煤炭

煤矿井下无线通信解决方案

井工矿信息化面临着诸多挑战，井下地质条件复杂、恶劣，大量在地面已获广泛应用的成熟信息技术在井下无法使用，适用于煤矿井下的信息技术、信息产品和信息系统的研发及产业化水平非常滞后。数字煤矿是以先进的煤矿机电一体化技术、计算机技术、3S技术（遥感技术RS、地理信息系统GIS、全球卫星定位系统GPS）与信息化相适应的现代企业管理制度为基础，以网络技术为纽带，以煤矿安全生产、高产高效、可持续发展为目标，实现多源煤矿信息的采集、输入、存储、检索、查询与专业空间分析，并实现多源信息的多方式输出、实时联机分析处理与决策、专家会诊煤矿安全事故和生产调度指挥等。

Ø客户需求

目前煤炭行业应用的无线通信技术解决方案相对薄弱，安全生产调度技术落后，难以满足建设现代化数字智能矿井的要求，亟待业内领先的大型通信企业针对煤矿实际生产环境需求进行技术定制，将先进的技术引入矿井信息化建设中。国家安全监管总局和国家煤矿安监局下发的《关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》，明确提出了要求建设和完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统。其中，煤矿井下的无线通信需求包括：

Ø防爆安全，工作稳定，性能可靠，符合隔爆与本安要求

Ø移动通信，能提供语音、短信、集群和数据通信需求，支持互联互通

Ø井下覆盖，满足煤矿井下巷道长、分层多以及金属屏蔽多等特殊场景需求

Ø无线数传，提供高速数据传输能力，满足视频监控、定位和生产采集数据的传输要求

Ø集群调度，实现煤矿井下各工种之间、地面与井下之间存在协同工作和统一调度需求

Ø方案描述

煤矿井下通信系统，是一套成熟、稳定、可靠且极具生命力的矿用系统，该系统兼具语音、数据、集群三大业务功能，既满足现有的矿用通信需求，也符合数字煤矿、智慧矿山的未来发展方向。为用户提供统一的通信平台，实现调度通信和行政通信一体化、井下通信和井上通信一体化、有线无线一体化、通信定位一体化以及语音和数据通信一体化。

该系统以CDMA技术为基础，集成了公网通信的主体功能，此外还集成了专业数字集群GoTa，以专网专建为思路，结合专网特点，用低成本、高质量满足煤矿行业用户生产管理与生活需要，是一种小型化的CDMA专网系统，其设备主要包括：

Ø交换控制器：主要由核心网模块（CN）、GoTa调度服务器模块（DSS）和基站控制器模块（BSC）构成。其中，核心网集成了公网核心网的主要功能，主要包括语音、短信、数据业务、互联互通等，GoTa调度服务器集成了专业数字集群功能，基站控制器负责连接井上和井下基站并进行控制处理。

Ø井上基站：使用BBU+RRU分布式基站进行组网，完成无线信号的地面覆盖。

Ø井下基站：使用公文包大小的Gecko防爆基站，用于井下的无线网络覆盖。

Ø调度中心：配备专业调度台、管理台，专门用于矿区的管理和调度。

Ø终端：井下防爆终端、井上普通终端、车载台、智能机等一应俱全，终端一机多用，既可以支持普通语音调度，也同时支持专业数字集群业务；

该系统采用井上、井下一体化设计，可实现有线、无线电话统一调度，通过调度台同时解决煤矿井上、井下的通信问题，达到纵向调度灵活可靠，矿区内外通信畅通无阻，并可提供EVDO 3G数据业务，实现移动语音、专业集群、生产调度、视频监控多网合一。

井下覆盖

煤矿井下无线通信解决方案充分考虑井下通信的安全需求，所有井下设备均经过隔爆和本安防爆处理，通过国家的防爆认证。

井下多为狭长型通道，因此本方案采用矿用毫瓦级Gecko基站加定向天线方式进行覆盖。井下主巷道主要用做运输，直径宽、长度比较长，基站覆盖距离比较长，辅巷道主要用于采煤，辅巷道多弯道，有阻隔铁门，基站覆盖距离比较短，井下巷道的覆盖平面示意图见下图：

