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?？梢蕴峁┮蕴W(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(jī)頭變電所和5-2煤15206膠運順槽機(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區(qū)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(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區(qū)域的通信；3-1煤層覆蓋重點區(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 無線用戶（手機(jī)終端）功能

4.1 普通本安手機(jī)

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

來電顯示：系統(tǒng)內(nèi)當(dāng)有電話呼入時包括外線，手機(jī)會自動顯示來話的電話號碼，您根據(jù)自己的需要，決定是否接聽。

短信息功能：可實現(xiàn)點對點短信和地面軟調(diào)度臺對手機(jī)群發(fā)的功能。

手機(jī)待機(jī)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(yīng)，無摘接延時，方便緊急調(diào)度以及日常管理。

4.2 智能本安手機(jī)

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

5 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)。