矿井无线通信系统现状与发展趋势

煤矿井下无线通信系统综合解决方案

2009-03-04

随着国家和政府对煤炭行业安全生产的日益高度重视，企业的安全可靠的通信系统建设也被列为所有工作的重中之重。中兴通讯作为通信设备提供厂商，依靠自身强大的通信产品研发能力专门为煤炭行业研制开发出了性能质量优越，功能应用全面的井下无线通讯系统和终端设备，提出了一整套安全、经济、先进、有效的综合通信网络解决方案。

一、 用户需求

近几年煤炭企业频繁发生重特大安全生产事故，给国家和人民带来巨大的生命财产损失，政府和企业因此共同将煤矿安全生产的信息化工作提上空前的高度。煤矿企业的调度通信和行政通信系统经过多年建设和发展，虽取得了较大的成效，但是缺乏成熟的井下移动通讯解决方案。矿井工人和工作人员的实时无线语音数据通信要求非常迫切，井下人员所处位置更新、井下生产的动态数据上报、地面通知的实时下达等都显示出井下通信系统业务的特殊性和重要性。根据这些业务要求，中兴通讯开发出了基于PHS（无线公话系统）技术的、专门用于井下安全生产的通信系统KT25型设备。该系统设备能够解决矿井语音通信、人员监测、定位、数据传输等的综合应用问题。

二、 网络结构

网络拓扑结构如下：

ZXPCS系统由核心控制设备CN、操作维护中心OMC、基站控制器CSC、基站CS和无线移动终端PS组成。CN通过七号信令或者中国1号信令和原PBX相连。从结构层次上分，中兴防爆PCS系统由无线接入层、核心控制层和业务提供层构成：

1）无线接入层： 3

由基站控制器子系统iCSC/CSC、基站CS和终端PS组成，为PHS用户提供无线接入的通道。集成基站控制器iCSC提供内部接口与交换单元相连，使用户通过本地网进行话音的呼入呼出控制，提供集线控制功能。从交换单元输出的信号在集成基站控制器进行数字复用和协议处理后，通过光纤、微波或铜缆传输链路传送至基站控制器CSC。iCSC的交换网板是8K×8K的，允许接入基站控制器数为50，最大可到64，系统最大话务量为1350Erl，忙时呼叫次数BHCA达到135K。

无线通信技术在煤矿的发展

煤矿井下通信系统是矿井安全防护及生产调度必不可少的设施，是矿井信息化和安全生产管理的重要组成部分。将无线通信系统技术应用于煤矿企业，提高井下无线通信水平，加快井下通信发展步伐，为煤矿安全生产、提高生产效率、提高企业的管理水平搭建起有效的信息平台，成为煤矿无线通信发展的重要任务。

由于井下环境差，巷道分布多，干扰信号源多，对无线的发展障碍比较大，早期我国井下通信主要为有线方式。随着无线通信技术的日新月异，煤矿井下无线通信技术也得到了迅速发展。煤矿无线通信主要有以下方式：

1 超低频透地通信

超低频透地通信系统是以大地为电磁波传播媒介、无线电波穿透大地的无线电通信方式。主要产品是澳大利亚开发的ped 井下无线通信与急救系统，90年代进入我国煤炭领域。该系统主要应用于井下急救，即在紧急情况发生、其它通信方式完全中断时，通过ped系统发射系统，使其超低频信号穿透岩层到达井下任何位置，迅速有效地与井下人员通信。该系统可靠性高，但缺点是信道容量小，不能用于语音等需要较大信道容量的通信，只能用于传呼、简单遥控等，而且电磁干扰大，特别是50 hz工频干扰对特低频透地通信干扰严重。另外，透地通信系统需要在地面架设长达数千米的天线，限制了该方法的应用。