地面覆盖

在煤矿的地面，有矿区办公楼、职工宿舍以及库房等区域，推荐采用中兴高达先进的BBU+RRU分布式基站进行覆盖。

RRU体积小、重量轻、IP65防护等级，可以放置在楼顶、抱杆、上塔等，其射频发射功率1~80W，可根据覆盖的情况，从后台调整射频发射功率的大小，以期达到最佳的覆盖效果。RRU功耗小，支持交流或者直流。RRU通过光纤连接到BBU，二者最大距离可达70Km，大大增加了布网的灵活性。

BBU作为基站的基带处理单元，一方面与RRU进行通讯，另一方面与交换控制器通讯，BBU为19英寸设备，2U高，可以挂墙安装、也可与交换控制器放置在一起，与其他设备共享电源、蓄电池、传输等，大大降低其他设备的投资，降低维护成本等。

生产调度

配备了专业数字集群的矿用系统，生产调度更为迅捷便利，生产效率能得到极大提升。

系统可提供专业管理台，管理人员可通过管理台管理本集团的群组和用户，以及用户和群组的隶属关系，分组信息通过无线自动同步到终端上，大大降低了管理难度。

系统可提供专业调度台，调度人员可通过台席实时指挥地面和井下的工作群组或者用户。

调度台台席还可以和定位系统、视频监控系统融合，通过一机多屏将煤矿调度操作更立体的呈现在调度员和领导面前，形成煤矿指挥调度驾驶舱。调度人员通过视频监控窗口，可以实时查看井上/井下各视频监控点的视频信息，也可以通过室外GPS定位观察到地面运煤车辆的运行情况，还可以选择摄像头或者在地图上框选用户，直接进行集群群组呼叫，呼叫过程中，视频信息和定位信息的上传不受任何影响，可并发进行。

无线数传

煤矿井下通信系统采用EVDO技术支持无线数据传输，三载波捆绑可达下行可达14.7M，上行可达5.4Mbps。

煤矿井下作业远离地面，地形复杂，环境恶劣，采用无线传输，承载视频监控、传感器信息等，可大大节省井下布线难度，设备也可随着工作区的变化灵活部署。

和现有设备的互联互通

系统支持和矿区现有PBX系统、固话系统间的互联互通，新建无线通讯系统可以和旧设备融合，节省矿区前期投入。

集群对讲业务

Ø方案特点

Ø专业数字集群，除了传统的语音调度外，支持专业数字集群、依靠快速接入、一呼百应的数字集群技术，使得群组呼叫成为井下、地面沟通的利器，群组式的工作模式进一步提升煤矿工作效率；通过系统提供的管理台，煤矿管理人员可以轻松的划分群组，通过系统提供的调度台，煤矿调度人员可以实时向井下和地面群组或者人员发布调度指令助力建设煤矿高效生产与安全巡查无线指挥调度系统。

Ø高速数传和无线承载，GoTa 3G三载波捆绑可达14.7M，高速无线数据传输能力不仅支持地面、井下语音调度，还可以成为无线数据传输的承载网络，支持视频监控和传感器信息传输、以及基于地面GPS定位信息的指挥调度，还可以将集群对讲和定位、视频监控融合，煤矿领导可以结合地图和视频监控画面，进行可视化调度。

Ø互联互通，不仅实现井下井上一体，系统还支持多矿区间互联互通、和已建设的PBX系统的互联互通，此外，系统还需要具备和运营商网络互联互通的能力，最大程度的扩展数字矿山业务覆盖区域外延。

Ø安全可靠，充分考虑井下通信的安全需求，所有井下设备均经过隔爆和本安防爆处理，通过国家的防爆认证，矿用防爆无线基站实现井下安全高效无线覆盖，矿用专业集群终端与智能终端可供用户自由选择，防爆定制。

Ø绿色语音，专用信道传输语音，语音清晰，抗干扰强，适合复杂环境通信。