|
井下无线调度通信系统在矿井中的应用分析
刘爱华 肖秀顺
（兖矿集团鲍店煤矿通讯电算中心）
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
本文所论述的井下无线调度通信系统是以无线市话PHS系统为技术核心的通信系统，来源于国家公众移动电信网络中广泛应用的技术与设备，并按照煤矿安全技术标准做了安全技术处理，移植、延伸到煤矿地井下，从而建立同时服务于地面、井下的个人无线移动通讯系统的煤矿井下无线信息网络服务平台。 1 无线通信系统的特点及技术优势 作为煤炭企业安全生产的重要保证，传统煤矿井下无线调度通信系统已不能满足煤炭企业信息化发展的要求。传统无线调度通信系统的设计制造是基于专门服务于井下工作地点、特殊行业的专用无线通信。由于用户群落少（相对公众通信需求数量而言，煤矿专用通信的需求量根本微不足道），其新设备、新技术的采用大大落后于公众无线通信的发展，至今仍在20世纪70年代无线通信技术水平上徘徊。经过煤矿安全技术改造后的无线市话PHS系统（亦称小灵通系统）可以使现代公众无线通信设备应用到井下通信中，大大提高了井下无线通信的水平，加快了井下通讯发展的步伐，提高了服务的水平与档次。无线通信系统的技术内核是目前电信公网中成熟先进的技术，其逻辑接口、系统标准、乃至主要结构与无线市话PHS系统相同，设备兼容。与传统井下无线通信设备相比，具有明显技术优势： (1)能够搭载在现代公众无线通信的高技术平台上，大大提高井下无线通信装备的技术与水平。使井下无线通信装备能同步于地面现代无线通信技术发展的步伐。 (2)有线通信与无线通信合二为一，系统无缝衔接，用户可以在有线系统上实现对所有无线用户的调度功能，所有无线调度性能与有线系统一致，并能实现矿区移动通信网与公众移动通信网的汇接联网，实现了矿区移动用户、固定用户的统一调度和指挥。 (3)由于纳入无线通信设备主流系统，使得系统中各种设备比传统煤矿井下无线通信系统有高的多的可靠性，性能价格比。井下的个人通讯终端与地面公众无线通讯个人终端（手机）有同样使用方式、系统功能、外貌结构、体积重量，大大提高了传统井下无线能讯个人终端的面貌。 (4)由于网络系统设计的统一，地面无线通信与井下无线通信相互一致，个人终端可以自由漫游于地面、井下，如果需要可方便接入公众通讯网。 (5)支持高密度话务，适合各种场所的覆盖要求 (6)大小功率基站混合组网（40mW、10mW） (7)以长远发展为目标,网络建设初期就考虑话务的因素 (8)小功率基站（10mW）远端供电 2 无线调度通信系统的系统组成 一个典型的无线调度通信系统所包含的网络单元如下图所示，（以KT30ä系统为例）包括局端接入设备（ZF-2000），基站控制器（KTW21），基站（KTW22）等网元，所有网元都符合煤矿的环境要求，系统电源需要48 V直流，2000W功率。 KT30ä无线市话系统典型网络结构：
2.1 局端接入设备（ZF-2000）KT30ä系统通过局端设备(ZF-2000)，将中心交换机(PBX)的信号传递到远端服务区。 该交换机为有线/无线综合智能数字调度交换系统，可实现有线及无线终端的调度功能。 该交换机采用模块化结构设计、逐级分布式控制体系，系统容量和业务功能可根据用户需求灵活配置。在扩容时只需要增加相应的模块或板件即可完成扩容，具有多种数字、模拟中继接口，通过E1与基站控制器建立数字通信链路。 2.2 基站控制器（KTW21） 基站控制器用来控制和管理基站，并通过连接线对基站进行馈电，基站控制器通过E1口光纤实现长距离传输连接到地面调度交换机。 基站控制器(KTW21)控制着各基站在服务区的电源分配和话音路径的集线处理。每个KTW21可控制16个独立的KTW22，本次的KTW21控制30个基站，然后由每个KTW23在用户端与操作端之间传递通信信息。 2.3 基站(KTW22) 基站主要完成PHS协议与ISDN协议之间的协议转换，它是从用户到网络以及从网络到用户之间的通信传输站。KTW22基站通过和基站控制器连接的双绞线传输线获得远供馈电。根据不同的使用环境，可配置不同增益值及方向的天线。 基站(KTW22)可安装在室内或室外，由于具有动态信道分配的功能，KT30ä系统无论何时都可通过增加KTW22的数目来实现扩容，而无须涉及复杂的频率规划，基站控制器与基站距离可达3.5公里，并在工程实施中，根据需要提供现场规定的支架和防盗要求，同时本基站为防爆基站。 