露天礦山無線專網系統設計

石立巖，嚴 銘

（江西銅業集團有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

1 引言

鐵城門山銅礦地處江西九江市城門鄉，礦區地形復雜，由于采礦剝離作業不斷推進，目前使用2G公網承載卡調數據，無法有效覆蓋采礦區；網絡帶寬窄，不能傳輸寬帶數據，各系統獨立組網，無法進行可視化調度；模擬對講有串音現象，通話體驗接收不連續。江西城門山銅礦擬建打造一張寬帶無線通信網絡［1]。

2 系統設計

無線專網系統由核心網、網絡平臺、拉遠基站［2]、固定基站、移動基站、集群終端［3]、CPE終端、卡調系統［4]、語音集群等幾部分組成。在礦辦公樓機房統一管理eSCN核心網設備、網管服務器、生產調度系統、異系統網管等網絡設備，調度礦區［3]。無線專網系統架構如圖1所示。

3 系統建設范圍

3.1 覆蓋規劃仿真

網絡要求覆蓋整個采坑、排土、卸礦、選礦等工序區域，采用4T4R鏈路［5]進行仿真，仿真結果覆蓋如圖2所示。

圖1 線專網系統架構

圖2 仿真覆蓋圖

3.2 站點規劃結果

共計使用1個固定站+3個拉遠站+1個移動站，實現露天采礦場、選礦廠的覆蓋及盲點的覆蓋。其中固定站在中心+120m處，對采坑和排土場進行覆蓋；采坑拉遠對采礦區進行覆蓋增強；排土場拉遠對排土區進行覆蓋增強；選礦廠拉遠對選礦區進行覆蓋增強。站點參考位置如表1所示。基站建設位置及直線距離如圖3所示。

圖3 基站建設位置及直線距離示意圖

表1 各站點參考位置

4 建設技術

4.1 基站選址與安裝

固定基站站點塔型為30m一體化塔房，鐵塔上安裝3根支臂后安裝天線和設備，天線采用4T4R定向天線；選礦廠拉遠基站的高度為15m，在選礦廠區域8m高小樓，樓房頂部安裝9m自立式抱桿后安裝天線和設備；排土場拉遠基站高度35m，根據現場地質條件，在排土場后山中間處新建鐵塔，在新站址建設24m地面拉線塔+單艙室外機柜；采坑拉遠基站高度25m，該區域在采坑邊緣，新建30m快裝塔+單艙室外機柜。

4.2 傳輸、供電建設

固定基站作為1個傳輸節點，選礦廠拉遠基站、排土場拉遠基站、采坑拉遠基站通過12芯光纜接入固定站機房傳輸設備，然后通過24芯光纜將固定站數據傳輸至采場調度樓，光纖架設建議采用架空敷設［6]。

基站電力提供直流48V，頻段為1785～1805MHz。固定基站和選礦廠拉遠基站采用市電；排土場拉遠基站從附近水泵房處架空引電；采坑拉遠基站旁安裝一個變壓器，架空引電。

5 未來 5年無線專網可擴展性

5.1 采礦區未來5年變化對信號的影響

2019年采坑深度為-106m，隨著采礦的繼續，采坑越來越深，2020年采坑深為-118m，1年下1個臺階12m，3年后采坑深-142m到-154m。排土場目前高度為30至120m之間，未來5年內會繼續橫向拓展，同時升高30m。當4G信號覆蓋較弱時，可通過下壓對應天線下傾角和抬高對應天線下傾角方式調整覆蓋信號。

5.2 面向5G的演進規劃

當前城門山銅礦首先采用的是大范圍區域數據連接，場景上對網絡的要求已經滿足，但從發展角度看，4G LTE會繼續朝5G演進，會是5G的重要組成部分。基于當前評估及歷史2G升級3G，3G升級4G經驗，城門山銅礦無線專網系統也可以通過如下三種方式進行演進擴展：

（1）BBU演進［7]：通過插入新的5G基帶板，通過軟件升級，面向5G演進。

（2）射頻RRU演進：遵照5G商用演進節奏，增加新射頻單板，通過軟件升級向5G演進。

（3）核心網演進：核心網支持通過軟件升級，實現面向5G演進。

6 結語

城門山銅礦智能化礦山建設充分考慮礦山物聯網通訊平臺的系統設計，根據露天礦山地質條件構建了一套無線專網系統，使寬帶無線專用網絡與現有的無線語音集群調度系統、有線網絡深度融合，實現可視化指揮調度、視頻監控、卡調業務承載、生產輔助集控等功能，并同步規劃未來5G網絡的演進擴展，在實際生產中有具有重要意義。