基于4G的礦用一體化通信系統研究

鄭小磊

摘要：隨著互聯網技術的進一步發展，目前我國各個領域都在朝向信息化、一體化、便捷化方向發展，但不可否認在某些領域網絡技術在帶來機遇的同時又帶來了挑戰。眾所周知，網絡通訊技術的普及給井下通訊發展帶來前景，但同時也存在一些信息覆蓋率低、信息傳播受阻等不可忽視的問題，對此問題創設出基于4G之上的礦用一體化通信系統，本文通過介紹其設計原理、功能、關鍵技術及檢測等相關信息，希望能夠促進我國礦井通信的發展。

關鍵詞：煤礦;通信系統;礦用一體化;系統檢測;核心技術

引言：煤礦開發因其工程龐大、人員需求大且存在一定安全隱患，因此利用無線通信來及時地進行人員搜索定位、廣播對講及系統管理至關重要。但不可否認的是，我國目前礦井通信系統在人員搜索定位、抗故障及意外抵抗能力、無線覆蓋面積等相關系統管理能力尚未達標，因此針對存在的一系列漏洞和隱患，充分利用4G通訊技術建立成熟合理的一體化通信系統迫在眉睫。

一、一體化設計與系統功能

1.設計原理

本系統旨在解決現有通信技術中存在的問題，根據地下煤礦的路線結構特點，基于4G的礦用一體化通信系統，其主要包括管控系統、無線通訊連接系統和以太網絡，能夠全面的、高效的、準確的實現礦井WiFi覆蓋，通過無線快速準確的進行人員搜索定位，快速的進行信息傳播，抗故障能力和系統整體管理能力增強，在設計方案當中，管控系統設計一般位于礦井上部管控室中，無線通訊連接系統則是地面基站和井下本安移動臺等組成，以太網絡則是由以太網交換機和礦井路線的光纖收發器建構而成，三者合理科學構建通訊網。

2.功能分析

2.1無線通信調節功能

一體化設計后的通信功能最大的體現在于能夠使無線的調度功能優勢擴大到最大化。其支持以太網借調，可以使視音頻的實現、拍照功能更加流暢和方便，與此同時，可以通過收發短信加快數據傳輸的便捷性和靈活性，最重要的是其可以通過移動通信增強移動通話的流暢性，有利的保證電話的傳入與穿出不受阻礙，是加強移動信息交流的有力保障。

2.2增強人員搜索定位的準確性

識別并監測礦井下人員是該無線通信的一大職責。事實證明，其的確可以進行準確的人員定位功能，當礦井中出現一些故障或意外事故時，便可以通過移動通信進行及時定位，更加快捷準確的進行設備檢測和事故分析，能夠更好的進行后期工程的進行。

2.3廣播功能

通過該系統可以進行緊急廣播及對講等業務，能夠對礦井下的施工人員進行及時廣泛的信息傳播，提高時間效率，另外也可以講廣播調節成錄音模式，對礦井下進行循環播放。當然，其也具備對講的功能，省時省力且及時有效。

二、核心技術分析

1.無線通信技術

該系統應用最具前景和最具前列的技術，能夠滿足信息和數據的高效傳播和傳輸，而對于已經存在的通信技術，該系統還能夠更多分享其他更多的資源和業務系統，具備實效性、移動性強、包容性高和傳輸廣泛性等特點，支持多種寬帶和其他移動設備的接入，強有力的實現音視頻、短信收發、管控監測等功能。

2.分布式天線技術

針對現階段普遍存在著網絡信息傳播慢、傳播范圍不夠廣泛、信息傳播容易受阻等問題，當發生安全問題或者線路出現故障時其抵抗能力較差的特點，該技術旨在采用分布式的天線技術，有效的借助言論通信道路的靈活性和獨特性，充分借用微波、宏波等技術進行輔助工作，因此利用分層式天線技術能夠增強整體通信系統的結構化、一體化，提高信息傳播和檢測的靈活性，從而提高礦用一體化通信系統的整體抵抗性。

3.智能網關技術

該系統設計通過進行人員定位、安全隱患等方面的實時檢測以及管控機制的輸入，從而達到LTE技術的傳出。因此，智能網關技術的采用不但可以實現各方面通信技術的自由切換，從而增強了數據信息的切換速度，以達到適應通信業務和需要的目地，另外本系統中的智能網關技術能夠靈活開啟多層次、多功能的通信技術，能夠將視音視頻、短信收發、手機拍照能多項功能和需求進行和諧融合，促進礦井業務水平的整體提高和發展。

三、實驗檢測和分析

為確保和再次格式該設計方案的可靠度，相關人員應該綜合考慮所設計的通信系統所發射數據信息的頻率實際情況，其在空曠沒有阻礙的情況下和有障礙物阻隔的情況下傳播的效果及信息接受的靈敏程度是有所差距的，充分綜合路徑干擾等方面的因素，對井下WiFi進行檢測，基站點對無線通信所涉及到的最大長度為110mm，井中對于手機等電子設備的數據信息傳播率平均為100kbps。結論證實，通信系統覆蓋率和所涉及到的范圍和發射功率是有密切相關聯系的，其二者在一定值域之內是成反比的。對于數據接口進行靈敏度與傳輸距離的探索進行檢測也是非常必要的，實驗檢測數據當井下信息傳輸小于400m時，接收靈敏率不小于-90dBm，但當井下信息傳輸小于200m時，接收靈敏率則大于-80dBm，通過在此范圍之內不斷檢測和實驗，最后檢測出接收移動端靈敏度處于-95dBm，手機等電子設備的通訊效果最佳。

四、結束語

本文針對我國礦井事業中普遍存在著網絡信息傳播慢、傳播范圍不夠廣泛、信息傳播容易受阻、容易發生安全問題或者線路出現故障時其抵抗能力較差等問題，進而研究了一種基于4G的礦用一體化通信系統以解決存在的棘手問題，更替傳統落后的通信技術采用高性能、高水平的無線通信技術實現，視音視頻、短信收發、廣播對講多項功能和需求進行和諧融合，從而促進我國礦井業務水平的整體提高。

參考文獻：

[1]王賓，崔楠楠.新橋煤礦井4G通信系統建設[J].現代礦業，2019，35（05）：32-35.

[2]郭龍.通信用一體化戶外機柜結構設計要點[J].科技風，2018（16）：65.

[3]張鵬. 礦用4G便攜式通信礦燈的設計與實現[D].西安科技大學，2018.