基于4G的礦用一體化通信系統(tǒng)研究

鄭小磊

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，目前我國各個領(lǐng)域都在朝向信息化、一體化、便捷化方向發(fā)展，但不可否認(rèn)在某些領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在帶來機遇的同時又帶來了挑戰(zhàn)。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的普及給井下通訊發(fā)展帶來前景，但同時也存在一些信息覆蓋率低、信息傳播受阻等不可忽視的問題，對此問題創(chuàng)設(shè)出基于4G之上的礦用一體化通信系統(tǒng)，本文通過介紹其設(shè)計原理、功能、關(guān)鍵技術(shù)及檢測等相關(guān)信息，希望能夠促進(jìn)我國礦井通信的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦;通信系統(tǒng);礦用一體化;系統(tǒng)檢測;核心技術(shù)

引言：煤礦開發(fā)因其工程龐大、人員需求大且存在一定安全隱患，因此利用無線通信來及時地進(jìn)行人員搜索定位、廣播對講及系統(tǒng)管理至關(guān)重要。但不可否認(rèn)的是，我國目前礦井通信系統(tǒng)在人員搜索定位、抗故障及意外抵抗能力、無線覆蓋面積等相關(guān)系統(tǒng)管理能力尚未達(dá)標(biāo)，因此針對存在的一系列漏洞和隱患，充分利用4G通訊技術(shù)建立成熟合理的一體化通信系統(tǒng)迫在眉睫。

一、一體化設(shè)計與系統(tǒng)功能

1.設(shè)計原理

本系統(tǒng)旨在解決現(xiàn)有通信技術(shù)中存在的問題，根據(jù)地下煤礦的路線結(jié)構(gòu)特點，基于4G的礦用一體化通信系統(tǒng)，其主要包括管控系統(tǒng)、無線通訊連接系統(tǒng)和以太網(wǎng)絡(luò)，能夠全面的、高效的、準(zhǔn)確的實現(xiàn)礦井WiFi覆蓋，通過無線快速準(zhǔn)確的進(jìn)行人員搜索定位，快速的進(jìn)行信息傳播，抗故障能力和系統(tǒng)整體管理能力增強，在設(shè)計方案當(dāng)中，管控系統(tǒng)設(shè)計一般位于礦井上部管控室中，無線通訊連接系統(tǒng)則是地面基站和井下本安移動臺等組成，以太網(wǎng)絡(luò)則是由以太網(wǎng)交換機和礦井路線的光纖收發(fā)器建構(gòu)而成，三者合理科學(xué)構(gòu)建通訊網(wǎng)。

2.功能分析

2.1無線通信調(diào)節(jié)功能

一體化設(shè)計后的通信功能最大的體現(xiàn)在于能夠使無線的調(diào)度功能優(yōu)勢擴(kuò)大到最大化。其支持以太網(wǎng)借調(diào)，可以使視音頻的實現(xiàn)、拍照功能更加流暢和方便，與此同時，可以通過收發(fā)短信加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憬菪院挽`活性，最重要的是其可以通過移動通信增強移動通話的流暢性，有利的保證電話的傳入與穿出不受阻礙，是加強移動信息交流的有力保障。

2.2增強人員搜索定位的準(zhǔn)確性

識別并監(jiān)測礦井下人員是該無線通信的一大職責(zé)。事實證明，其的確可以進(jìn)行準(zhǔn)確的人員定位功能，當(dāng)?shù)V井中出現(xiàn)一些故障或意外事故時，便可以通過移動通信進(jìn)行及時定位，更加快捷準(zhǔn)確的進(jìn)行設(shè)備檢測和事故分析，能夠更好的進(jìn)行后期工程的進(jìn)行。

2.3廣播功能

通過該系統(tǒng)可以進(jìn)行緊急廣播及對講等業(yè)務(wù)，能夠?qū)ΦV井下的施工人員進(jìn)行及時廣泛的信息傳播，提高時間效率，另外也可以講廣播調(diào)節(jié)成錄音模式，對礦井下進(jìn)行循環(huán)播放。當(dāng)然，其也具備對講的功能，省時省力且及時有效。

二、核心技術(shù)分析

1.無線通信技術(shù)

