礦用CDMA2000 GOTA數字集群無線通信系統在張家峁礦的應用

劉地

摘 要：隨著移動通訊技術和數字集群技術的發展，為煤礦的穩定安全通信提供了很大幫助。本文以陜煤神南張家峁礦業有限公司采用的CDMA2000 GOTA數字集群無線通信系統為例，對系統的應用概況、系統架構、系統建設、技術指標進行了介紹，以期為同行業礦用通信系統提供參考。

關鍵詞：礦用CDMA2000 GOTA；數字集群無線通信系統；建立條件；技術要求

0 引言

隨著我國煤炭事業的發展，高產高效煤礦對生產過程監控、全礦井生產安全環境監測、生產過程信息綜合利用等方面的網絡化、自動化和智能化提出了更高的要求。支撐實現的核心技術為集成化的數據管理、集成化的通訊、集成化的編程組態。這就要求用系統的觀念和集成的觀念實現整個礦井綜合信息化。而要實現整個礦井綜合信息化，就必須采用多種現代化信息與自動化技術，建立全礦井監測、控制、管理一體化的、基于網絡的大型開放式分布控制系統，形成全礦井生產各環節的過程控制自動化、生產綜合調度指揮和業務運轉網絡化、行政辦公無紙高效化，以保證對全礦井安全狀況和生產過程進行實時監測、監視、控制和調度管理，使礦井高效集中生產。因而需建設以井上下工業以太環網為基礎的綜合自動化控制平臺。

1 礦用CDMA2000 GOTA數字集群無線通信系統在張家峁礦應用概況

1.1網絡傳輸平臺

網絡傳輸平臺是通過我司PON網絡系統解決方案。可以提供以太網（光口、電口）；工業PON網絡技術真正實現了網絡扁平化，使工業環網只分為兩層，拼棄了原來交換機組成的環網多層化的缺陷，使網絡組網、維護、應用、優化更加簡單，并且穩定、高效；在主干上進行主備鏈路保護。

PON網絡系統安裝位置：根據礦區實際需求，本次在張家峁礦共設置2臺OLT主設備，地面KJJ24C 3臺，井下KJJ24A 6臺。PON網絡系統設備組網說明：環網井上匯聚交換機主要采用ZXC220設備，井上井下環網分支節點主要采用KJJ24設備。井上兩個風井接入器，通過井下巷道連通，設備取電，必須專項輸電線路。

1.2 CDMA無線通訊系統

無線通信網絡，包括一體化核心網、井下基站、地面基站、天線、無線終端（手機UE），通信核心設備 核心網、基帶處理單元、安裝在井上機房， 基站通過環網交換機接入無線核心網（CN）系統提供E1和以太網口的接入，通過NO.7、SIP通信協議與固話公網對接，實現專網用戶與外網用戶通話。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通信系統采用CDMA2000技術，采用煤礦典型的鏈形組網方式，在張家峁礦機房部署1臺一體化核心網設備，1臺OMC網管監控終端，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數字集群無線通信系統建設組成

2.1 KT195有線無線一體化調度通訊系統

根據張家峁礦井實際生產情況，在礦井設置一套基于軟交換的調度服務器。利用現有固話系統和將建成的無線系統對接，實現井上下全范圍大規模的有線無線調度通信。

2.2 KT182-F礦用3G無線通訊系統

根據張家峁礦實際情況，5-2煤層主要覆蓋輔運大巷，包括副井布放16個基站，覆蓋副井口至5-2煤輔運大巷至2600米處；以及機頭變電所和5-2煤15206膠運順槽機頭，15206工作面控制臺、工作面機頭和工作面機尾各放置一個基站保證采面重點區域的語音通信；4-2煤層覆蓋輔運大巷，利用13個基站覆蓋輔運大巷以及14206膠運順槽機頭的覆蓋，14206綜采工作面控制臺、綜采工作面機頭和綜采工作面機尾各布放一臺基站確保采面重點區域的通信；3-1煤層覆蓋重點區域，利用5個基站覆蓋機頭變電所、盤區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，可作為礦井調度交換機用戶的延伸，滿足井下檢修人員和井下重要生產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的應急通信手段。在張家峁礦建立通訊聯絡方便的礦用無線系統提高通訊效率，并為后期物聯網接入提供網絡平臺。

3 井下設備功能及技術指標

3.1 井下基站：

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

b）發射功率：基站最大發射功率大于500mW，可調；

c）一個基站允許至少32部手機同時語音通話（占線幾率低），支持數字集群調度，實現大容量組呼調度，滿足應急救援需要；

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

e） 井下基站應為隔爆兼本質安全型設備，通過內置不間斷備用電源供電；

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

3.2 基站接入器：

a）本安型設計，安全性高，適用場所更加廣泛。

b）采用堆疊插卡式設計，插卡式設計擴容靈活方便，可根據用戶需求不同實現以太網光＼電、VoIP、CAN、RS485和CVBS（BNC接頭）等業務融合接入。

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

4 無線用戶（手機終端）功能

4.1 普通本安手機

無線手機支持頻段：3G：CDMA EVDO 800/1900MHz.無線手機為本安型，在單個基站覆蓋范圍內用戶可以在移動過程中持續呼，不同基站間能實現通話自動漫游不掉線。

來電顯示：系統內當有電話呼入時包括外線，手機會自動顯示來話的電話號碼，您根據自己的需要，決定是否接聽。

短信息功能：可實現點對點短信和地面軟調度臺對手機群發的功能。

手機待機時間不小于72小時。

具備GOTA對講功能，可支持無需撥號的群呼，按鍵一呼百應，無摘接延時，方便緊急調度以及日常管理。

4.2 智能本安手機

無線手機支持頻段：3G：CDMA EVDO 800/1900MHz.無線手機為本安型，在單個基站覆蓋范圍內用戶可以在移動過程中持續呼叫，不同基站間能實現通話自動漫游不掉線。來電顯示：系統內當有電話呼入時包括外線，手機會自動顯示來話的電話號碼，您根據自己的需要，決定是否接聽。短信息功能：可實現點對點短信和地面軟調度臺對手機群發的功能。手機待機時間不小于72小時。其他要求：內存不少于4G，主頻不少于2G，采用安卓系統4.0版本以上，操作體驗流暢，不得捆綁第三方軟件。

5 應用效果

目前已經完成5-2煤層、4-2煤層、3-1煤層、地面工業區、生活區、新風井、老風井的3G無線gota數字集群調度通信系統的建設。該系統實現了與礦區固定電話專網互聯互通，實現礦區移動用戶、固定用戶的互聯通話，不僅具有對各手機的通話調度功能，公司所屬單位的主要工作人員已配備gota手機并均已實現了“一對一私密呼叫；一對多群組呼叫；調度一呼百應”的通信方式，按照用戶要求編號的集群調度的功能。同時系統完成了井上井下通信信號的大規模覆蓋，改變了以往有線固定通信方式存在的通信地點分布的局限性大和通信信號弱、反應遲緩的不足，使得礦井在生產調度的協調能力與應急救援能力上獲得大幅度提升，從而為礦井的安全生產、持續發展奠定了良好的基礎。