浅谈无线通信系统在矿井中的方案设计及应用

摘　要：近几年煤炭企业频繁发生重特大安全生产事故，因此政府和企业共同将煤矿安全生产的信息化工作提上空前的高度。煤矿企业的调度通信和行政通信系统经过多年建设和发展，虽取得了较大的成效，但是缺乏成熟的井下移动通信解决方案。首先对矿用无线通讯系统做了简要说明，然后给出了无线通讯系统在矿井常用的设计方案，最后对无线通讯系统在矿井的应用和发展前景做出了猜想。

关键词：无线通讯系统　方案设计　系统应用

中图分类号：TN92

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）005-093-02

1 矿用无线通信系统介绍

1.1 系统构成

系统由IP交换机、光纤交换机、矿用环网接入器、矿用DSL接口、矿用基站、矿用本安手机及其它配套设备所组成。

系统按实际使用要求，通过增加或减少基站的数量，改变无线覆盖范围，可实现大区域或小区域的无线通信。

1.2 系统特点

系统可与矿井安全监控系统等共用井下工业以太环网，无需额外建设专用的语音传输线路，可减少线路建设资金的投入；

系统通信设备采用标准TCP/IP协议，具有远程WEB管理功能；

无线速率可达54 M，可实现语音数据图像的综合传输；

可实现井上井下通讯一体化、有线无线一体化、调度通讯行政通讯一体化，用户井上井下漫游；

无线Mesh级联技术，可满足特殊区域的应用；

组网灵活；

覆盖方便；

采用开放的WiFi协议；

无线基站、手机等设备均采用本安型设计；

WIFI单模、WIFI+GSM双模双待等多款手机终端可选；

系统可通过网关设备与调度系统或公共电话网络无缝连接。

2 系统主要功能

2.1 调度功能

单键直呼用户；强接用户；强拆用户；强插用户；用户、中继保留，系统具有电脑话务员功能；会议功能；热线、夜服功能；会议成员随时设定，并且具有掉电保护功能。

2.2 交换机互联功能

无线通信系统具有模拟中继和数字中继两种方式与其它交换机相连的功能。模拟中继标配8路，可根据实际需要通过增加模拟中继板的方式增加模拟中继数量；数字中继16路。数字中继可采用七号信令、中国一号信令或ISDN-PRI信令与其它交换机互联互通。

2.3 井下电话扩展功能

系统内部的调度中继功能单元可直接接IP电话，或者通过将矿用电话网络接入器挂到井下环网上，扩展出本安电话终端。此功能提供了方便、经济的方式来扩容井下电话的容量。

2.4 调度台功能

调度系统是一种特殊的PBX系统，广泛应用于各种生产企业中。除具备一般PBX系统的功能外，调度系统不同于一般PBX系统的地方在于其拥有调度这种类型的用户。调度用户不同于普通用户的地方在于其可以实现一些特殊的呼叫处理以及可以对普通用户和中继进行监控。一个调度用户配置一个调度键盘。本调度系统的调度键盘分为软键盘和硬键盘。

(1)软键盘

主窗口共分为四个区：标题栏，用户键盘区，中继键盘区和功能及状态区，通过此界面实现了配置管理功能和呼叫相关功能。配置管理分为：设置、修改和删除分组，设置用户，设置中继，翻页等功能；呼叫相关功能：强接、强拆、强插、监听、转接、组呼、设定等级、设定权限、设定夜服、会议相关等功能。另外，可以在本软调度系统中检索浏览相关通话记录，并可对录音进行回放。

在线状态：在线状态罗列了和调度有联系的所有线路状况(通话/振铃),以及他们的呼叫类型等有用的信息。

浏览通话记录：通过“呼叫日志”，设定检索条件，点击“检索”即可在表格中查看到搜索结果。

浏览录音记录：通过“录音日志”进入录音查看界面，设置检索条件，进行检索,在表格即可查看搜索结果。同时也可通过FTP把录音文件下载到本地系的临时文件夹中,然后播放。

