小靈通無線通信系統在煤礦井下的應用

摘要：本文簡要介紹了井下通信現狀，分析了井下安裝小靈通的可行性、特點及功能，并給出該系統的設計方案及組成。

關鍵詞：小靈通 設計方案 系統組成 基站

1 煤礦井下通信現狀

近幾年地面無線通信系統發展迅速，從2G到3G再到4G技術不斷提高，通信的可靠性、穩定性也隨之提高，已經完全實現了數字化通信。隨著現階段煤炭生產的現代化程度不斷提高，對通信手段和系統功能的要求也在不斷提高，保證信息能夠及時、準確并實時指揮對于煤炭安全生產來說極為重要，煤礦井下無線通信系統的安裝和改造刻不容緩。目前，我公司已經安裝了井下無線通信設備，實踐證明，該設備安全可靠，運行效果良好。

2 可行性分析

小靈通又名無線市話PAS（Personal Access Phone System）目前在中國有7000萬左右的用戶，礦用小靈通是將成熟的地面小靈通系統經防爆處理后引入到煤礦井下，同時小靈通系統采用的小功率基站價格低廉特別適合煤礦井下巷道狹長、分布區域廣需多基站布點的特點。礦用小靈通是目前技術條件下的首選設備，因此神華寧煤集團所屬白芨溝礦、烏蘭煤礦、石炭井焦煤公司、紅梁公司、金能公司、石溝驛煤業公司及本次新建礦用無線通訊系統井下均采用小靈通技術。

為了解決2011年小靈通無線頻率退網清屏政策問題及節約系統投資，本系統采用雙網無線調度通信系統，即井下部分采用礦用小靈通，地面采用公網無線網絡。整個系統主要由地面組網設備和井下專網設備兩部分組成。我公司采用的是大唐電信KT101礦用無線調度通信系統。這套系統設計的技術成熟、設備先進，并滿足“煤安”要求，是目前最適合煤礦井下的無線通信系統。

3 系統特點及功能

3.1 系統特點

3.1.1 支持有線調度、無線調度。

3.1.2 可根據企業規模提供多種組網方式，節省用戶投資。

3.1.3 提供多種接口，組網靈活。

3.1.4 電信級設備，安全可靠。

3.1.5 系統為微蜂窩小區配置，用戶容量大。

3.1.6 全數字式系統，保密、安全、可靠。

3.1.7 使用32Kbps語音編碼，具有與有線電話相同話質。

3.1.8 系統具有動態信道分配功能，可以有效防止信道擁塞。

3.1.9 使用分集天線，有效地提高系統的抗干擾能力。

3.1.10 系統內置短消息平臺，提供短消息等數據業務。

3.1.11 終端手機輕巧精美，便于攜帶，發射功率只有10毫瓦，對人體健康無傷害。

3.1.12 使用與本地交換機相同的號碼編碼方式。

3.2 石溝驛無線通訊系統功能

3.2.1 組建井下PHS礦用無線專網。

3.2.2 與集團綜合智能無線調度網關通過中繼連接，與礦有線調度交換機及行政交換機通過E1連接，礦區內部有線/無線用戶呼叫通過石溝驛綜合智能無線調度網關完成接續，其他呼叫通過集團綜合智能無線調度接續。

3.2.3 石溝驛綜合智能無線調度網關與井下基站控制器配合查詢專網小靈通手機位置地信息并上報集團總部綜合智能無線調度網關，由集團總部綜合智能無線調度網關統一管理各井下小靈通終端，實現集團所屬礦區間井下小靈通的漫游通信。

3.2.4 地面無線覆蓋由無線公網解決，石溝驛綜合智能無線調度網關與井下基站控制器配合查詢井下小靈通歸屬地信息并上報集團總部綜合智能無線調度網關，通過集團總部智能無線調度網關實現井下PHS無線專網與地面無線公網之間的無縫通信連接。

3.2.5 通過石溝驛的調度終端實現無線用戶調度功能。

3.2.6 通過石溝驛的網管終端實現無線用戶網管功能。

4 設計方案

石溝驛無線通訊系統由地面組網設備及井下無線專網設備組成。地面組網設備選用礦綜合智能無線調度網關。井下設備包括井下KTW102礦用隔爆型基站控制器、KTW106A礦用隔爆型基站及相關傳輸設備。

石溝驛無線通訊系統組網方式采用：

綜合智能無線調度網關+KTW102礦用基站控制器+KTW106A礦用隔爆基站

井下安裝KTW106A礦用隔爆基站53套（其中3套備用）、KTW102礦用隔爆型基站控制器2套。1#基站控制器安裝在1000m水平中央變電所，帶基站34個。2#基站控制器安裝在845m水平變電所，帶基站16個。每套基站控制器配套使用KTG105礦用隔爆型光端機及DXB0.6/660B礦用隔爆型電源箱（后備電源超過2小時）各一套。

