岳城礦定位通信雙融合技術研究

李陽陽

（晉能控股山西科學技術研究院（晉城）技術研究院有限責任公司，山西 晉城 048000）

0 引 言

目前煤礦井下廣播系統、人員定位系統、無線通信系統為獨立運行，無法實現將應急廣播系統、人員定位系統和無線通信系統進行融合，為了解決3 個系統的融合難題，減少井下設備的安裝和維護數量，采用融合分站來實現3 個系統的統一管理，可以在地面調度室利用觸摸屏調度臺同時實現與井下廣播融合對講，可以隨時查看井下人員位置，可以與井下人員進行視頻語音通信，提升煤礦的調度通信技術水平。

1 系統概況

1）岳城煤礦于2008 年建設安裝了重慶煤科院生產的KJ251 型人員定位系統，一直運行至今，期間未對系統進行過任何升級改造。隨著礦井信息化建設的飛速發展和礦井安全管理要求越來越高，上級部門對人員定位系統的功能提出了更高的要求，岳城煤礦現有系統功能已經無法滿足使用需求。系統在使用過程中存在著定位不準確、無雙向通信功能、無求救報警功能，系統標識卡失效率高、維護成本大等問題，不符合國家煤礦安全規程及相關規定要求。

2）岳城煤礦原有無線通信系統基于3G 移動通信技術，由武漢七環公司建設安裝，現隨著4G 移動通信技術的發展和應用，3G 基站、手機已經無法持續供應，隨著現有設備的老化和損壞，造成現有無線通信系統已經癱瘓，無法繼續使用。

3）岳城煤礦現有應急廣播系統為南京北路公司的KTK113 礦用數字應急廣播系統，目前廣播系統為獨立運行。

2 系統架構

系統主要由地面核心平臺、傳輸平臺、井下通信定位融合覆蓋三部分組成。

地面核心平臺融合：在觸摸屏調度臺上實現有線調度電話撥打、無線通信調度、應急廣播功能、人員定位數據查看。同時人員定位數據采用獨立服務器存儲和進行管理，可為觸摸屏調度臺融合、安全監控系統融合提供數據共享和接口開發。調度臺具備分區域調度功能，將廣播、固話、手機集成在一個調度頁面，實現一鍵群呼、一鍵全呼，一鍵式應急救援指揮，提升調度效率，并且支持調度臺與手機進行視頻通話。

圖1 定位通信雙融合系統架構圖

傳輸平臺融合：岳城煤礦已經建成井下萬兆工業以太環網，本次項目可充分利用原有工業以太環網進行傳輸設計，節省礦方投資建設成本，同時實現一網傳輸，有利于設備復用和后期運維管理。所采用的礦用本安型無線基站具有3 個千兆光口可接入到萬兆環網交換機的千兆接口，通過級聯方式覆蓋到主要巷道，同時第3 個千兆光口可以樹狀網絡結構提供網絡分支；礦用本安型無線基站具有3 個百兆光電接口，每間隔600～700 m 距離覆蓋井下主要巷道，可接入各類自動化系統、攝像儀、廣播、礦壓監測、頂板監測等各種系統。

井下通信定位雙融合覆蓋：井下分別安裝一體化礦用本安型無線基站，同時具備4G 無線通信及人員精確定位功能，安裝在岳城煤礦主要行人大巷，實現4G 信號及精確定位信號的融合覆蓋。針對其他分支巷道，安裝精確定位分站，只實現人員定位信號的補盲覆蓋，實現定位的全礦井覆蓋。一體化礦用本安型無線基站同時具備以太網光電接口，可支持將礦方原有廣播系統進行就近融合接入，方便岳城煤礦后期廣播系統擴容。

3 系統的實施

1）系統設備的組成。本系統由IP 語音交換機、綜合接入網EPC、網管/錄音服務器系統、觸摸屏調度臺、地面網絡交換機、數據庫服務器、礦用本安型無線基站、礦用本安型傳輸分站、礦用本安型讀卡分站、定位卡等組成。

2）地面控制中心實施。有效利用岳城煤礦原有人員定位系統的2 臺服務器，本次新增1 臺服務器，系統共配置3 臺服務器，2 臺實現系統軟件的雙機熱備，切換時間不大于5min，1 臺實現系統數據的WEB 訪問。

