試論800M集群系統無線數據傳輸業務在黑岱溝露天煤礦中的應用

周育文

摘 要：伴著遙控、遙測以及遙感等多種自動化科技技術逐漸向前發展，通信數據訊息的傳送在經營生產過程中的應用范圍日益普及，無線通信數據傳輸業務依靠其靈活的組網能力以及較高的移動能力擁有相當特殊的應用領域以及場景。該篇文章探索分析了鄂爾多斯神華準格爾能源公司黑岱溝露天煤礦800MHz集群體系里面還沒有大規模研發以及運用的撥號連接與調度傳輸兩個功能，用以全面促進無線通信數據傳輸技術在綜合體系里的作用。

關鍵詞：800MHz 集群系統 無線數據 露天煤礦

中圖分類號：TN915.05 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0022-02

最近一段時間頻繁發生在煤礦企業當中的重大以及特大安全生產意外事故，對于國家以及人民造成了嚴重的生命以及財產損失，政府部門以及煤礦企業因而同時把煤礦的安全生產工作的信息化上升到空前的高度上來。負責國家安全生產的監督部門已經把礦井下面的集群移動通信系統視作煤礦安全生產中三條生命線的其中之一，煤礦工人的實時無線數據、語音以及視頻的通信要求日益迫切，礦井下生產的動態信息數據上報、礦井下工作人員所處的區域更新及實時下發地面通知等都表明了煤礦通信系統服務的重要性以及特殊性，所以建立無線移動集群通信體系是煤礦企業當務之急要做的工作。

1 黑岱溝露天煤礦簡介

神華準格爾能源有限公司黑岱溝露天煤礦處于準格爾煤田中部，是中國“八五”計劃和“九五”計劃中重要建設工程鄂爾多斯準格爾工程一期工程鐵路、電廠、煤礦三大主干工程之一，同時是國家自行建造設計和施工勘探的特大露天煤礦，煤田面積40多km2，其中境內能夠開采的原煤儲量達到15億噸，煤層平均厚度28m多，屬于特低磷、低硫、高揮發份、較高發熱量以及高灰熔點的長焰煤，其中收到基的低位發熱量大約為每千克4000～5600大卡，是化工和氣化以及優質動力用煤，憑借低污染的優點聞名世界，并且獲得了“綠色煤炭”等榮譽稱號。黑岱溝露天煤礦最開始設計的生產能力為1200萬t每年，20世紀90年代初期開始施工工建設，6年以后投入進行試生產，90年代末正式移交實施生產，21世紀以來通過進行二次擴產改造以后，目前已經達到預計的生產能力兩千五百萬噸每年，形成我國單坑產量當中最大型的露天煤礦。

黑岱溝露天煤礦引進摩托羅拉公司研發的800MHz集群移動通信系統為該煤礦的生產調度提供了很多的方便，該集群移動通信體系是美國摩托羅拉研發的專門用于調度的移動通信體系。該體系擁有很多功能，比如多級優先、組呼、私密電話以及緊急告警等。除了滿足調度通信功能以外，該通信系統還可以根據控制系統中心的電話終端聯接程控數字交換機，實現有線用戶與無線用戶二者的電話接續指令。在煤礦公司中，其把車輛調度、礦下作業調度以及生產調度等等全部的用戶終端集中統一規劃管理。

2 集群移動通信體系的特征、形式以及類型

所謂集群，意思指的是系統所擁有的所有能使用的信道均能夠被體系的所有用戶共享，即體系里的每個用戶如果要打算跟系統之內的其他用戶通話的時候，凡是系統擁有閑置的信道，他便能夠在中央管理體系的控制下，運用閑置信道聯絡溝通，實施通話。因此，集群移動通信體系是很多用戶比如群體、部門共享同一組無線信道，同時動態運用這部分信道的專用調度移動通訊系統。

