試論800M集群系統(tǒng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)在黑岱溝露天煤礦中的應(yīng)用

周育文

摘 要：伴著遙控、遙測(cè)以及遙感等多種自動(dòng)化科技技術(shù)逐漸向前發(fā)展，通信數(shù)據(jù)訊息的傳送在經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用范圍日益普及，無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)依靠其靈活的組網(wǎng)能力以及較高的移動(dòng)能力擁有相當(dāng)特殊的應(yīng)用領(lǐng)域以及場(chǎng)景。該篇文章探索分析了鄂爾多斯神華準(zhǔn)格爾能源公司黑岱溝露天煤礦800MHz集群體系里面還沒(méi)有大規(guī)模研發(fā)以及運(yùn)用的撥號(hào)連接與調(diào)度傳輸兩個(gè)功能，用以全面促進(jìn)無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在綜合體系里的作用。

關(guān)鍵詞：800MHz 集群系統(tǒng) 無(wú)線數(shù)據(jù) 露天煤礦

中圖分類號(hào)：TN915.05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0022-02

最近一段時(shí)間頻繁發(fā)生在煤礦企業(yè)當(dāng)中的重大以及特大安全生產(chǎn)意外事故，對(duì)于國(guó)家以及人民造成了嚴(yán)重的生命以及財(cái)產(chǎn)損失，政府部門以及煤礦企業(yè)因而同時(shí)把煤礦的安全生產(chǎn)工作的信息化上升到空前的高度上來(lái)。負(fù)責(zé)國(guó)家安全生產(chǎn)的監(jiān)督部門已經(jīng)把礦井下面的集群移動(dòng)通信系統(tǒng)視作煤礦安全生產(chǎn)中三條生命線的其中之一，煤礦工人的實(shí)時(shí)無(wú)線數(shù)據(jù)、語(yǔ)音以及視頻的通信要求日益迫切，礦井下生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)上報(bào)、礦井下工作人員所處的區(qū)域更新及實(shí)時(shí)下發(fā)地面通知等都表明了煤礦通信系統(tǒng)服務(wù)的重要性以及特殊性，所以建立無(wú)線移動(dòng)集群通信體系是煤礦企業(yè)當(dāng)務(wù)之急要做的工作。

1 黑岱溝露天煤礦簡(jiǎn)介

神華準(zhǔn)格爾能源有限公司黑岱溝露天煤礦處于準(zhǔn)格爾煤田中部，是中國(guó)“八五”計(jì)劃和“九五”計(jì)劃中重要建設(shè)工程鄂爾多斯準(zhǔn)格爾工程一期工程鐵路、電廠、煤礦三大主干工程之一，同時(shí)是國(guó)家自行建造設(shè)計(jì)和施工勘探的特大露天煤礦，煤田面積40多km2，其中境內(nèi)能夠開采的原煤儲(chǔ)量達(dá)到15億噸，煤層平均厚度28m多，屬于特低磷、低硫、高揮發(fā)份、較高發(fā)熱量以及高灰熔點(diǎn)的長(zhǎng)焰煤，其中收到基的低位發(fā)熱量大約為每千克4000～5600大卡，是化工和氣化以及優(yōu)質(zhì)動(dòng)力用煤，憑借低污染的優(yōu)點(diǎn)聞名世界，并且獲得了“綠色煤炭”等榮譽(yù)稱號(hào)。黑岱溝露天煤礦最開始設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力為1200萬(wàn)t每年，20世紀(jì)90年代初期開始施工工建設(shè)，6年以后投入進(jìn)行試生產(chǎn)，90年代末正式移交實(shí)施生產(chǎn)，21世紀(jì)以來(lái)通過(guò)進(jìn)行二次擴(kuò)產(chǎn)改造以后，目前已經(jīng)達(dá)到預(yù)計(jì)的生產(chǎn)能力兩千五百萬(wàn)噸每年，形成我國(guó)單坑產(chǎn)量當(dāng)中最大型的露天煤礦。

