煤礦融合通信系統(tǒng)的優(yōu)化分析

段 峰

（西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司大數(shù)據(jù)中心，山西 太原 030053）

引言

目前來看，煤礦生產(chǎn)過程中，紛紛根據(jù)《安全生產(chǎn)規(guī)則》設(shè)置了人員定位系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)以及通信調(diào)度系統(tǒng)等保障煤礦生產(chǎn)安全的系統(tǒng)終端。雖然，每個(gè)系統(tǒng)的安全保障目標(biāo)相同，但各個(gè)終端系統(tǒng)分別由不同的部門和人員管理，各系統(tǒng)之間的聯(lián)系甚少，缺乏有效的協(xié)調(diào)能力，致使在發(fā)生安全隱患時(shí)不能及時(shí)互通消息，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)安全?；诖?，急需建立融合通信體系，實(shí)現(xiàn)與各個(gè)安全系統(tǒng)的有效協(xié)作。

1 融合通信技術(shù)的選用

1.1 井上與井下融合技術(shù)

現(xiàn)階段，有很大一部分煤礦在進(jìn)行定位系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)架設(shè)時(shí)，均采取分別架設(shè)的方式，且需要采用不同的操作軟件進(jìn)行控制，井下應(yīng)用的各類安全設(shè)備更是屬于獨(dú)立存在的個(gè)體。一般情況下，為了保障通信效果和提高維護(hù)效率，通常會采用中繼連接的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的簡單互聯(lián)，但未能從系統(tǒng)層面進(jìn)行交互和融合。而本次研究的主要目的是，從系統(tǒng)層面入手，建立起融合型的通信基站，做到通信系統(tǒng)與其他安全系統(tǒng)的有效融合，致力于提升各個(gè)安全系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)能力，從根本上提升礦井作業(yè)安全性。為能達(dá)成井上和井下的融合調(diào)度目標(biāo)，促進(jìn)井下、井上雙融合，要求所建立的通信基站必須能夠同時(shí)支持有線和無線通信的接入，并能為人員定位系統(tǒng)、井下監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等提供接入口，實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)[1]。

1.2 空間信號覆蓋傳輸技術(shù)

為使融合通信系統(tǒng)得到有效建設(shè)，首先需要解決的問題是有線通信系統(tǒng)的線纜分布復(fù)雜的問題，與其他安全系統(tǒng)的互聯(lián)必定會產(chǎn)生更多連接線纜，這也為線纜維護(hù)和管理帶來了極大的難度，同時(shí)也增加了融合通信系統(tǒng)建設(shè)的成本。因此，可以優(yōu)先選用無線通信技術(shù)，并且借助IR-UWB 精準(zhǔn)定位技術(shù)和MIMO天線陣列技術(shù)增強(qiáng)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(shè)備維護(hù)的難度[2]。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

由于各安全系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)量眾多，且存在數(shù)據(jù)格式不一的狀況，在融合通信系統(tǒng)建設(shè)的過程中會產(chǎn)生數(shù)據(jù)封裝和解析的難題，這為數(shù)據(jù)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(zhǔn)定位和WIFI 等提供特定的協(xié)議接口。此外，還可利用以太網(wǎng)的加密和解析處理功能解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的封裝和解析等問題，為融合通信的數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造了良好的條件?？梢哉f，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的有效選用，為融合通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 煤礦融合通信系統(tǒng)組成

2.1 綜合調(diào)度系統(tǒng)組成

如圖1 所示，綜合調(diào)度系統(tǒng)主要包括視頻調(diào)度、廣播調(diào)度、無線調(diào)度和人員定位等，其也屬于融合通信的一種重要表現(xiàn)形式。綜合調(diào)度系統(tǒng)的主要作用表現(xiàn)為：負(fù)責(zé)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(shí)現(xiàn)基站和網(wǎng)關(guān)信息的交互傳播；對下行數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存、轉(zhuǎn)發(fā)、解析和監(jiān)聽處理；對于用戶簽約信息進(jìn)行全面存儲，主要涉及的用戶信息包括標(biāo)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(yè)務(wù)或者一些非會話形式的多媒體業(yè)務(wù)等；可將呼叫和業(yè)務(wù)控制層分離開來，實(shí)現(xiàn)對呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分別控制，增強(qiáng)系統(tǒng)控制的靈活性。