2.1 集群移動通信體系的主要特征

集群系統攻克了往常調度網絡的大部分缺點，因此，在比較短的時間里快速地得到發展，集群移動通信通信體系的重要特征如下：

（1）體系整體的統一維護、統一管理以及統一建設，提升了體系的服務以及運行質量，為用戶提供了便利。

（2）具有較好的保密性，防碼機以及竊聽。

（3）每個通話組彼此互相保密以及獨立，相互不干擾對方。

（4）功能實現共享，不管聯網用戶的通話組包含多少成員，都具有完整系統的服務功能。

（5）設施實現共享，所有用戶僅需要購買設施便能夠聯網運行，并且不要自己重復建站。

（6）按需分配頻率，極大增加了頻率的使用率。

2.2 集群移動通信體系的形式

集群移動通信體系的頻率實行統一管理的形式，它沒有提前選定某一個用戶，其實是在用戶有通話的需求時，通過它的申請把一個信道或者一對頻率分配給它，等到其完成通話以后，該對頻率立即被釋放掉，然后再把它分配到另外的用戶運用。為了讓按需分配形式里頻率的使用率更高，集群移動通信體系的信道采取動態分配的手段，就是在進行通話的過程當中，每當使用一次PPT功能進行談話的時候，便要更換一回信道，所以就促進數量有限的資源頻率可以為更廣大的用戶提供服務，進一步增加了頻率的使用效率。通過釋放PPT功能鍵以后，保留信道的時間變長，集群移動通信體系能夠分為以下三類方式：

（1）信息集群，當用戶在放開PTT鍵以后，信道能夠保留大約5.5～11 s之后釋放。

（2）準傳輸集群，當用戶在放開PTT鍵以后，信道可以保留大約0.6～7 s之后釋放。

（3）傳輸集群，當用戶在放開PTT鍵以后，信道可以迅速釋放。

針對傳輸集群，因為信道沒有保留時間，所以它的信道使用程度是最高的，然而用戶進行通話時每當按一回PPT鍵全都必須再次重新申請才可以，由于中央控制器的工作量相對比較大，并且通話的連續性不是很好；針對信息集群，因為其信道擁有保留時間，所以信道利用效率相對比較，然而對方如果在信道的保留時間之內進行應答，便可以不需要再次申請信道，因而，由于中央控制器包含的工作量比較小，所以通話具有比較好的連續性。為實現信息集群以及傳輸集群二者兼顧的好處，美國摩托羅拉公司開創了準傳輸集群模式，同時在實際運用當中獲得了全面的認可、接納以及普及。

3 撥號連接endprint

800MHz集群移動通信體系具備全雙工的通話能力，因而它的用戶也能夠參照一般的辦法進行撥號上網。通過專用接口以及路由，用戶終端和集群的全雙工車載臺連接在一起，采取電話撥號手段和網絡服務器進行聯絡，能夠滿足數據通訊的目標。該種形式比較適合應用在一部分投入較低的因特網絡。由于這部分因特網通常要求可以和野外或者礦區里一部分不確定的點實施聯絡，溝通信息。比如一部分位于礦區邊界區域的有線電話、處于移動狀態的值班工作室沒辦法放置的辦公地點等。

4 調度傳輸

4.1 集群調度

800 M集群移動通信體系和對講機網比較：首先，800MHz集群設施功能完善，技術先進，能夠構成涵蓋整個公司的大調度網絡，同時僅需要依據簡易的功能鍵便能夠變化通話組，運用快捷、方便；但是對講機，僅可以構成由十來個用戶組成的小規模調度網，相互干擾比較嚴重，變更頻點較為繁瑣，需要專業人員進行更改，通話組較少；其次，站在管理層面分析，800MHz集群體系具有管理終端，必須要求移動臺入網，把身份碼分配給它之后，才能夠使用，這樣有利于發揮管理功能比如查詢、強制停機、限制話長以及收費等。但是對講機在買完以后便能夠利用，無法實施控制管理，非法用戶比較多；而且800MHz集群體系不但可以單工調度，另外雙工撥號能夠進入有線電話網，使得調度網變成有線電話網中的一部分，相互補充，但是對講機網缺乏該功能。而且，從保密性以及通話效果分析，由于對講機頻段比較擁擠，社會擁有量很大，所以語音質量比較差，嚴重受到干擾而且缺乏保密性；因為800MHz集群系統采取CDMA1X技術，所以無干擾、保密、話音好；通信距離方面，傳統情況下，3W手機功率的對講機中間最長通信長度小于3 km；但是800MHz的手機最長通訊長度大約是20 km，并且能夠依據運用效果實施基站架設，保障信號覆蓋。

4.2 數據傳輸

采取調度形式傳輸數據的端口是專門為單工車載臺設計的，能夠直接依據RS232接口和數據采集器或者終端連接。進行數據傳輸的雙方務必配備該接口設施，然后安裝對應的傳輸軟件，才能夠實施相關的數據傳輸。