黑岱溝露天煤礦引進(jìn)摩托羅拉公司研發(fā)的800MHz集群移動(dòng)通信系統(tǒng)為該煤礦的生產(chǎn)調(diào)度提供了很多的方便，該集群移動(dòng)通信體系是美國(guó)摩托羅拉研發(fā)的專門用于調(diào)度的移動(dòng)通信體系。該體系擁有很多功能，比如多級(jí)優(yōu)先、組呼、私密電話以及緊急告警等。除了滿足調(diào)度通信功能以外，該通信系統(tǒng)還可以根據(jù)控制系統(tǒng)中心的電話終端聯(lián)接程控?cái)?shù)字交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)有線用戶與無(wú)線用戶二者的電話接續(xù)指令。在煤礦公司中，其把車輛調(diào)度、礦下作業(yè)調(diào)度以及生產(chǎn)調(diào)度等等全部的用戶終端集中統(tǒng)一規(guī)劃管理。

2 集群移動(dòng)通信體系的特征、形式以及類型

所謂集群，意思指的是系統(tǒng)所擁有的所有能使用的信道均能夠被體系的所有用戶共享，即體系里的每個(gè)用戶如果要打算跟系統(tǒng)之內(nèi)的其他用戶通話的時(shí)候，凡是系統(tǒng)擁有閑置的信道，他便能夠在中央管理體系的控制下，運(yùn)用閑置信道聯(lián)絡(luò)溝通，實(shí)施通話。因此，集群移動(dòng)通信體系是很多用戶比如群體、部門共享同一組無(wú)線信道，同時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)用這部分信道的專用調(diào)度移動(dòng)通訊系統(tǒng)。

2.1 集群移動(dòng)通信體系的主要特征

集群系統(tǒng)攻克了往常調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的大部分缺點(diǎn)，因此，在比較短的時(shí)間里快速地得到發(fā)展，集群移動(dòng)通信通信體系的重要特征如下：

（1）體系整體的統(tǒng)一維護(hù)、統(tǒng)一管理以及統(tǒng)一建設(shè)，提升了體系的服務(wù)以及運(yùn)行質(zhì)量，為用戶提供了便利。

（2）具有較好的保密性，防碼機(jī)以及竊聽。

（3）每個(gè)通話組彼此互相保密以及獨(dú)立，相互不干擾對(duì)方。

（4）功能實(shí)現(xiàn)共享，不管聯(lián)網(wǎng)用戶的通話組包含多少成員，都具有完整系統(tǒng)的服務(wù)功能。

（5）設(shè)施實(shí)現(xiàn)共享，所有用戶僅需要購(gòu)買設(shè)施便能夠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，并且不要自己重復(fù)建站。

（6）按需分配頻率，極大增加了頻率的使用率。

2.2 集群移動(dòng)通信體系的形式

集群移動(dòng)通信體系的頻率實(shí)行統(tǒng)一管理的形式，它沒(méi)有提前選定某一個(gè)用戶，其實(shí)是在用戶有通話的需求時(shí)，通過(guò)它的申請(qǐng)把一個(gè)信道或者一對(duì)頻率分配給它，等到其完成通話以后，該對(duì)頻率立即被釋放掉，然后再把它分配到另外的用戶運(yùn)用。為了讓按需分配形式里頻率的使用率更高，集群移動(dòng)通信體系的信道采取動(dòng)態(tài)分配的手段，就是在進(jìn)行通話的過(guò)程當(dāng)中，每當(dāng)使用一次PPT功能進(jìn)行談話的時(shí)候，便要更換一回信道，所以就促進(jìn)數(shù)量有限的資源頻率可以為更廣大的用戶提供服務(wù)，進(jìn)一步增加了頻率的使用效率。通過(guò)釋放PPT功能鍵以后，保留信道的時(shí)間變長(zhǎng)，集群移動(dòng)通信體系能夠分為以下三類方式：

