TD—SCDMA通讯技术在煤矿的应用解析

张桃　曾奕平

[摘要]近年来，通讯技术快速发展，很多通讯技术（WIFI无线局域网、小灵通、数字无线对讲等）都已经应用到了煤矿领域，但是，随着国家对煤矿安全生产要求的提高，现用的煤矿无线通信技术已经无法满足国家安监局对煤矿“六大系统”的安装要求。本文介绍了TD-SCDMA和3G的相关知识，探讨了将TD-SCDMA的3G通讯技术应用在煤矿中的可能性，对它的技术性能、方案设计、应用可行性进行了分析及讨论。

[关键词]通讯技术；安全生产；TD-SCDMA；煤矿

[中图分类号]TD82 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0102-02

目前煤矿领域使用较多的无线通讯技术是小灵通，它是窄带语音技术，各个基站仅允许3个信道进行同时通话，没有1.9GHz频率被征用及数据业务等，远远不能满足今天的煤矿业对于无线通讯技术、数字矿山、自动化业务等的发展需要；WIFI技术主要应用在WLAN的无线本地局域网市场中，不支持移动数据传输和无线语音业务，存在跨基站时移动业务经常性掉线、通话质量失真、空口无线业务的信道带宽不够恒定等弊端，无法保证所有手机的正常通话。所以，尽快将TD-SCDMA的3G通讯技术应用在煤矿领域中是一项紧迫的任务。

一、TD-SCDMA技术

TD-SCDMA的中文含义是时分同步码分多址接入，它集中了FDMA、TDMA和CDMA的技术优势，是一种抗干扰能力较强、频谱利用率很高、系统容量很大的移动通信技术。

TD-SCDMA采用时分双工接入方式，用到的关键技术包括智能天线技术、软件无线电台、联合检测技术、同步CDMA、自适应功率调整技术和接力切换技术等，支持非常丰富的业务，比如视频共享、视频留言、多媒体彩铃、可视电话、视频会议、手机邮箱等。另外，TD-SCDMA提供了主流、先进的通讯技术，它优良的无线特性和高带宽数据能力使得矿用通讯和调度系统更加地完善。

小型TD-SCDMA无线通讯系统能够实现数据传输、人员定位、视频通话、视频监控、语音、实时调度等功能。数据业务可以支持高速的上下行链路接入、高速的上下行链路分组接入和分组接人三种接入方式，能够实现煤矿的远程数据查询、信息共享等功能。实时调度覆盖的范围很大，调度的及时性很高，准确性很强，服务的人数也很多，能够很好地提升煤矿的生产管理效率，提高其在灾变时的指挥救援能力，降低灾变的发生给煤矿带来的损失。

另外，因为TD-SCDMA的频谱利用率高，所以不需要成对地分配频段资源，这样网络的规划和维护会变得比较简单，3G网络部署的主流方案（光纤拉远分布式基站技术）在井下的设备种类只有一个，使得在井下进行组网就更加简单，满足了煤炭专网在各种地质条件和环境下的组网要求。

二、3G的相关知识

3G是国际互联网等的多媒体通讯技术与无线通讯技术结合形成的新一代通讯系统，它能处理视频流、音乐、图像等多种媒体形式，3G～2G相比，主要的优势是3G在数据速度，传输声音的质量等方面都有所提高。它可以在其通讯范围内实现无线漫游，还能处理视频流、音乐及图像，同时也能和第二代系统很好地兼容。与现有技术相比，它的主要优点是：提高了数据传输速率和通讯质量；用不同网络间无缝漫游的技术，将Internet和无线通讯系统连接起来，为用户提供更高级更多的服务；增大了系统容量。另外，3G无线网络还支持不同数据传输速度，在室外、行车环境、室内支持2.8MB/s的下行速率和2.2MB/S的单载波上行速率，能够确保数据业务的丰富性。

3G的网络特征主要表现在无线接口技术中，无线技术应用在3G蜂窝移动通讯系统中包括应用频段、射频信道参数、信道纠错技术、信道编码技术、物理信道结构、复用方式、帧结构等多个方面。

3G的技术创新表现在它采用了宽带射频信道及高频段的频谱资源，支持高速率的业务：灵活地在宽带信道中应用码分复用、时分复用技术，单独控制各个业务的功率和质量，选取不同扩频因子将具备不同QoS要求的每种速率业务都映射至宽带信道上，然后实现多速率、多业务传送。3G的主流技术都会在下行信道中使用快速闭环功率控制技术，从而使功率控制加快了。3G还采用了软件无线和自适应天线技术，能够提高系统的灵活性，降低成本。

三、将TD-SCDMA应用在煤矿中

TD-SCDMA煤矿移动专网的解决方案可以满足随时随地进行移动办公的要求，使用矿用的TD终端手机，不管是在远离矿区的地方还是在矿区都能够及时地掌握煤矿的视频图像、安全信息、各种生产数据，因此可以对煤矿的安全生产实行远程监控指挥。

1 将TD-SCDMA应用在煤矿中的应用方案设计

该设计的总体思路是：通过在煤矿的生产现场设置各种视频采集终端、传感器、无线TD手持终端、监控分站进行各种信息数据的采集，然后将这些数据根据数据标准进行打包汇总，再经TD-SCDMA煤矿移动专网传输到移动客户端（TD终端手机），显示服务器端传来的实时数据，同时提供快速信息查询和语音通讯功能。

TD-SCDMA煤矿移动专网的解决方案是：将综合接人控制器、综合调度交换机作为地面部分的核心设备，向外部提供多种接口，将安全监控系统、煤矿现有通讯系统进行混合组网实现数据的共网和共享传输；对于煤矿的井下巷道环境，采用无线光电结合级联的方式对井下通讯网络实现有效覆盖，通过矿用无线传感器、矿用手机、定位中端，经过基站系统的设备连接及空中接口的无线链路实现系统的多业务数据共网传输。

2 技术拓扑

应用TD-SCDMA的3G通讯技术的煤矿无线通讯综合系统包括的设备主要是：综合接入控制设备（核心网CN、RNC、语音调度系统）、矿用基站、本安基站、基站处理单元、交换调度机、TD-SCDMA矿用手持终端、配套电源等。其综合系统结构如下图1所示。

3 应用实例

神东大柳塔矿安装使用了TD-SCDMA，井下基站设置在了运输胶带、运输大港、各个采掘面、风机房、水泵房等主要场所。井下的覆盖信号状态良好，进行通话的质量和地面上的3G手机通话质量几乎没有区别，能实现实时图像传输，视频通话也很流畅，手机可以显示每个调度室自动化监测点的报表及数据，并且实现了监测点数据超限报警功能。

本实例通过TD-SCDMA综合通讯系统实现了对人员定位、风机、瓦斯等系统的实时数据收发，能够真正实现随时随地掌握矿井下的情况，不管领导在哪里，都能通过该网络接收矿井下的数据报表和实时图像，对于随时指挥和调度矿井下的生产活动有重要意义。

结束语

TD-SCDMA采用了很多高端技术，有很好的发展前景，掌握TD-SCDMA通讯技术在煤矿中的应用方法，能够实现对煤矿活动的实时监控，对于提高当下煤矿生产的安全性具有重要作用。

参考文献

[1]于锦涛，顾义东，TD-SCDMA通信系统在煤矿应用的技术优势[J]工矿自动化，2012（03）

[2]秦霖，TD-SCDMA技术在煤矿安全生产中的应用[J]，辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011（06）

[3]王树奇，韩晓冰，王安义，TD-SCDMA在煤矿安全生产监测中的应用[J]，煤矿安全，2009（11）

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