礦用CDMA2000 GOTA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)在張家峁礦的應(yīng)用

劉地

摘 要：隨著移動通訊技術(shù)和數(shù)字集群技術(shù)的發(fā)展，為煤礦的穩(wěn)定安全通信提供了很大幫助。本文以陜煤神南張家峁礦業(yè)有限公司采用的CDMA2000 GOTA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)為例，對系統(tǒng)的應(yīng)用概況、系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)建設(shè)、技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了介紹，以期為同行業(yè)礦用通信系統(tǒng)提供參考。

關(guān)鍵詞：礦用CDMA2000 GOTA；數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)；建立條件；技術(shù)要求

0 引言

隨著我國煤炭事業(yè)的發(fā)展，高產(chǎn)高效煤礦對生產(chǎn)過程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)測、生產(chǎn)過程信息綜合利用等方面的網(wǎng)絡(luò)化、自動化和智能化提出了更高的要求。支撐實現(xiàn)的核心技術(shù)為集成化的數(shù)據(jù)管理、集成化的通訊、集成化的編程組態(tài)。這就要求用系統(tǒng)的觀念和集成的觀念實現(xiàn)整個礦井綜合信息化。而要實現(xiàn)整個礦井綜合信息化，就必須采用多種現(xiàn)代化信息與自動化技術(shù)，建立全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的大型開放式分布控制系統(tǒng)，形成全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無紙高效化，以保證對全礦井安全狀況和生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)測、監(jiān)視、控制和調(diào)度管理，使礦井高效集中生產(chǎn)。因而需建設(shè)以井上下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的綜合自動化控制平臺。

1 礦用CDMA2000 GOTA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)在張家峁礦應(yīng)用概況

1.1網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺

網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺是通過我司PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案。可以提供以太網(wǎng)（光口、電口）；工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)真正實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)扁平化，使工業(yè)環(huán)網(wǎng)只分為兩層，拼棄了原來交換機(jī)組成的環(huán)網(wǎng)多層化的缺陷，使網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、維護(hù)、應(yīng)用、優(yōu)化更加簡單，并且穩(wěn)定、高效；在主干上進(jìn)行主備鏈路保護(hù)。

PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安裝位置：根據(jù)礦區(qū)實際需求，本次在張家峁礦共設(shè)置2臺OLT主設(shè)備，地面KJJ24C 3臺，井下KJJ24A 6臺。PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備組網(wǎng)說明：環(huán)網(wǎng)井上匯聚交換機(jī)主要采用ZXC220設(shè)備，井上井下環(huán)網(wǎng)分支節(jié)點(diǎn)主要采用KJJ24設(shè)備。井上兩個風(fēng)井接入器，通過井下巷道連通，設(shè)備取電，必須專項輸電線路。

1.2 CDMA無線通訊系統(tǒng)

無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括一體化核心網(wǎng)、井下基站、地面基站、天線、無線終端（手機(jī)UE），通信核心設(shè)備 核心網(wǎng)、基帶處理單元、安裝在井上機(jī)房，基站通過環(huán)網(wǎng)交換機(jī)接入無線核心網(wǎng)（CN）系統(tǒng)提供E1和以太網(wǎng)口的接入，通過NO.7、SIP通信協(xié)議與固話公網(wǎng)對接，實現(xiàn)專網(wǎng)用戶與外網(wǎng)用戶通話。井下本地供電、自帶后備電源以保證停電時正常工作。

我礦采用中興通訊無線CDMA通信系統(tǒng)采用CDMA2000技術(shù)，采用煤礦典型的鏈形組網(wǎng)方式，在張家峁礦機(jī)房部署1臺一體化核心網(wǎng)設(shè)備，1臺OMC網(wǎng)管監(jiān)控終端，井上安裝5臺3G無線基站，井下安裝34臺3G無線基站，采用就近127V取電接入的供電方式，滿足井下覆蓋。

2 張家峁礦CDMA2000 GOTA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)建設(shè)組成

2.1 KT195有線無線一體化調(diào)度通訊系統(tǒng)

根據(jù)張家峁礦井實際生產(chǎn)情況，在礦井設(shè)置一套基于軟交換的調(diào)度服務(wù)器。利用現(xiàn)有固話系統(tǒng)和將建成的無線系統(tǒng)對接，實現(xiàn)井上下全范圍大規(guī)模的有線無線調(diào)度通信。

