井無線通訊方案，其主要是發展一種低成本的無線網絡，在煤礦有較好的發展前景。井下通訊系統是煤礦安全防護及生產調度必不可少的設施，由于井下環境差，巷道分布多，干擾信號源多，對無線的發展障礙多，但隨著技術發展，近年泄漏技術、小靈通術、無線對講技術及3G技術相繼用于煤礦井下。

關鍵詞：3G ?無線通信系統 ? 礦井通信

中圖分類號：TN929 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0051-01

針對小靈通于2011年底退網后面臨的技術、設備維護缺失的情況，近幾年雖然出現了部分可替代的無線移動通訊，但通訊網絡的質量和信息應用一直滯后于其他行業，為了切實發揮第三代移動通信對我國國民經濟和社會發展的促進作用，為煤礦安全生產提供新的通信手段，開展3G無線通信系統的研究和應用勢在必行。

1 目前煤礦井下無線通訊主

1.1 井下無線通訊與急救系統

主要作為緊急救災時及時通知人員撤離的救災設備，由于受巖層穿透因地質結構不同而有遠近，達到的效果不同，因此，各煤礦企業推廣使用較少。

1.2 礦井泄漏通訊系統

對講機通過基地臺和泄漏電纜傳輸，實施一對N的通話功能。由于受通訊信道和泄漏電纜長度的限制，目前以大巷電機車的調度為主，不能將其作為覆蓋全礦井的無線通訊系統進行推廣。

1.3 礦井多功能無線通信系統

現有礦井內的多功能無線通信系統主要分為兩個類型，一種是采用CDMA技術，另一種是采用基于城市無線PHS（小靈通）技術。該類型多功能無線通信系統針對礦區井下作業環境和安全生產要求，對有線電話用戶、無線電話用戶混合組網、統一編號，實現礦區移動用戶、固定用戶的統一調度和指揮，并實現礦區移動通信網與公眾移動通信網的匯接聯網。

在2005年我國誕生了第一套礦井無線通訊系統（礦井小靈通），目前很多大中礦井都建設了小靈通無線調度通信系統，對于加強煤礦安全生產管理，消除事故隱患起到了積極作用。在2009年1月我國3G牌照正式發放后，工信部明確要求，所有1900～1920 MHz頻段無線接入系統應在2011年底前完成清頻退網工作，以確保不對1880～1900 MHz頻段TD-SCDMA系統產生有害干擾。這意味著，很多礦井中目前使用的小靈通無線調度通信系統將伴隨著小靈通（PHS）無線市話網絡的整體退網在一年后停止使用。

2 3G無線通信系統應用背景

隨著國家發展3G移動通訊的需要，小靈通所占用的無線頻段已讓位給TD-SCDMA移動通信，按國家相關部門規定關于完成小靈通的清頻退網工作。目前小靈通核心技術制造商UT斯達康和中興通訊已停止生產小靈通相關設備，礦用小靈通設備供貨存在很大問題;并且到小靈通無線頻段的收回，使用小靈通也存在非法使用無線頻段的政策層面問題。由此可見，3G無線通信系統的研究與應用勢在必行。

3 3G無線通信系統目標與實施原則

煤礦井下3G無線移動寬帶網絡包括地面部分和井下兩個部分。地面局端設備采用了高性能的綜合接入控制器（EIAC）、它可以實現“小靈通”系統的語音通話交換功能，還可以實現調度電話功能。公網交換機（PBX）可以通過N0.7與EIAC相連，實現本系統與固定電話網的互通，井下無線基站控制箱通過2芯礦用通信光纜傳輸后與EIAC相連。井下無線基站通過2芯礦用通信電纜（U口）與礦用無線基站控制箱相連。礦用“小靈通”與基站之間采用基于RCR STD-28標準的無線鏈路。

系統夠架呈樹形結構，EIAC為一級目錄，可接入多臺地面和井下多臺基站。

在礦井主要工作場所，有針對性安裝無線基站。根據地形可采用定向天線（或泄露天線），全數字式系統：音質好、保密、安全、可靠。合理配置無線移動手機和簡易定位器，做到井下主要場所的無線信號的基本覆蓋。利用該無線移動通信系統研制推廣煤礦井下人員定位管理系統。具有小靈通基本通話功能基礎上，還具有調度系統功能。系統可以提供強大的排隊、調度、會議功能;實現廣播、調度緊急呼叫分機;調度群呼、組呼;強插、強拆;呼叫轉接、保留、切換、代答等功能。結合老區礦井的實際情況，研究基站布放的合理地點，以及信號覆蓋的合理范圍。

該系統建成后，除了為煤礦井下生產調度提供清晰可靠的通話業務外，還可以實現以下功能。

（1）解決井下動態視頻的傳送。利用無線移動寬帶通信網絡的強大平臺，結合3G手機的功能，解決井下動態視頻圖像的實時傳送，為安全生產調度提供實時的現場動態圖像。

（2）解決井下動態人員定位。利用無線移動寬帶通信網絡的定位功能，開發用于煤礦應用的人員定位系統，為緊急情況下的人員救護提供準確可靠的動態人員信息。

（3）解決瓦斯的實時報警。利用無線移動寬帶通信網絡的多媒體功能，開發用于煤礦瓦斯監測的實時報警及圖像傳送。

（4）解決井下無線集群通信。利用無線移動寬帶網絡結合3G手機，解決井下無線集群通信。

4 3G無線通信系統效益分析

煤礦井下3G無線通信系統必將為全國煤炭行業乃至其他井下作業的非煤礦山行業的建設推廣創造良好條件，為井下無線通信業務的開展開辟新天地。該項目只需在井下部署一套基站，即可實現無線語音、人員定位、語音廣播等系統功能，省去了部署人員定位基站、語音廣播等基站的硬件投入，一個煤礦以60個基站計算，可直接節約硬件成本200余萬，在全國2萬多家30萬噸以上的煤礦推廣，可直接節約投資500億。該項目的不單單解決了語音通信問題，更關鍵的是它在井下建設了一條無線高速公路，在此基礎上可開展物聯網建設，進行人員定位建設、無線視頻建設、井下設備點檢、井下車輛控制、井下自動化信息傳遞、井下辦公等業務，實現信息化的集成，其隱形效益單礦在500萬以上，在煤炭行業推廣開來可產生上千億的間接效益，并且可以在其他非煤礦井進行推廣。該項目的建設，不但可以節省投資，實現信息集成，加強作業人員的協作，而且會對推動兩化進程，加快井下物聯網的建設，進而對實現工業化與信息化的兩化融合產生深遠意義。

參考文獻

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