基于TD—LTE技術的礦山移動互聯系統的應用與解析

白立化

摘要：在目前合國家推行煤礦企業“兩化融合”政策的大環境下，文章結合煤礦信息化建設的實際需求，通過研究以TD-LTE技術為基礎的礦山移動互聯系統的系統組成、系統功能及系統特點等，將TD-LTE通信技術有效整合進煤礦信息管理系統，大大提升了系統的效率和安全生平水平，實現了IPv6在礦山系統的應用實踐。整體系統優勢體現在：高業務帶寬、小型化的網絡設備結構、多種融合業務以及設備的本安型特性。

關鍵詞：無線通信技術；TD-LTE技術；礦山移動互聯系統；系統功能；系統組成；系統特點

基于TD-LTE技術的礦山移動互聯系統是以TD-LTE技術為基礎，研究開發的一種適應煤礦生產環境的煤礦寬帶無線專網系統以及業務應用系統。TD-LTE技術是我國具有知識產權的先進移動通信技術，是3G的長期演進。本系統的目標是以先進的技術促進信息化發展，系統的研究不僅推動了我國煤礦信息化等工業領域相關技術的應用與發展，也將切實縮小我國煤炭行業與發達國家之間的信息化技術差距，從而加快運用信息技術改造提升傳統產業的步伐，通過信息化和工業化的高層次的深度結合，以信息化帶動工業化、以工業化促進信息化，促進煤炭行業兩化融合的發展應用。

1.系統組成

本系統包含基于TD-LTE技術，包含適合煤炭行業應用的系統設備和多種類型終端，包括語音終端、數據傳輸終端、視頻終端以及交流平臺，廣泛應用于國內煤礦和露天煤礦，可實時監控、指導煤礦作業與安全生產，實現實施在線檢測與遠程控制管理，在節省大量人力的同時，提升煤礦現場安全生產作業水平，從而提高煤礦的安全生產效率。

系統整體網絡結構分為井上和井下2個部分，井下部分的本安型4G基站直接連接到光纖環網。在某些不便于鋪設光纖的區域，基站之間可以實現最大6級的級聯。

2.系統主要功能

2.1基于4G網絡構建完善的企業信息化和工業生產管理網絡

構建現行煤礦企業地面信息網絡（企業局域、廣域網）與移動網絡之間數據交互安全的系統，提升煤礦企業地面信息網絡的可靠性和安全性，保證現有煤礦井下監測、管理移動網絡系統數據接入的安全性。

2.2建立安全生產數據中心，實現數據的分級共享和監測

在IP網絡上整合井下監控系統的數據資源，建立基于移動網絡的數據傳輸機制和調度指揮系統，形成井下監控系統數據的共享數據資源平臺和調度指揮資源平臺。將生產數據與調度數據關聯，調度臺通過輸入生產數據的類型，相關調度干系人自動排列顯示。

2.3基于4G移動互聯辦公系統

基于4G無線通信網絡系統，開發移動互聯辦公系統，旨在實現無論是在礦區還是在遠離礦區的異地，使用礦用4G手機，可以隨時隨地掌握煤礦各種生產數據和安全信息，從而對煤礦安全生產進行遠程監控指揮，實現隨時隨地移動辦公，應用4G移動終端隨時隨地遠程監測煤礦生產現場實時信息，為管理人員提供快速的生產信息通道，為4G在煤礦安全生產和通信技術發展提供技術依據，提高了煤炭通信系統的實時性可靠性。

2.4傳感網絡4G接入網關

煤礦井下的傳感器數量眾多，種類各異且分布廣泛，無論是從成本還是通信網絡的覆蓋，或者是移動通信網絡基站的終端接入能力來看，對所有傳感器/執行器實現直接4G的接入代價很高，難以實現。井下短距離多跳的無線傳感器網絡和各種工業現場總線有非常廣泛的應用，實現這些異構網絡通過TD-LTE對主干網的接入是一種可行的方式。本項目研制基于TD-LTE的通用網關，實現現場各傳感器網絡對TD網絡的接入，支持RS485，CAN，ZIGBEE和WirelessHART等。

2.5基于4G無線/有線一體化調度通信系統

通信系統是“智能礦山”實現的重要保障手段，無線/有線一體化調度通信已經成為今后的發展趨勢，提出的是一種集井下移動通訊、視頻監控、人員定位、應急救援通信、工業以太環網、無線/有線一體化調度通信的六網合一的系統。系統采用模塊化設計方便用戶對各子系統的選擇與擴展，六網合一使系統的整體造價、設備線纜安裝架設工程量、維護量大幅縮減，系統的擴展性大幅增強。基于VoIP通信技術的優勢，系統還具備應急通信的功能，系統支持多環多路由網絡冗余，系統中任意一點的分站、光纜等設備發生故障或遇災害損壞時，系統具有即時重構自愈功能，故障不影響系統的正常工作。

2.6物流綜合信息平臺的研究開發

利用RFID，傳感器技術改造物流系統末端網絡，為集團建成一個高效率的基于物聯網的新型物流信息系統平臺，使企業決策層可以隨時了解企業內部經營和管理狀況，實現實時監控與決策，提高企業運營效率，帶來綜合經濟效益的提高。

3.系統主要特點

基于TD-LTE礦山移動互聯系統采用目前國家具自主知識產權的4G技術TD-LTE，以“迅速、準確、可靠、方便”為目標，實現煤礦管理人員隨時隨地、實時有效掌握企業“產、運、銷、安全”等信息，將礦區安全生產提升到一個新的高度。

3.1高業務帶寬

TD-LTE系統的上行傳輸速率50Mbps，下行傳輸速率100Mbps，而礦山生產數據以上傳為主，本系統針對此需求，所基于的4G技術TD-LTE充分滿足礦山業務的上行高帶寬數據傳輸需求。

3.2小型化的網絡設備結構

系統在基于礦山領域的業務需求和特點上，將公網TDLTE系統中的很多個通信網元集成到一個小型化的電信級平臺中，使設備具高集成度，體積小，重量輕。在礦山運作環境下，運輸、安裝、維護更加方便。

3.3多種融合業務

基于TD-LTE礦山移動互聯系統融合多種業務，具有豐富的應用：（1）語音業務、短消息業務、分組業務、可視電話等增強業務。（2）視頻調度功能、語音調度功能、調度會議、組呼、錄音、監聽等功能。（3）支持專網內移動電話的互通，支持專網內移動電話與固定電話的互通，支持專網與公網的互通。（4）支持寬帶數據的接入，可搭載人員定位、高清圖像、環境監測等數據的傳送。（5）提供開放的接口，支持與行業企業現存管理系統互通，支持與移動互聯業務應用互通。

4.結論

移動與固定應用產業的結合將是煤礦安全生產管理未來的發展趨勢，也將成未來我國的煤炭企業實力提升的巨大機遇。如語音通信、無線調度、視頻監控、移動無線環境監測監控、礦井設備監控、生產自動控制、生成數據遠程采集、煤礦移動生產辦公等領域。但是上述這些技術由于沒有較好的通信承載平臺，目前在煤礦的應用都是分散的，每項應用的開展都是獨立的，這給煤礦通信系統的建設、維護和運營帶來諸多的不便。高帶寬、支持語音、數據和圖像多媒體業務的第4代4G移動通信系統是當前無線移動通信系統應用和發展的主流。如果以4G的主流技術TD-LTE作為承載平臺，將上述離散的技術或應用進行高度的集成，形成一個面向智能化礦山安全生產管理的寬帶多媒體無線傳輸系統，則可以預計，必定會給煤礦安全生產信息化建設提供有力的支持。endprint