煤礦融合通信系統的優化分析

段 峰

（西山煤電（集團）有限責任公司大數據中心，山西 太原 030053）

引言

目前來看，煤礦生產過程中，紛紛根據《安全生產規則》設置了人員定位系統、安全監控系統、廣播系統以及通信調度系統等保障煤礦生產安全的系統終端。雖然，每個系統的安全保障目標相同，但各個終端系統分別由不同的部門和人員管理，各系統之間的聯系甚少，缺乏有效的協調能力，致使在發生安全隱患時不能及時互通消息，嚴重影響煤礦生產安全。基于此，急需建立融合通信體系，實現與各個安全系統的有效協作。

1 融合通信技術的選用

1.1 井上與井下融合技術

現階段，有很大一部分煤礦在進行定位系統和無線通信系統架設時，均采取分別架設的方式，且需要采用不同的操作軟件進行控制，井下應用的各類安全設備更是屬于獨立存在的個體。一般情況下，為了保障通信效果和提高維護效率，通常會采用中繼連接的方式實現設備的簡單互聯，但未能從系統層面進行交互和融合。而本次研究的主要目的是，從系統層面入手，建立起融合型的通信基站，做到通信系統與其他安全系統的有效融合，致力于提升各個安全系統的協同作業能力，從根本上提升礦井作業安全性。為能達成井上和井下的融合調度目標，促進井下、井上雙融合，要求所建立的通信基站必須能夠同時支持有線和無線通信的接入，并能為人員定位系統、井下監控系統、廣播系統等提供接入口，實現多個系統互聯[1]。

1.2 空間信號覆蓋傳輸技術

為使融合通信系統得到有效建設，首先需要解決的問題是有線通信系統的線纜分布復雜的問題，與其他安全系統的互聯必定會產生更多連接線纜，這也為線纜維護和管理帶來了極大的難度，同時也增加了融合通信系統建設的成本。因此，可以優先選用無線通信技術，并且借助IR-UWB 精準定位技術和MIMO天線陣列技術增強WIFI 的覆蓋水平，這既可解決井下線纜眾多的問題，也可有效降低設備維護的難度[2]。

1.3 數據傳輸技術

由于各安全系統所涉及的數據量眾多，且存在數據格式不一的狀況，在融合通信系統建設的過程中會產生數據封裝和解析的難題，這為數據的有效傳輸帶來了極大的難度。借助多功能的融合分站，可以為4G通信、精準定位和WIFI 等提供特定的協議接口。此外，還可利用以太網的加密和解析處理功能解決數據傳輸過程中的封裝和解析等問題，為融合通信的數據傳輸創造了良好的條件。可以說，數據傳輸技術的有效選用，為融合通信系統的實現奠定了良好的基礎。

2 煤礦融合通信系統組成

2.1 綜合調度系統組成

如圖1 所示，綜合調度系統主要包括視頻調度、廣播調度、無線調度和人員定位等，其也屬于融合通信的一種重要表現形式。綜合調度系統的主要作用表現為：負責接入用戶控制指令，主要用于對尋呼信息和切換信息的控制處理；實現基站和網關信息的交互傳播；對下行數據包進行緩存、轉發、解析和監聽處理；對于用戶簽約信息進行全面存儲，主要涉及的用戶信息包括標識信息、策略控制信息、位置信息和安全控制信息等；提供會話業務或者一些非會話形式的多媒體業務等；可將呼叫和業務控制層分離開來，實現對呼叫控制層和業務控制層的分別控制，增強系統控制的靈活性。

2.2 多系統融合通信設計

多系統的融合通信結構見圖2 所示。

多系統融合通信的實質就是將廣播、語言通信、固定電話、視頻和人員定位等控制功能集合到一起，實現一鍵調度和控制的目標。主要的方法為采用通信集成技術、語音交換技術和軟件編程技術等，對于無線通信、數字廣播、固定電話、人員定位等數據進行集成控制，由調度臺進行統一控制的技術措施。該調度平臺在日常運行中，可根據實際通信需求，對固定電話進行呼叫，對廣播終端進行有效控制，同時也可查看各類監測數據，如瓦斯監測參數、人員聚集參數等。在融合通信的情況下，井下和井上的調度效率更為高效，且能夠在一定程度上提高各類指令的同步效果，有助于增強各系統的協調運作能力，為煤礦開采作業提供可靠的安全保障。

2.3 融合通信系統的功能設計

融合通信系統運行過程中，要想實現統一調度的目標，需首先做好數據包的封裝處理工作，且在借助網絡對數據進行傳輸時的主要目的是實現數據在不同設備之間的傳輸，為能保障數據傳輸的可靠性和及時性，要先對數據包進行拆分處理，并根據數據傳輸的實際要求進行再次打包。同時，需要在已經打包好的數據包上附加本地地址信息、目標地址信息和一些糾錯信息等。對于部分安全要求較高的信息可以進行加密封裝處理后，再在設備之間傳輸。實際上，數據流向受到綜合調度平臺的集中控制影響，網絡數據流經過數據轉發服務，與底層基站進行信息交互，并與手機終端信息完成交互，最后在核心網絡中集中處理，確保融合通信系統的整體運作效果。

1）綜合網管服務功能。其主要作用為對于本安融合信息分站的設備和IP 交換機等進行綜合管理，同時會對運行過程中產生的日志進行詳細記錄，相關人員可以通過查詢日志的方式了解系統運行狀態和歷史運行記錄，有效提升了系統運行的監測效果，能夠避免出現潛在的系統隱患。該管理服務軟件還支持分組管理和賬號權限管理等功能，可為特定的人員提供通話記錄查詢服務，查詢界面如圖3 所示。

2）錄音功能。本次系統中所選用的錄音技術為全數字錄音技術，可實現對系統分機和環路中繼的實時錄音，為了保證錄音數據的有效儲存，選用了大容量的磁盤。借助WEB 可以對錄音系統進行訪問，并從中提取通話記錄和錄音文件等信息，且支持用分機號和播放類型檢索錄音文件。在WEB 界面中的功能較為完善，且支持多個用戶及時訪問，為錄音文件的管理和利用帶來了極大的便利。還具備定期刪除錄音文件的功能，可有效避免因內存不足帶來的錄音信息儲存失效問題。

3）GIS 功能。在融合通信系統中還涉及定位功能，借助GIS 技術可以將定位信息實時呈現在地圖上，尤其是人員定位信息和車輛定位信息等，這可為煤礦開采作業的安全管理和調度提供可靠的依據。

3 結語

煤礦通信系統的運行可靠性直接關系煤礦井下作業安全，同時也會對井下的調度工作帶來一定程度的影響。在原有的通信運行中，與人員定位和廣播系統等缺乏有效的聯系，致使井下調度作業的效率偏低。因此，圍繞融合通信系統的結構設計和功能設計進行闡述，希望能夠實現融合通信目標，為井上和井下的調度工作提供可靠的通信支持。