4.2.1 無線路由

在該類別數據通信形式的結構當中，連接終端與單工車載臺端口是種無線路由，使用的調制模式是調頻MSK形式，而且能夠經過自適應均衡辦法對頻率響應比較差、相位失真的信道施加自動校正，促進其和理想信道接近，確保遠距離數據通訊的通訊質量。該無線路由除擁有CRC檢驗功能以外，還使用重傳以及前向糾錯編碼相互混合的糾錯形式，提升系統的可靠程度。因為噪音影響、各種干擾以及傳輸性質不理想，可能導致數據傳輸發生隨機錯誤以及連續比特有限的偶然錯誤。所以，采取重傳以及前向糾錯編碼結合到一起的混合糾錯形式。數據發射端對數字信號進行編碼并發送具有糾錯性能的碼，倘若在傳輸進程中發生的差錯是該糾錯碼可以糾正的種類，接收端口對該類差錯自行糾正，針對超越編碼糾錯能力的差錯則采取重傳的辦法施加糾正，用以獲取編碼增益，降低數據傳輸的誤碼，提升系統整體的可靠性能。

4.2.2 通信軟件

和無線路由配套的通信軟件擁有電平指示、數據壓縮、數話兼容、定時發送、CSMA規程、輪詢、數據加密、來電記錄、通播、組呼、選呼、對話、文件收發以及內存駐留等功能。通過采取共用數據庫的形式，通信軟件和其他應用軟件端口實施數據交換。

4.3 實際應用

4.3.1 需求說明

黑岱溝露天煤礦通過使用800MHz集群無線網絡進行數據傳輸。

（1）實時數據的傳送：在各個站點所采集的數據傳輸到各自的調度室，各廠調度室又將各個站點采集的數據傳送給礦總調度室，該室依靠收集進來的數據對業務實施及時的判斷以及決策。

（2）相關文件的傳遞：該文件傳輸指的是礦調度和廠調度二者之間的有關文件傳輸，廠調度與廠調度之間不可實施數據傳輸。

（3）對話交談廣播數據：礦調度及廠調度之間的廣播、談話、交談；800MHz集群調度系統是一類單工異頻的通話形式，即主叫者在按下PTT鍵進行講話時，其他同組組員全部可以收聽到，一個組員完成講話放開PTT以后，其他組員便能夠按下自己的PTT接著講話。組組之間依靠GID進行識別。經過動態分配信道以及集中控制給用戶能夠達到一對多的靈活插進通話、快速構建呼叫鏈路以及群組呼叫等功能與特點，所以可以理想實現指揮調度功能。

4.3.2 解決方法

整個數據傳送系統分作3個部分完成：（1）低層站點所采集的數據發送出去（低層數據傳輸系統—SBDT）。SBDT從ACCESS庫中讀出最近的數據，主動上傳給MIDT低層數據庫并且由合作方來添加以及維護，SBDT僅僅讀出最近兩條記錄傳輸出去。第一個SBDT必須在接收到MIDT特定編碼的傳輸數據指令才能發送數據。MIDT傳輸的數據命令有各個站點SBDT編碼信息，各站點的SBDT接收信號并且判斷是否屬于自身的編碼，如果是，就找出下一個傳輸數據站點SBDT的編碼，在上傳數據時一起發送出去。MIDT接收到的最后一個SBDT傳輸的數據以后又開始傳輸命令，開始下一輪的數據傳輸；（2）中層廠運送數據、文件的傳輸與接收（中層數傳系統—MIDT）。BIDT詢問收取SBDT采集到的數據，并且寫進ACCESS數據庫和合作方進行數據交換。當SPDT詢問到某一個MIDT，MIDT把沒有上傳的站點所采集的數據傳輸給SPDT；（3）礦調度的數據文件傳送和接收（頂層數傳系統—SPDT）。SPDT依次詢問各個MIDT，收到MIDT傳輸過來的數據并且寫進ACCESS數據庫和合作方之間進行的數據交換；（4）MIDT和SPDT之間的文件、廣播數據、對話的傳輸。SPDT所發送的文件、對話以及廣播直接進行的，BIDT傳送給SPDT的數據是被動發送的，需要等待SPDT排到自己后才可發送。

5 應用現狀

黑岱溝露天煤礦800MHz集群移動通信系統目前已經投入使用將近3年，該期間集群通信系統達到了生產指揮調度的要求。然而僅僅停留在使用電話功能層面，忽視了其身為專用網絡所具備的其他方面的傳輸服務功能。該集群體系還需要進一步地發揮應有的作用。

6 結語

集群移動通信系統是一類統一化管理、資源共用、專網共建，并且為用戶提供良好服務的高效能、多用途非常先進可移動的指揮調度通訊系統，正是基于其指揮調度作用，在歐美和一些經濟比較發達的國家，應用非常廣泛。我國的集群通訊起步比較晚，但是發展極其快，伴隨著我國經濟社會建設的飛速發展，集群調度通訊系統必定能在軍隊、消防、武警、公安、政府部門、保險、金融、交通、企業與事業單位等各個方面，凸顯著越來越重要的影響。

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