（1）信息集群，當(dāng)用戶在放開PTT鍵以后，信道能夠保留大約5.5～11 s之后釋放。

（2）準(zhǔn)傳輸集群，當(dāng)用戶在放開PTT鍵以后，信道可以保留大約0.6～7 s之后釋放。

（3）傳輸集群，當(dāng)用戶在放開PTT鍵以后，信道可以迅速釋放。

針對(duì)傳輸集群，因?yàn)樾诺罌](méi)有保留時(shí)間，所以它的信道使用程度是最高的，然而用戶進(jìn)行通話時(shí)每當(dāng)按一回PPT鍵全都必須再次重新申請(qǐng)才可以，由于中央控制器的工作量相對(duì)比較大，并且通話的連續(xù)性不是很好；針對(duì)信息集群，因?yàn)槠湫诺罁碛斜Ａ魰r(shí)間，所以信道利用效率相對(duì)比較，然而對(duì)方如果在信道的保留時(shí)間之內(nèi)進(jìn)行應(yīng)答，便可以不需要再次申請(qǐng)信道，因而，由于中央控制器包含的工作量比較小，所以通話具有比較好的連續(xù)性。為實(shí)現(xiàn)信息集群以及傳輸集群二者兼顧的好處，美國(guó)摩托羅拉公司開創(chuàng)了準(zhǔn)傳輸集群模式，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中獲得了全面的認(rèn)可、接納以及普及。

3 撥號(hào)連接endprint

800MHz集群移動(dòng)通信體系具備全雙工的通話能力，因而它的用戶也能夠參照一般的辦法進(jìn)行撥號(hào)上網(wǎng)。通過(guò)專用接口以及路由，用戶終端和集群的全雙工車載臺(tái)連接在一起，采取電話撥號(hào)手段和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，能夠滿足數(shù)據(jù)通訊的目標(biāo)。該種形式比較適合應(yīng)用在一部分投入較低的因特網(wǎng)絡(luò)。由于這部分因特網(wǎng)通常要求可以和野外或者礦區(qū)里一部分不確定的點(diǎn)實(shí)施聯(lián)絡(luò)，溝通信息。比如一部分位于礦區(qū)邊界區(qū)域的有線電話、處于移動(dòng)狀態(tài)的值班工作室沒(méi)辦法放置的辦公地點(diǎn)等。

4 調(diào)度傳輸

4.1 集群調(diào)度

800 M集群移動(dòng)通信體系和對(duì)講機(jī)網(wǎng)比較：首先，800MHz集群設(shè)施功能完善，技術(shù)先進(jìn)，能夠構(gòu)成涵蓋整個(gè)公司的大調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)僅需要依據(jù)簡(jiǎn)易的功能鍵便能夠變化通話組，運(yùn)用快捷、方便；但是對(duì)講機(jī)，僅可以構(gòu)成由十來(lái)個(gè)用戶組成的小規(guī)模調(diào)度網(wǎng)，相互干擾比較嚴(yán)重，變更頻點(diǎn)較為繁瑣，需要專業(yè)人員進(jìn)行更改，通話組較少；其次，站在管理層面分析，800MHz集群體系具有管理終端，必須要求移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)，把身份碼分配給它之后，才能夠使用，這樣有利于發(fā)揮管理功能比如查詢、強(qiáng)制停機(jī)、限制話長(zhǎng)以及收費(fèi)等。但是對(duì)講機(jī)在買完以后便能夠利用，無(wú)法實(shí)施控制管理，非法用戶比較多；而且800MHz集群體系不但可以單工調(diào)度，另外雙工撥號(hào)能夠進(jìn)入有線電話網(wǎng)，使得調(diào)度網(wǎng)變成有線電話網(wǎng)中的一部分，相互補(bǔ)充，但是對(duì)講機(jī)網(wǎng)缺乏該功能。而且，從保密性以及通話效果分析，由于對(duì)講機(jī)頻段比較擁擠，社會(huì)擁有量很大，所以語(yǔ)音質(zhì)量比較差，嚴(yán)重受到干擾而且缺乏保密性；因?yàn)?00MHz集群系統(tǒng)采取CDMA1X技術(shù)，所以無(wú)干擾、保密、話音好；通信距離方面，傳統(tǒng)情況下，3W手機(jī)功率的對(duì)講機(jī)中間最長(zhǎng)通信長(zhǎng)度小于3 km；但是800MHz的手機(jī)最長(zhǎng)通訊長(zhǎng)度大約是20 km，并且能夠依據(jù)運(yùn)用效果實(shí)施基站架設(shè)，保障信號(hào)覆蓋。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