2 中频感应通信

中频感应通信系统借助专用感应线，利用无线电波感应场引导电磁波传输，频率选择在中低频。主要产品是南非的rb2000，90年代末进入我国煤炭领域。该系统投资费用低，小范围内信道稳定，设备携带方便，采用中低频感应操作，可在井下恶劣环境中锁定最佳的通信波段，输出高强度信号；系统采用导频抑噪技术，在噪音较高的电磁环境中使用且通话效果十分清晰。但缺点是靠近感应体通信效果好，稍远离感应体信道不稳定，感应通信受受巷道内导体影响较大，信道性能不稳定，通信距离一般不大于2m，信道容量小，电磁干扰强。

科技信息　专题论述　

矿并通信昀项状及发展　

沈阳三一重型装备有限公司　姚立权　陈兴宝　［摘要］本文介绍了矿山井巷泄漏通信系统，井下小／大灵通，井下光纤电视系统，煤矿井下无线视频通信系统等现行的矿井通信　系统。　［关键词］矿井通信现状发展　煤炭专用通信网由矿区地面通信系统和煤矿井下通信系统两大部　分组成。近几年来矿井通信得到迅猛发展，无论是传输设备，还是交换　设备，容量逐年增大，技术不断更新，逐步实现了数字化、程控化，通信　的可靠性和稳定性也逐渐提高；矿井通信网正在向集语音、图像和数据　传输“三合一”的综合信息网方向发展。但是，由于受通信设备技术跟进　缓慢和特殊环境条件的制约，各种技术都存在其优点和不足。　１．矿山井巷泄漏通信系统　以漏缆为传播媒介，是近年来国际上采用的最先进的井下通信技　术，在国内也已经在多个矿山中应用。目前它主要实现的是语音调度。　漏泄通信是利用漏泄电缆作为无线通信系统中的天线，实现无线　高频信号在地下巷道中的传输和均衡分布，从而实现井上与井下人员　及井下车辆之间的无线移动通信。　在井下通讯巷道架设一泄漏电缆，由该电缆传送射频无线电信号　的同时，也可向周围进行辐射，从而起至Ⅱ传输线和天线的作用。由于泄　漏电缆的这种特性，可使其周围形成一连续的无线电波泄漏场，以至在　巷道的任何截面都有无线电波的场强。该电缆（也是长天线）和移动电　台的天线进行双向可逆的藉合，将移动电台和基地台之间的复杂的远　距离电磁波，转化为移动电台下泄漏电缆之间的简单的近距离传播。为　使信号能够远距离的输送，在电缆的一定长度上加设中间继电放大器，　补偿损失的能量。　整个设备所需要的设备有：基地台、稳压电源、双向中继器、漏泄电　缆、功率分配器、射频汇接器、负载盒、手持机、有／无线交换终端。　在调度室安放基地台，从基地台将漏缆甩到井下，每几百米安放一　个双向中继器，在巷道分叉的地方安放功率分配器，在网络终端安装负　载盒使网络的阻抗匹配。　该技术现已十分成熟，在当前矿山井下广为使用，它具有通话质量　好，功能先进，基地台对移动台有寻呼、组呼、全呼功能，传输通道可靠　性高，组网能力强等优点。缺点是漏缆成本过高，且当系统过分庞大时，　过多的双向中继器级联，噪声易累加，信噪比变坏，且智能实现单工或　半双工通信（即对讲机功能式的通信），无法实现真正的有线、无线问的　等位拨号。　漏缆技术是极为成熟的技术，在语音通信的基础上，完全可以在此　信道上实现通信，文字，数据信息的交换。现在也已经有这样的系统设　计开发出来了。　２．井下小，大灵通　这两个技术也是主要针对语音通信，现阶段都已经是研制成功的　技术，都是由现有的网络运营商提供的技术，小灵通是中国电信的小灵　通技术，大灵通是中国联通的ＣＤＭＡ技术。这两种技术是把井上现有的　通信方案移植到井下，完成的功能也大致相同。并增加了适应生产指　挥、应急通信的调度功能，提供多样化的语音、短信息、定位信息及数据　传输业务。　主要的设备是手持机和井下基站，辅助设备有基站控制器等。　井下大灵通和小灵通都已经投入使用。这种井下技术比较年轻，而　且使用的是现有的运营商的技术，系统较为复杂，设备与维护成本都比　较高，而且信号有待于进一步提高。　３．井下光纤电视系统　煤矿井下光纤通信是以矿用光缆为信道进行信息传输的新兴技术，　具有信息容量大、无电磁干扰、频带宽、本质安全、重量轻、耐水火、抗拉　强度高、损耗低、无中继远距离传输等优点，特别适合于环境恶劣的煤矿　井下条件，传输距离越远性能价格比越优于电缆传输。　ｌ（Ｊ２８光纤工业电视系统是中国矿业大学研发的先进的矿井下工　业电视系统。ＫＪ２８系统的矿用本安型光纤摄像仪和矿用本安型视频光　端机及矿用阻燃光缆是根据煤矿井下特殊环境和条件对防爆、防尘、防　潮、．防震和低照度、视频特性、阻燃的要求，适用于采煤工作面的本安型　实用新型产品。该系统能在综采面实现可靠的工业电视监视，达到了国　内领先水平。　系统的主要设备有：矿用本安型系统光纤摄像仪、矿用本安型系列　光端机、ＳＧＪ一Ⅲ视频光端机、１６通道８终端矩阵切换器及矿用阻燃光　缆等。系统容量为１６路工业电视摄像（可扩容３２、６４路），最大传输距　离为２０ｋｍ。系统框图如下：　