2.4 用户单元 KT30ä系统安装时，可选择有限的移动性，用户单元既可以是固定的，也可以是移动用户。 (1)、手机(KTW23)：KT30ä系统的无线手机为用户提供一系列的移动服务功能，在 KTW21服务区覆盖范围内，用户可以在移动过程中持续呼叫。 (2)、固定用户单元(ZF-2000)：采用无线传输链路与标准的有线电话接口相连，如普通电话机、传真机、调制解调器等。 3 无线调度通信系统的具体应用 以兖矿集团鲍店煤矿作为应用实例，在实际应用中，井下无线调度通信系统要保证覆盖煤矿井下巷道及部分矿区，确保行政大楼、部分地面生产设备间、生产设备的操作间、设备检修维护运行区域、煤矿井下工作面、巷道硐室等场所都能正常使用。如果有系统未能覆盖到的区域，可以考虑日后进行系统优化。根据以上的建网要求和覆盖区域的地理分布，以KT30ä系统为例，需要的系统设备为1套局端接入设备（ZF-2000），2个基站控制器（2个KTW21）， 30个小功率基站（40mW-KTW22），主要覆盖矿区，并可根据以后工作需要系统扩展数据功能和用户扩容。 3.1 设备安装分布位置： (1)无线基站：均为防雷基站，并采用远方供电。基站采用控制线与主机相连，频率符合国家要求，分布图如下：
射频规划采用分区覆盖、室外小功率基站组网的方式，保证覆盖需要区域并满足话务量不同密度分布的要求，覆盖优先级别如下图：
(2)无线调度交换机：安装在地面，基站控制器、基站安装在井下。 (3) 基站控制器：一般安装在洞室中，采用交流127V电源供电。通过4根4×2的多芯电缆连接到基站，另一端通过光纤连接到地面，与无线调度交换机相连。 (4)基站一般安装在巷道中，通过挂钩悬挂在巷道壁上，基站天线则通过天线架固定在巷道上方，安装时需保持与顶部的距离，以利于无线电波的传播。基站天线一般采用定向天线，但在岔路口（包括十字路口）可采用全向天线，以利于各个方向的通信。 (5)手机随身携带，由于功耗较低，其内部电池可使用较长时间，一般15天以上充电一次，充电应在地面进行。 3.2 鲍店煤矿无线调度通信系统网络结构图： 3.3 网管系统设计： 采用基于TCP/IP的SNMP协议和Client/Server开放式体系结构的网管系统，所有网元包括RT、KTW21、KTW22使用一套统一的网管平台，全面实现对KT30ä系统的操作和维护工作。另外，还可与本地网管中心实现对接，并能提供Q3协议接口。KT30网管系统采用模块化结构进行组织和设计，网管计算机、本地的局端设备通过HUB,ETHERNET连接。 3.4 使用： (1)内部通话：网内手机用户和固定用户在基站覆盖范围内，实现内部通话 (2)出中继：手机或固定调度电话可呼叫外线电话，实现相互通话。 (3)入中继：外线电话可通过调度人工或通过电脑话务员自动呼叫手机或固定调度电话，实现相互通话。 (4)调度功能：利用调度台（电脑调度台或键盘调度台）能实现对无线手机用户、固定用户的组呼、群、强拆、强入、会议等调度功能。 4 结语 总之，无线调度通信系统建立后，服务区内的有线与无线通信系统、地面与井下通信系统形成完美地结合，个人终端可以自由漫游于地面、井下，还可方便接入公众通讯网，满足有线、无线、话音和数据的多方通信需求。由于纳入无线通信设备主流系统，使井下无线通信装备能同步于地面现代无线通信技术发展的步伐，使得系统中各种设备比传统煤矿井下无线通信系统有高的多的可靠性和性能价格比。无线调度系统除具备移动通信的基本功能以外，还具有人员定位与考勤功能。系统将PHS移动通信系统和井下RFID人员跟踪定位技术的综合运用为一体，通过PHS系统融合人员跟踪定位管理系统，实现煤矿井下作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现人性化、信息化和高度自动化，实现数字矿山的目标。基于以上分析，无线调度通信在矿井信息化过程中将发挥更大作用，并获得更加广泛的应用。
第一作者简介：刘爱华（女）1974年12月出生，1998年7月毕业于山东工业大学自动化系，学士学位，工程师。现为兖矿集团公司鲍店煤矿通讯电算中心工程师。联系电话：0537-5922035 通信地址：山东邹城市兖矿集团鲍店煤矿通讯电算中心 邮编：273513 |