(2)硬键盘

硬键盘包括以下功能键，分别实现相应的功能：

1)呼叫；2)强接；3)强插；4)强拆；5)监听；6)拨号；7)转接；8)会议；9)夜服。

2.5 用户（手机终端）功能

(1)来电显示：当有电话呼入时，手机会自动显示来话的电话号码，您根据自己的需要，决定是否接听。

(2)呼叫转移业务：目前可开通的呼叫转移业务有：遇忙呼叫前转、无应答呼叫前转、无条件呼叫前转业务。

(3)主叫号码识别限制：主叫用户使用这项业务拒绝将自己的用户信息提供给被叫用户。

(4)呼叫等待：当您正与对方通话，又有第三方打入电话，您可以听到呼入等待音，此时，您可以按键 接听，并可交替与两方用户通话。

(5)三方通话：当您与对方通话，如需另一方参与通话，可在不中断对方通话的情况下拨叫另一方，实现三方共同通话或分别与两方通话。

(6)当仅用于话音通讯时，一个基站下可支持不少于16部手机同时通话。

(7)短信息功能：可实现点对点和地面中心站对所有手机的群发功能。

2.6 在线实时录音功能

系统具有30路以上的在线实时录音功能；可根据用户等级及需求对录音进行查询、删除、回放等操作；所有通过调度终端话务台的用户实现自动录音，其他用户可随意设置录音；录音资料根据需要保持的时间配置相应大小的存储设备。

3 技术方案设计

3.1 矿井无线通信系统的建设目标

(1)充分覆盖煤矿井下区域、井上办公区域、宿舍区域及公共区域，基本形成一个连续覆盖的煤矿网络，用户在基站之间无缝漫游。对于井下巷道拐弯处、巷道上下坡处、障碍物处、机电设备峒室、采掘工作面等特殊区域，考虑设置基站对井下这些有可能产生盲区的区域覆盖，保证井下无线信号完全覆盖以及良好的网络带宽，用户可以根据流量或者用户数平均分布在不同的基站上。

(2)为整个煤矿区域提供稳定可靠的无线网络。这个无线网络支持在基站间无缝漫游等特性。

(3)在保证网络稳定可靠的基础上，采用先进的无线网络技术。支持802.11b/g，802.11a，并考虑今后向802.11n技术的演进。

(4)优秀的网络扩展性，在考虑煤矿信息化建设的综合应用下，可支持人员监测、定位、数据传输等的综合应用。

(5)便捷的网络部署，基站即插即用，统一的网络配置和管理。

(6)安全可控的无线网络。

(7)在建设高性能和高可靠的网络基础上拥有较低的总体成本。

3.2 地面无线覆盖设计

利用先进的无线覆盖技术对煤矿区域进行全面覆盖：地面使用若干个大基站（室外型）安装于煤矿的主工作楼、生活区、洗煤厂等地区，基站配用大增益的全向天线或定向天线。

3.3 井下无线覆盖设计

根据竖井、斜井、弯曲巷道、平直巷道和风门等实际矿井和井下情况布网，以达到全面覆盖。

3.4 整体系统设计

地面及井下各主要设备的数据传输介质和连接：

(1)地面设备。

地面设备主要由IP交换机、网管计算机、大基站、全向大功率天线组成；IP交换机、大基站通过网线连接；设备的连接拓扑见上面的系统整体框图井上部分。

(2)井下设备。

井下设备主要由接口、基站、电源、手机等组成；井下的骨干网由接口接入工业以太网之间通过铺设而成；基站与接口之间可以通过矿用通信电缆或光缆连接，手机与基站通过空中接口进行通信，每一个基站和接口都有一个单独的电源供电。井下设备的连接拓扑见系统整体框图的井下部分。

4 系统应用

无线通信系统在矿井中投入运行之前，矿井工人与地面调度中心以及工人相互之间的联系相当不方便，必须走上一段较远的距离才能实现联络，这严重影响了工作效率，并且在紧急情况下也难以向调度中心汇报和反映情况，无线通信系统的应用彻底解决了这一问题，在井下的任何一个位置，只要拿上系统配备的终端就可以和在信号覆盖区域中的所有终端随时进行联络，另外，如果中继开通互联，它将可以与所有相连的终端保持联络。真正实现了井下通信的移动化。

5 结束语

随着国家对煤矿安全生产的日益重视，以及各煤矿企业提高生产效率增强企业竞争力的需求日益强烈，采用先进的无线技术解决井下和井上的无线调度通信、实现通信的移动化、一体化、业务的多样化和灵活化将成为实现煤矿企业现代化生产的必然趋势，无线通信系统是六大避险系统中通信联络系统的重要组成部分，它将在煤矿得到大规模的推广应用，也将极大地方便联络。