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矿井移动通信的现状与发展分析

作者：张鹏

来源：《电子世界》2013年第16期

【摘要】近些年，随着高新技术的出现，矿井移动通信技术也随之诞生，并带动着煤矿事业的快速发展，同时也促进了现代通信技术、计算机网络系统的融合。目前由于矿井环境的特殊情况，电子通信技术的应用会收到一定的制约，但随着通信技术迅速发展，接着3G业务的顺利开展，更是给矿井通信技术带来了优越的条件，也逐渐引起了人们的广泛关注，本文主要对如今矿井移动通信技术发展现状进行了分析，希望为今后矿井通信的发展贡献一份力量。

【关键词】通信技术；发展；系统

1.矿井通信系统的现状

通常来说，要想实现真正意义上的矿井通信一般包括：由行政通信组成的系统、管理调度中所需要的通信系统、还得要有完善的广播系统以便方便与外面的联系。

而这些相互联系的矿井通信系统也有各自的功能和组成。首先对于矿井行政通信系统，主要设在矿井的地面，为了满足日常的行政管理，采用的是交换机由数字程序控制的，在整个矿井系统中起着不容忽视的作用，因为它负责着系统之间的联系。然后矿井中的调度通信主要负责生产中调度，是通过数字化的程序控制的，接着就是关系着矿井的安全的漏泄无线通信系统，当出现矿井出现意外情况，及时的报警，主要是利用一种特殊的同轴电缆，将信号电波由总的基地向四面的矿井深处传播，在传播途中与巷道中的电台联系，从而实现了将多个信号相联系并及时发送出去，在第一时间内为矿井中的人员提供了安全保障。

最后便是PHs小灵通系统，这是目前使用最广泛的主流系统，通过与矿井中的行政总机相连接，从而实现整个矿井的全面通信，并且到现在已经研发出了可以实现人员跟踪定位的功能，为矿井通信提供了更大的方便。

2.漏泄通信系统

漏泄通信是近些年国际上普遍采用的最先进的通信技术，主要是利用漏泄电缆实现高频信号的传输，煤矿井下漏泄通信是以漏泄光缆为信道进行信息传输的新兴技术，而漏泄电缆可以作为巷道中无线通信的天线，不仅实现了矿井里外人员之间的联系，还可对矿井中车辆安装通信设备，实现车辆之间，人员与车辆之间的无线通信。