4.1 系統組成

4.1.1 KTW102礦用隔爆型基站控制器。KTW102礦用隔爆型基站控制器負責語音呼叫的處理、提供PBX功能、實現對各基站的管理，適合于小規模企業用戶。

KTW102向上通過E1接口或模擬中繼接口連接公網交換機或調度機。它可以提供每板4個E1接口，可根據需要擴充E1板。KTW102設備向下通過U接口連接KTW106A基站，設備最大可以提供56個U接口。

4.1.2 KTW106A礦用隔爆型基站。KTW106A是井下防爆基站，是無線網絡的接入設備，無線接口使用RCR STD-28接口標準。基站提供時分多址/時分雙工（TDMA-TDD）信道。KTW106A可提供一個控制信道和三個業務信道，發射功率為10mW～40mW可調。基站具有動態信道分配的功能，提高了頻率資源利用率。基站通過雙絞線與基站控制器相連。

4.1.3 KTG105礦用隔爆型光端機。KTG105礦用隔爆型光端機是一種新型的、高性能的多業務傳輸設備，可以同時提供數據、圖像等多業務傳輸，可以進行遠程管理，實現網管功能（故障監控及業務管理）。該設備適用于煤礦專網，可以同時承載2M、LAN、低速異步數據和各類語音等業務，同時可以延長基站和無線控制器之間的距離，增加覆蓋范圍。

4.1.4 KTW105B/KTW105C/KTW105D礦用本質安全型手機。KTW105B/KTW105C/KTW105D礦用本質安全型手機是礦用無線調度通訊系統的終端產品，是大唐電信KT101礦用無線調度通訊系統中重要的組成部分。本產品為礦用本質安全型，可以用于井上通信，也可用于有瓦斯、煤塵煤炸危險的礦井中使用，手機的發射功率是10mW。

4.1.5 網管系統。系統方案采用Netman 2000+網管系統，實現對PHS無線系統的無線接入部分操作和維護工作。采用命令行和圖形界面的方式進行管理。通過Netman 2000+網管平臺，用戶可實現ITU-T所規定的各項網管功能，完成對系統無線設備的管理。

4.1.6 DXB0.6/660B礦用隔爆型電源箱。井下基站控制器與井下防爆光端機由井下防爆電源供電（后備2小時），后備電源輸入為AC 660V/127V 波動范圍-25%～+10%（變壓器抽頭方式輸入，只能單路輸入），井下基站由基站控制器遠端供電。

DXB0.6/660B礦用隔爆型電源箱產品形式為箱式設備，內部由UPS不間斷電源，工作變壓器及蓄電池組組成。DXB0.6/660B礦用隔爆型電源箱單獨使用可以起到穩壓，保護負載設備的作用。配備的蓄電池除了有在停電后使用電設備不中斷工作的作用外，還起到吸收浪涌電壓的穩壓作用和減少工頻電流及整流器輸出交流雜音紋波的濾波作用。

4.1.7 電纜及接線盒。礦用線纜用于KTW102礦用隔爆型基站控制器到KTW106A礦用隔爆型基站的連接，設計礦用線纜為阻燃雙絞電纜。

4.1.8 光纜。系統通信光纜用于綜合智能無線調度網關與井下KTW102礦用隔爆型基站控制器連接使用。設計使用8芯礦用光纜1200米。

4.2 井下無線覆蓋設計

4.2.1 井下巷道無線覆蓋。井下巷道無線覆蓋包括井下主要巷道、綜采面及掘井面。采用KTW106A礦用隔爆型基站，基站使用2個定向天線，天線作同方向覆蓋。井下基站有效覆蓋范圍（天線信號無盲區覆蓋半徑）≤700米，允許被測目標移動速度≤60km/h。

設計原則：①主、副斜井作全覆蓋，按照基站間隔≤700米設計。②井下軌道大巷全覆蓋，按照基站間隔≤700米設計。③井下皮帶大巷全覆蓋，按照基站間隔≤500米設計。④井下主要變電所及車場作重點覆蓋。

4.2.2 基站控制器設計。根據基站數量及井下地理位置情況安裝2套KTW102礦用隔爆型基站控制器。每套基站控制器配套使用KTG105礦用隔爆型光端機及DXB0.6/660B礦用隔爆型電源箱（后備電源超過2小時）各一套。

1#基站控制器安裝在1000m水平中央變電所，帶基站34個。2#基站控制器安裝在845m水平變電所，帶基站16個。

5 結束語

綜上分析，小靈通系統用于煤礦井下通信，一定會大大加快井下無線通信建設的步伐，使煤炭生產為社會主義經濟發展做出更大的貢獻。

參考文獻：

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作者簡介：

龍春元（1987-），女，寧夏靈武人，西安科技大學，助理工程師，研究方向無線通訊。