配置系統軟件1 套，數據庫軟件1 套，雙機熱備軟件1 套，WEB 發布軟件1 套，聯網上傳軟件1 套。

配置4G 核心語音交換機、綜合業務平臺EPC、基帶處理單元BBU、RRU 地面大功率基站、觸摸屏調度臺、錄音/網管服務器等設備。

在觸摸屏調度臺上安裝人性化圖形界面操控軟件，實現地面通信和定位的融合功能。在地面培訓樓和聯建樓新增1 臺基帶處理單元BBU 和2 套RRU地面大功率基站實現地面4G 無線網絡全覆蓋。

圖3 地面控制中心

3）融合調度平臺的布置實施。觸摸屏調度臺定位通信融合軟件上有線調度電話撥打、無線通信調度、應急廣播呼叫、人員定位數據查看。同時人員定位數據采用獨立服務器存儲和進行管理，可為觸摸屏調度臺融合、安全監控系統融合提供數據共享和接口開發。調度臺具備分區域調度功能，將廣播、固話、手機集成在一個調度頁面，實現一鍵群呼、一鍵全呼，一鍵式應急救援指揮，提升調度效率，并且支持調度臺與手機進行視頻通話。

4）井下定位通信雙融合設備的布置實施。井下需在主斜井井口、硐室、變電所、水泵房及主要巷道安裝礦用本安型無線基站20 臺（實現大巷的4G 信號覆蓋及精確定位信號覆蓋）、定位傳輸分站10 臺、定位讀卡分站50 臺，礦用本安型區域定位器60 臺。其中礦用本安型區域定位器根據岳城煤礦井下不同位置的精確或區域定位要求，分別配置在無線基站、傳輸分站、讀卡分站上實現精確定位；配置40 部礦用本安型手機實現井上、下4G 無線通信；配置標識卡搜索儀1 臺，具有搜卡功能，數據導入導出功能，作為臨時檢查使用。

圖4 井下定位通信雙融合

4 系統的應用效果

通過在岳城礦進行定位通信雙融合項目的實施，通過運行測試，達到以下指標：

1）人員定位系統采用TOF 精確定位技術，定位精度誤差5 m，實現礦井目標位置跟蹤，行人巷道定位，主要峒室及聯絡巷區域定位。系統具備報警求助、預警救援、考勤統計、脫崗告警、超員告警、超時告警、欠壓告警、區域禁入、歷史數據記錄查詢、統計分析、井口檢卡、井口LED 屏顯示、尋呼、緊急呼叫等各項功能。

2）本次選用的KT162-F4 礦用本安型無線基站支持3 個千兆以太環網接口、4G 信號覆蓋、精確定位信號覆蓋等功能，設備為礦用本質安全型設備。無線基站提供2 個以太網光口及1 個百兆電口實現煤礦井下多數據接入點建設，為礦井其他系統提供標準的以太網接口，實現井下系統的共傳輸。

3）地面選型配置的BL-8000B 語音交換機具有8 個E1 接口，支持SIP、PRI 協議，能夠通過E1 接口支持與礦方現有調度機、程控交換機進行對接。岳城煤礦廣播為南京北路KTK113 數字廣播系統，支持SIP 協議，在地面通過標準工業以太網接口實現地面互聯互通，在調度臺可呼叫井下廣播。

4）本次配置選型的KT162-S2 4G 無線通信系統具有調度功能，支持語音通話、視頻通話，采用VOLTE 技術保障井下語音及視頻通話質量，整套系統（包含核心網、基站、手機終端）支持VOLTE 高清音視頻通話。

5 結 語

定位通信雙融合采取的是煤礦井下應急廣播系統、無線通信系統和人員定位系統進行融合的應用，真正實現煤礦地面與井下各區域、地點的語音視頻對講，以及井下各地點之間的局部對講；與礦上有線、無線調度對接，實現一體化調度通信，在煤礦井下發生緊急情況時，通過精確定位能夠第一時間通過應急廣播和無線通信組織和疏導井下作業人員安全撤離，避免和降低人員傷亡及財產損失。