新型WIFI機車無線通信系統在范各莊礦業分公司的研究與應用

張海軍++宋長喜

摘 要：通過對新型WIFI機車無線通信技術的調查研究，將新型WIFI機車無線通信系統應用到我公司軌道運輸系統中，提高了我公司運輸效率以及運輸的安全，本文主要介紹新型WIFI機車無線通信系統主要設備構成以及實際應用效果。

關鍵詞：WIFI；無線通信技術；運輸效率

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A

一、概述

我公司核定生產能力為480萬t/a大型機械化生產礦井，公司80%的原煤運輸以及矸石、材料人員的運輸都以軌道運輸為主，我公司生產任務緊，運輸量大，運輸距離長達10000多米，運輸系統行駛車35臺，運輸線路復雜，伴隨著近些年煤炭經濟的不景氣，公司在運輸系統設備投入不足，機車、礦車老化嚴重，經常發生落轍事故，之前沒有通信系統，當發生事故后，不能第一時間通知調度站，及時處理事故，延長了處理事故的時間。還有，由于機車或礦車發生故障，導致電機車司機在大巷內突然停車，無法做到實時通信，很容易出現追尾事故。而且煤礦安全質量標準化要求，煤礦軌道運輸同一水平行駛3臺以上機車時，應裝備機車通信設備，針對以上問題，我公司對大量無線通信技術進行研究比較，最終選擇應用新型WIFI機車無線通信技術。

二、新型WIFI機車無線通信系統構成

礦用機車無線通信系統由井下調度指揮機、礦用本安型基站、礦用本安型車載臺、礦用本安型手機、地面主機（選配）、地面服務器（選配）、礦用本安型攝像儀（選配）、礦用本安型聲光報警器（選配）及其他配套設備所組成。系統具有兩種組網結構，系統框圖如圖1和圖2所示。

三、井下無線覆蓋設計方案

圖中基站為無線基站，箭頭為無線信號覆蓋方向。在直巷或彎度較小的巷道，可采用定向天線覆蓋無線信號。在彎度較大或多彎道等復雜巷道，可采用泄漏電纜方式進行覆蓋。無線信號覆蓋示意圖如圖3所示。

四、整體系統設計方案

地面及井下各主要設備的數據傳輸介質和連接：

1.地面設備

地面設備主要由通信服務器、調度主機等組成，地面設備連接拓撲圖如圖4所示。

2.井下設備

井下設備主要由礦用本安型通信接口、基站、電源、手機等組成；井下的骨干網由光纖構成；基站與礦用本安型通信接口之間可以通過礦用通信電纜或光纜連接，手機與基站通過空中接口進行通信，每一個基站和接口都有一個單獨的電源供電。

基站之間通過光纜相連接，基站通過外接天線，完成大巷中無線信號的覆蓋，單個基站無線覆蓋距離為600m～1000m。在多彎巷道也可外接泄漏電纜的方式進行無線信號的覆蓋。

五、系統實現功能

1.語音通話

（1）調度站電話可選呼、全呼區域內移動用戶，具有絕對優先指揮通話權。

（2）移動用戶呼叫調度并實現相互間通話。

（3）移動用戶與移動用戶間相互呼叫通話。

2.在線實時錄音

系統具有30路以上的在線實時錄音功能；可根據用戶等級及需求對錄音進行查詢、刪除、回放等操作；所有通過調度終端話務臺的用戶實現自動錄音，其他用戶可隨意設置錄音；錄音資料保存半年以上。

3.備用電源

系統配備可靠的備用免維護電源（UPS）。在井下電源停電時，供電電源自動切換為后備電源供電，保障基站滿載運行達到2h以上。

六、工作原理簡介

本系統通過在巷道內安裝KTW139A型礦用本安型無線基站，用于覆蓋WIFI無線網絡信號，使處于無線信號覆蓋范圍內的KTW140B型礦用本安手機、KXY18-Y型車載臺可以利用WIFI信號，從而實現KXT23.1型井下調度指揮機與本安手機之間、本安手機與車載臺之間，本安手機與本安手機之間、本安手機與井下調度指揮機之間的雙向無線通信。

（1）KXT23.1型井下調度指揮機

井下調度指揮機一般安裝在井下調度車場內，是機車無線通信系統的井下指揮中心，用于調度員與車載臺之間的擴音通話。

主要技術指標：

（a）工作電流：不大于800mA。

（b）響度≥105dB/m（A計權）（1kHz）。

（c）失真度≤10%（1kHz）。

（d）接口：3個以太網接口、兩個光纖接口。

（e）工作電壓：18V。

（2）調度主機

調度主機一般安裝在地面調度室內，是機車無線通信系統的控制中心，用于調度員與車載臺之間的擴音通話，機車實時精確定位監測、視頻監控、系統設備管理等功能。

（3）地面服務器

當需要實現手機撥打號碼方式的語音服務時，系統需要一臺地面服務器，作為語音服務軟交換中心。軟交換采用IP語音通信，同時支持語音通信，實現在一個網絡上傳遞語音和數據。集成全套的語音、數據、互聯網服務和多種整合通信功能，滿足調度通信要求，并能適應未來的發展。

（4）KTW139A型礦用本安型無線基站

無線網絡的接入點，是無線收發單元，它是從用戶到網絡以及從網絡到用戶之間的通信傳輸站，用于構建覆蓋機車運輸巷道的WIFI通信和精確定位無線網絡。無線基站通過雙絞線與礦用本安通信接口連接或直接與礦用環網接入器連接，由KDW16A電源或KDW65電源饋電。根據不同的使用環境，可配置不同增益值及方向的天線。

主要技術指標：

（a）具有以太網口、光接口及485接口。

（b）WIFI工作頻率范圍：2400MHz～2483MHz。

（c）精確定位工作頻率范圍：2.45GHz。

（d）工作電壓：18V。

（5）KXY18-Y型礦用本安型車載臺

車載臺作為車載擴音終端，可實現與調度及其他機車的相互擴音通信，并集成精確定位收發器，實現機車位置的精確定位，由車載電源供電。

主要技術指標：

（a）響度≥100dB/m（A計權）（1kHz）。

（b）WIFI工作頻率范圍：2400MHz～2483MHz。

（c）精確定位工作頻率范圍：2.45GHz。

（d）工作電壓：18V。

（6）KDW16A隔爆兼本安電源

為井下無線基站供電，其后備電池可保證在交流電停電情況下，無線基站可連續工作不小于2h。

主要技術指標：

（a）輸入：AC127V、220V、380V或660V。

（b）輸出：DC15V±8%。

（c）備用電源功能

①轉換時間：0S。

②電池容量：12V 4.0Ah，2節。

七、應用效果

我公司與2016年11月份完成新型WIFI機車無線通信系統安裝調試工作，安裝車載電話35部，礦用手機60臺，通信基站35臺基本覆蓋了我公司二水平運輸大巷，實現了電機車司機之間、調度與電機車司機之間在二水平運輸大巷的實時通信。大大地提高了井運區各運輸環節的效率，減少了處理各種突發事故的時間，同時提高了運送傷員的效率，對及時搶救傷員有很大的幫助。

參考文獻

[1] 開灤集團范各莊煤礦機車通信系統設計方案[Z].