2.2 KT182-F礦用3G無線通訊系統(tǒng)

根據(jù)張家峁礦實際情況，5-2煤層主要覆蓋輔運(yùn)大巷，包括副井布放16個基站，覆蓋副井口至5-2煤輔運(yùn)大巷至2600米處；以及機(jī)頭變電所和5-2煤15206膠運(yùn)順槽機(jī)頭，15206工作面控制臺、工作面機(jī)頭和工作面機(jī)尾各放置一個基站保證采面重點(diǎn)區(qū)域的語音通信；4-2煤層覆蓋輔運(yùn)大巷，利用13個基站覆蓋輔運(yùn)大巷以及14206膠運(yùn)順槽機(jī)頭的覆蓋，14206綜采工作面控制臺、綜采工作面機(jī)頭和綜采工作面機(jī)尾各布放一臺基站確保采面重點(diǎn)區(qū)域的通信；3-1煤層覆蓋重點(diǎn)區(qū)域，利用5個基站覆蓋機(jī)頭變電所、盤區(qū)變電所各放置一臺基站保證變電所的通信。張家峁礦井下無線通信系統(tǒng)，可作為礦井調(diào)度交換機(jī)用戶的延伸，滿足井下檢修人員和井下重要生產(chǎn)崗位人員移動通信的需求，并提供緊急情況下報警及搶險救災(zāi)的應(yīng)急通信手段。在張家峁礦建立通訊聯(lián)絡(luò)方便的礦用無線系統(tǒng)提高通訊效率，并為后期物聯(lián)網(wǎng)接入提供網(wǎng)絡(luò)平臺。

3 井下設(shè)備功能及技術(shù)指標(biāo)

3.1 井下基站：

a）采用定向天線，天線分體設(shè)計以便于覆蓋角度調(diào)整，抗干擾能力強(qiáng)，每個基站配備2個獨(dú)立的射頻模塊，一個基站雙向覆蓋距離1000m以上；

b）發(fā)射功率：基站最大發(fā)射功率大于500mW，可調(diào)；

c）一個基站允許至少32部手機(jī)同時語音通話（占線幾率低），支持?jǐn)?shù)字集群調(diào)度，實現(xiàn)大容量組呼調(diào)度，滿足應(yīng)急救援需要；

d）基站支持多級功率可調(diào)，支持WEP加密，支持良好的WEB頁面管理，支持軟件升級，以滿足技術(shù)升級需要；

e）井下基站應(yīng)為隔爆兼本質(zhì)安全型設(shè)備，通過內(nèi)置不間斷備用電源供電；

f）工作環(huán)境：溫度在-5℃---40℃，相對平均濕度應(yīng) ≤95%（25℃），大氣壓力在80-106Kpa：允許在有瓦斯，粉塵爆炸危險環(huán)境中使用，無破壞絕緣設(shè)備的腐蝕性氣體；

3.2 基站接入器：

a）本安型設(shè)計，安全性高，適用場所更加廣泛。

b）采用堆疊插卡式設(shè)計，插卡式設(shè)計擴(kuò)容靈活方便，可根據(jù)用戶需求不同實現(xiàn)以太網(wǎng)光＼電、VoIP、CAN、RS485和CVBS（BNC接頭）等業(yè)務(wù)融合接入。

c）井下光口或模擬攝像頭可直接（不通過任何橋接設(shè)備）通過BNC接口和以太網(wǎng)光口接入到接入器當(dāng)中。

4 應(yīng)用效果

目前已經(jīng)完成5-2煤層、4-2煤層、3-1煤層、地面工業(yè)區(qū)、生活區(qū)、新風(fēng)井、老風(fēng)井的3G無線gota數(shù)字集群調(diào)度通信系統(tǒng)的建設(shè)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了與礦區(qū)固定電話專網(wǎng)互聯(lián)互通，實現(xiàn)礦區(qū)移動用戶、固定用戶的互聯(lián)通話，不僅具有對各手機(jī)的通話調(diào)度功能，公司所屬單位的主要工作人員已配備gota手機(jī)并均已實現(xiàn)了“一對一私密呼叫；一對多群組呼叫；調(diào)度一呼百應(yīng)”的通信方式，按照用戶要求編號的集群調(diào)度的功能。同時系統(tǒng)完成了井上井下通信信號的大規(guī)模覆蓋，改變了以往有線固定通信方式存在的通信地點(diǎn)分布的局限性大和通信信號弱、反應(yīng)遲緩的不足，使得礦井在生產(chǎn)調(diào)度的協(xié)調(diào)能力與應(yīng)急救援能力上獲得大幅度提升，從而為礦井的安全生產(chǎn)、持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。