2.2 多系統(tǒng)融合通信設(shè)計(jì)

多系統(tǒng)的融合通信結(jié)構(gòu)見圖2 所示。

多系統(tǒng)融合通信的實(shí)質(zhì)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(shí)現(xiàn)一鍵調(diào)度和控制的目標(biāo)。主要的方法為采用通信集成技術(shù)、語音交換技術(shù)和軟件編程技術(shù)等，對于無線通信、數(shù)字廣播、固定電話、人員定位等數(shù)據(jù)進(jìn)行集成控制，由調(diào)度臺進(jìn)行統(tǒng)一控制的技術(shù)措施。該調(diào)度平臺在日常運(yùn)行中，可根據(jù)實(shí)際通信需求，對固定電話進(jìn)行呼叫，對廣播終端進(jìn)行有效控制，同時(shí)也可查看各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，如瓦斯監(jiān)測參數(shù)、人員聚集參數(shù)等。在融合通信的情況下，井下和井上的調(diào)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(qiáng)各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作能力，為煤礦開采作業(yè)提供可靠的安全保障。

2.3 融合通信系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

融合通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要想實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度的目標(biāo)，需首先做好數(shù)據(jù)包的封裝處理工作，且在借助網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)的主要目的是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同設(shè)備之間的傳輸，為能保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院图皶r(shí)性，要先對數(shù)據(jù)包進(jìn)行拆分處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際要求進(jìn)行再次打包。同時(shí)，需要在已經(jīng)打包好的數(shù)據(jù)包上附加本地地址信息、目標(biāo)地址信息和一些糾錯(cuò)信息等。對于部分安全要求較高的信息可以進(jìn)行加密封裝處理后，再在設(shè)備之間傳輸。實(shí)際上，數(shù)據(jù)流向受到綜合調(diào)度平臺的集中控制影響，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，與底層基站進(jìn)行信息交互，并與手機(jī)終端信息完成交互，最后在核心網(wǎng)絡(luò)中集中處理，確保融合通信系統(tǒng)的整體運(yùn)作效果。

1）綜合網(wǎng)管服務(wù)功能。其主要作用為對于本安融合信息分站的設(shè)備和IP 交換機(jī)等進(jìn)行綜合管理，同時(shí)會對運(yùn)行過程中產(chǎn)生的日志進(jìn)行詳細(xì)記錄，相關(guān)人員可以通過查詢?nèi)罩镜姆绞搅私庀到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和歷史運(yùn)行記錄，有效提升了系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)測效果，能夠避免出現(xiàn)潛在的系統(tǒng)隱患。該管理服務(wù)軟件還支持分組管理和賬號權(quán)限管理等功能，可為特定的人員提供通話記錄查詢服務(wù)，查詢界面如圖3 所示。

2）錄音功能。本次系統(tǒng)中所選用的錄音技術(shù)為全數(shù)字錄音技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)分機(jī)和環(huán)路中繼的實(shí)時(shí)錄音，為了保證錄音數(shù)據(jù)的有效儲存，選用了大容量的磁盤。借助WEB 可以對錄音系統(tǒng)進(jìn)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(jī)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(gè)用戶及時(shí)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(nèi)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(tǒng)中還涉及定位功能，借助GIS 技術(shù)可以將定位信息實(shí)時(shí)呈現(xiàn)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(yè)的安全管理和調(diào)度提供可靠的依據(jù)。

3 結(jié)語

煤礦通信系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性直接關(guān)系煤礦井下作業(yè)安全，同時(shí)也會對井下的調(diào)度工作帶來一定程度的影響。在原有的通信運(yùn)行中，與人員定位和廣播系統(tǒng)等缺乏有效的聯(lián)系，致使井下調(diào)度作業(yè)的效率偏低。因此，圍繞融合通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，希望能夠?qū)崿F(xiàn)融合通信目標(biāo)，為井上和井下的調(diào)度工作提供可靠的通信支持。