該系統(tǒng)應(yīng)用最具前景和最具前列的技術(shù)，能夠滿足信息和數(shù)據(jù)的高效傳播和傳輸，而對于已經(jīng)存在的通信技術(shù)，該系統(tǒng)還能夠更多分享其他更多的資源和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，具備實效性、移動性強、包容性高和傳輸廣泛性等特點，支持多種寬帶和其他移動設(shè)備的接入，強有力的實現(xiàn)音視頻、短信收發(fā)、管控監(jiān)測等功能。

2.分布式天線技術(shù)

針對現(xiàn)階段普遍存在著網(wǎng)絡(luò)信息傳播慢、傳播范圍不夠廣泛、信息傳播容易受阻等問題，當(dāng)發(fā)生安全問題或者線路出現(xiàn)故障時其抵抗能力較差的特點，該技術(shù)旨在采用分布式的天線技術(shù)，有效的借助言論通信道路的靈活性和獨特性，充分借用微波、宏波等技術(shù)進(jìn)行輔助工作，因此利用分層式天線技術(shù)能夠增強整體通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化、一體化，提高信息傳播和檢測的靈活性，從而提高礦用一體化通信系統(tǒng)的整體抵抗性。

3.智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)

該系統(tǒng)設(shè)計通過進(jìn)行人員定位、安全隱患等方面的實時檢測以及管控機制的輸入，從而達(dá)到LTE技術(shù)的傳出。因此，智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)的采用不但可以實現(xiàn)各方面通信技術(shù)的自由切換，從而增強了數(shù)據(jù)信息的切換速度，以達(dá)到適應(yīng)通信業(yè)務(wù)和需要的目地，另外本系統(tǒng)中的智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)能夠靈活開啟多層次、多功能的通信技術(shù)，能夠?qū)⒁曇粢曨l、短信收發(fā)、手機拍照能多項功能和需求進(jìn)行和諧融合，促進(jìn)礦井業(yè)務(wù)水平的整體提高和發(fā)展。

三、實驗檢測和分析

為確保和再次格式該設(shè)計方案的可靠度，相關(guān)人員應(yīng)該綜合考慮所設(shè)計的通信系統(tǒng)所發(fā)射數(shù)據(jù)信息的頻率實際情況，其在空曠沒有阻礙的情況下和有障礙物阻隔的情況下傳播的效果及信息接受的靈敏程度是有所差距的，充分綜合路徑干擾等方面的因素，對井下WiFi進(jìn)行檢測，基站點對無線通信所涉及到的最大長度為110mm，井中對于手機等電子設(shè)備的數(shù)據(jù)信息傳播率平均為100kbps。結(jié)論證實，通信系統(tǒng)覆蓋率和所涉及到的范圍和發(fā)射功率是有密切相關(guān)聯(lián)系的，其二者在一定值域之內(nèi)是成反比的。對于數(shù)據(jù)接口進(jìn)行靈敏度與傳輸距離的探索進(jìn)行檢測也是非常必要的，實驗檢測數(shù)據(jù)當(dāng)井下信息傳輸小于400m時，接收靈敏率不小于-90dBm，但當(dāng)井下信息傳輸小于200m時，接收靈敏率則大于-80dBm，通過在此范圍之內(nèi)不斷檢測和實驗，最后檢測出接收移動端靈敏度處于-95dBm，手機等電子設(shè)備的通訊效果最佳。

四、結(jié)束語

本文針對我國礦井事業(yè)中普遍存在著網(wǎng)絡(luò)信息傳播慢、傳播范圍不夠廣泛、信息傳播容易受阻、容易發(fā)生安全問題或者線路出現(xiàn)故障時其抵抗能力較差等問題，進(jìn)而研究了一種基于4G的礦用一體化通信系統(tǒng)以解決存在的棘手問題，更替?zhèn)鹘y(tǒng)落后的通信技術(shù)采用高性能、高水平的無線通信技術(shù)實現(xiàn)，視音視頻、短信收發(fā)、廣播對講多項功能和需求進(jìn)行和諧融合，從而促進(jìn)我國礦井業(yè)務(wù)水平的整體提高。

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