采取調(diào)度形式傳輸數(shù)據(jù)的端口是專門為單工車載臺(tái)設(shè)計(jì)的，能夠直接依據(jù)RS232接口和數(shù)據(jù)采集器或者終端連接。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方務(wù)必配備該接口設(shè)施，然后安裝對(duì)應(yīng)的傳輸軟件，才能夠?qū)嵤┫嚓P(guān)的數(shù)據(jù)傳輸。

4.2.1 無(wú)線路由

在該類別數(shù)據(jù)通信形式的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，連接終端與單工車載臺(tái)端口是種無(wú)線路由，使用的調(diào)制模式是調(diào)頻MSK形式，而且能夠經(jīng)過(guò)自適應(yīng)均衡辦法對(duì)頻率響應(yīng)比較差、相位失真的信道施加自動(dòng)校正，促進(jìn)其和理想信道接近，確保遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通訊的通訊質(zhì)量。該無(wú)線路由除擁有CRC檢驗(yàn)功能以外，還使用重傳以及前向糾錯(cuò)編碼相互混合的糾錯(cuò)形式，提升系統(tǒng)的可靠程度。因?yàn)樵胍粲绊?、各種干擾以及傳輸性質(zhì)不理想，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生隨機(jī)錯(cuò)誤以及連續(xù)比特有限的偶然錯(cuò)誤。所以，采取重傳以及前向糾錯(cuò)編碼結(jié)合到一起的混合糾錯(cuò)形式。數(shù)據(jù)發(fā)射端對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼并發(fā)送具有糾錯(cuò)性能的碼，倘若在傳輸進(jìn)程中發(fā)生的差錯(cuò)是該糾錯(cuò)碼可以糾正的種類，接收端口對(duì)該類差錯(cuò)自行糾正，針對(duì)超越編碼糾錯(cuò)能力的差錯(cuò)則采取重傳的辦法施加糾正，用以獲取編碼增益，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼，提升系統(tǒng)整體的可靠性能。

4.2.2 通信軟件

和無(wú)線路由配套的通信軟件擁有電平指示、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)話兼容、定時(shí)發(fā)送、CSMA規(guī)程、輪詢、數(shù)據(jù)加密、來(lái)電記錄、通播、組呼、選呼、對(duì)話、文件收發(fā)以及內(nèi)存駐留等功能。通過(guò)采取共用數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，通信軟件和其他應(yīng)用軟件端口實(shí)施數(shù)據(jù)交換。

4.3 實(shí)際應(yīng)用

4.3.1 需求說(shuō)明

黑岱溝露天煤礦通過(guò)使用800MHz集群無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送：在各個(gè)站點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁髯缘恼{(diào)度室，各廠調(diào)度室又將各個(gè)站點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)傳送給礦總調(diào)度室，該室依靠收集進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)施及時(shí)的判斷以及決策。

（2）相關(guān)文件的傳遞：該文件傳輸指的是礦調(diào)度和廠調(diào)度二者之間的有關(guān)文件傳輸，廠調(diào)度與廠調(diào)度之間不可實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸。

（3）對(duì)話交談廣播數(shù)據(jù)：礦調(diào)度及廠調(diào)度之間的廣播、談話、交談；800MHz集群調(diào)度系統(tǒng)是一類單工異頻的通話形式，即主叫者在按下PTT鍵進(jìn)行講話時(shí)，其他同組組員全部可以收聽到，一個(gè)組員完成講話放開PTT以后，其他組員便能夠按下自己的PTT接著講話。組組之間依靠GID進(jìn)行識(shí)別。經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)分配信道以及集中控制給用戶能夠達(dá)到一對(duì)多的靈活插進(jìn)通話、快速構(gòu)建呼叫鏈路以及群組呼叫等功能與特點(diǎn)，所以可以理想實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度功能。

