露天礦山無線專網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

石立巖，嚴(yán) 銘

（江西銅業(yè)集團有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

1 引言

鐵城門山銅礦地處江西九江市城門鄉(xiāng)，礦區(qū)地形復(fù)雜，由于采礦剝離作業(yè)不斷推進(jìn)，目前使用2G公網(wǎng)承載卡調(diào)數(shù)據(jù)，無法有效覆蓋采礦區(qū)；網(wǎng)絡(luò)帶寬窄，不能傳輸寬帶數(shù)據(jù)，各系統(tǒng)獨立組網(wǎng)，無法進(jìn)行可視化調(diào)度；模擬對講有串音現(xiàn)象，通話體驗接收不連續(xù)。江西城門山銅礦擬建打造一張寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)［1]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

無線專網(wǎng)系統(tǒng)由核心網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)平臺、拉遠(yuǎn)基站［2]、固定基站、移動基站、集群終端［3]、CPE終端、卡調(diào)系統(tǒng)［4]、語音集群等幾部分組成。在礦辦公樓機房統(tǒng)一管理eSCN核心網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)管服務(wù)器、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、異系統(tǒng)網(wǎng)管等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，調(diào)度礦區(qū)［3]。無線專網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)建設(shè)范圍

3.1 覆蓋規(guī)劃仿真

網(wǎng)絡(luò)要求覆蓋整個采坑、排土、卸礦、選礦等工序區(qū)域，采用4T4R鏈路［5]進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果覆蓋如圖2所示。

圖1 線專網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 仿真覆蓋圖

3.2 站點規(guī)劃結(jié)果

共計使用1個固定站+3個拉遠(yuǎn)站+1個移動站，實現(xiàn)露天采礦場、選礦廠的覆蓋及盲點的覆蓋。其中固定站在中心+120m處，對采坑和排土場進(jìn)行覆蓋；采坑拉遠(yuǎn)對采礦區(qū)進(jìn)行覆蓋增強；排土場拉遠(yuǎn)對排土區(qū)進(jìn)行覆蓋增強；選礦廠拉遠(yuǎn)對選礦區(qū)進(jìn)行覆蓋增強。站點參考位置如表1所示?；窘ㄔO(shè)位置及直線距離如圖3所示。

圖3 基站建設(shè)位置及直線距離示意圖

表1 各站點參考位置

4 建設(shè)技術(shù)

4.1 基站選址與安裝

固定基站站點塔型為30m一體化塔房，鐵塔上安裝3根支臂后安裝天線和設(shè)備，天線采用4T4R定向天線；選礦廠拉遠(yuǎn)基站的高度為15m，在選礦廠區(qū)域8m高小樓，樓房頂部安裝9m自立式抱桿后安裝天線和設(shè)備；排土場拉遠(yuǎn)基站高度35m，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，在排土場后山中間處新建鐵塔，在新站址建設(shè)24m地面拉線塔+單艙室外機柜；采坑拉遠(yuǎn)基站高度25m，該區(qū)域在采坑邊緣，新建30m快裝塔+單艙室外機柜。

4.2 傳輸、供電建設(shè)

固定基站作為1個傳輸節(jié)點，選礦廠拉遠(yuǎn)基站、排土場拉遠(yuǎn)基站、采坑拉遠(yuǎn)基站通過12芯光纜接入固定站機房傳輸設(shè)備，然后通過24芯光纜將固定站數(shù)據(jù)傳輸至采場調(diào)度樓，光纖架設(shè)建議采用架空敷設(shè)［6]。

基站電力提供直流48V，頻段為1785～1805MHz。固定基站和選礦廠拉遠(yuǎn)基站采用市電；排土場拉遠(yuǎn)基站從附近水泵房處架空引電；采坑拉遠(yuǎn)基站旁安裝一個變壓器，架空引電。

5 未來 5年無線專網(wǎng)可擴展性

5.1 采礦區(qū)未來5年變化對信號的影響

2019年采坑深度為-106m，隨著采礦的繼續(xù)，采坑越來越深，2020年采坑深為-118m，1年下1個臺階12m，3年后采坑深-142m到-154m。排土場目前高度為30至120m之間，未來5年內(nèi)會繼續(xù)橫向拓展，同時升高30m。當(dāng)4G信號覆蓋較弱時，可通過下壓對應(yīng)天線下傾角和抬高對應(yīng)天線下傾角方式調(diào)整覆蓋信號。

5.2 面向5G的演進(jìn)規(guī)劃

當(dāng)前城門山銅礦首先采用的是大范圍區(qū)域數(shù)據(jù)連接，場景上對網(wǎng)絡(luò)的要求已經(jīng)滿足，但從發(fā)展角度看，4G LTE會繼續(xù)朝5G演進(jìn)，會是5G的重要組成部分?；诋?dāng)前評估及歷史2G升級3G，3G升級4G經(jīng)驗，城門山銅礦無線專網(wǎng)系統(tǒng)也可以通過如下三種方式進(jìn)行演進(jìn)擴展：

（1）BBU演進(jìn)［7]：通過插入新的5G基帶板，通過軟件升級，面向5G演進(jìn)。

（2）射頻RRU演進(jìn)：遵照5G商用演進(jìn)節(jié)奏，增加新射頻單板，通過軟件升級向5G演進(jìn)。

（3）核心網(wǎng)演進(jìn)：核心網(wǎng)支持通過軟件升級，實現(xiàn)面向5G演進(jìn)。

6 結(jié)語

城門山銅礦智能化礦山建設(shè)充分考慮礦山物聯(lián)網(wǎng)通訊平臺的系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)露天礦山地質(zhì)條件構(gòu)建了一套無線專網(wǎng)系統(tǒng)，使寬帶無線專用網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的無線語音集群調(diào)度系統(tǒng)、有線網(wǎng)絡(luò)深度融合，實現(xiàn)可視化指揮調(diào)度、視頻監(jiān)控、卡調(diào)業(yè)務(wù)承載、生產(chǎn)輔助集控等功能，并同步規(guī)劃未來5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)擴展，在實際生產(chǎn)中有具有重要意義。