4.3.2 解決方法

整個(gè)數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)分作3個(gè)部分完成：（1）低層站點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去（低層數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)—SBDT）。SBDT從ACCESS庫(kù)中讀出最近的數(shù)據(jù)，主動(dòng)上傳給MIDT低層數(shù)據(jù)庫(kù)并且由合作方來(lái)添加以及維護(hù)，SBDT僅僅讀出最近兩條記錄傳輸出去。第一個(gè)SBDT必須在接收到MIDT特定編碼的傳輸數(shù)據(jù)指令才能發(fā)送數(shù)據(jù)。MIDT傳輸?shù)臄?shù)據(jù)命令有各個(gè)站點(diǎn)SBDT編碼信息，各站點(diǎn)的SBDT接收信號(hào)并且判斷是否屬于自身的編碼，如果是，就找出下一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)站點(diǎn)SBDT的編碼，在上傳數(shù)據(jù)時(shí)一起發(fā)送出去。MIDT接收到的最后一個(gè)SBDT傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以后又開始傳輸命令，開始下一輪的數(shù)據(jù)傳輸；（2）中層廠運(yùn)送數(shù)據(jù)、文件的傳輸與接收（中層數(shù)傳系統(tǒng)—MIDT）。BIDT詢問(wèn)收取SBDT采集到的數(shù)據(jù)，并且寫進(jìn)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)和合作方進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。當(dāng)SPDT詢問(wèn)到某一個(gè)MIDT，MIDT把沒(méi)有上傳的站點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)傳輸給SPDT；（3）礦調(diào)度的數(shù)據(jù)文件傳送和接收（頂層數(shù)傳系統(tǒng)—SPDT）。SPDT依次詢問(wèn)各個(gè)MIDT，收到MIDT傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)并且寫進(jìn)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)和合作方之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換；（4）MIDT和SPDT之間的文件、廣播數(shù)據(jù)、對(duì)話的傳輸。SPDT所發(fā)送的文件、對(duì)話以及廣播直接進(jìn)行的，BIDT傳送給SPDT的數(shù)據(jù)是被動(dòng)發(fā)送的，需要等待SPDT排到自己后才可發(fā)送。

5 應(yīng)用現(xiàn)狀

黑岱溝露天煤礦800MHz集群移動(dòng)通信系統(tǒng)目前已經(jīng)投入使用將近3年，該期間集群通信系統(tǒng)達(dá)到了生產(chǎn)指揮調(diào)度的要求。然而僅僅停留在使用電話功能層面，忽視了其身為專用網(wǎng)絡(luò)所具備的其他方面的傳輸服務(wù)功能。該集群體系還需要進(jìn)一步地發(fā)揮應(yīng)有的作用。

6 結(jié)語(yǔ)

集群移動(dòng)通信系統(tǒng)是一類統(tǒng)一化管理、資源共用、專網(wǎng)共建，并且為用戶提供良好服務(wù)的高效能、多用途非常先進(jìn)可移動(dòng)的指揮調(diào)度通訊系統(tǒng)，正是基于其指揮調(diào)度作用，在歐美和一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，應(yīng)用非常廣泛。我國(guó)的集群通訊起步比較晚，但是發(fā)展極其快，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)的飛速發(fā)展，集群調(diào)度通訊系統(tǒng)必定能在軍隊(duì)、消防、武警、公安、政府部門、保險(xiǎn)、金融、交通、企業(yè)與事業(yè)單位等各個(gè)方面，凸顯著越來(lái)越重要的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 王仁興，易靈芝，王根平，等.基于LEACH協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012（11）.

[2] 張蕾，陳華輝，趙會(huì)友，等.CeO2對(duì)WC-Co/Ni60B激光熔覆涂層組織和磨損性能的影響[J].摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，2008（6）.

[3] 薛云，聶飛龍，黃育如，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)信息智能預(yù)測(cè)開發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：專業(yè)版，2009（11）.

[4] 孟忠江，魯昆生，王福昌，等.一種適用于農(nóng)村通信的無(wú)線接入系統(tǒng)方案[J].無(wú)線電工程，2001（1）.

[5] 文香桂，王根平，易靈芝，等.一種256路高精度實(shí)時(shí)信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012（2）.

[6] 靳浩，尤媛，紀(jì)曉東，等.異構(gòu)融合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)選擇：一種基于MADM的新方法（英文）[J].中國(guó)通信，2011（8）.

[7] 劉喜梅，張超，胡繼珍.一種復(fù)雜環(huán)境下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009.endprint