3G无线通信系统应用研究

郭坤

摘 要：3G无线通信系统应用到煤矿井下是一种新的解决矿井无线通讯方案，其主要是发展一种低成本的无线网络，在煤矿有较好的发展前景。井下通讯系统是煤矿安全防护及生产调度必不可少的设施，由于井下环境差，巷道分布多，干扰信号源多，对无线的发展障碍多，但随着技术发展，近年泄漏技术、小灵通术、无线对讲技术及3G技术相继用于煤矿井下。

关键词：3G  无线通信系统   矿井通信

中图分类号：TN929     文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0051-01

针对小灵通于2011年底退网后面临的技术、设备维护缺失的情况，近几年虽然出现了部分可替代的无线移动通讯，但通讯网络的质量和信息应用一直滞后于其他行业，为了切实发挥第三代移动通信对我国国民经济和社会发展的促进作用，为煤矿安全生产提供新的通信手段，开展3G无线通信系统的研究和应用势在必行。

1 目前煤矿井下无线通讯主

1.1 井下无线通讯与急救系统

主要作为紧急救灾时及时通知人员撤离的救灾设备，由于受岩层穿透因地质结构不同而有远近，达到的效果不同，因此，各煤矿企业推广使用较少。

1.2 矿井泄漏通讯系统

对讲机通过基地台和泄漏电缆传输，实施一对N的通话功能。由于受通讯信道和泄漏电缆长度的限制，目前以大巷电机车的调度为主，不能将其作为覆盖全矿井的无线通讯系统进行推广。

1.3 矿井多功能无线通信系统

现有矿井内的多功能无线通信系统主要分为两个类型，一种是采用CDMA技术，另一种是采用基于城市无线PHS（小灵通）技术。该类型多功能无线通信系统针对矿区井下作业环境和安全生产要求，对有线电话用户、无线电话用户混合组网、统一编号，实现矿区移动用户、固定用户的统一调度和指挥，并实现矿区移动通信网与公众移动通信网的汇接联网。

在2005年我国诞生了第一套矿井无线通讯系统（矿井小灵通），目前很多大中矿井都建设了小灵通无线调度通信系统，对于加强煤矿安全生产管理，消除事故隐患起到了积极作用。在2009年1月我国3G牌照正式发放后，工信部明确要求，所有1900～1920 MHz频段无线接入系统应在2011年底前完成清频退网工作，以确保不对1880～1900 MHz频段TD-SCDMA系统产生有害干扰。这意味着，很多矿井中目前使用的小灵通无线调度通信系统将伴随着小灵通（PHS）无线市话网络的整体退网在一年后停止使用。

2 3G无线通信系统应用背景

随着国家发展3G移动通讯的需要，小灵通所占用的无线频段已让位给TD-SCDMA移动通信，按国家相关部门规定关于完成小灵通的清频退网工作。目前小灵通核心技术制造商UT斯达康和中兴通讯已停止生产小灵通相关设备，矿用小灵通设备供货存在很大问题;并且到小灵通无线频段的收回，使用小灵通也存在非法使用无线频段的政策层面问题。由此可见，3G无线通信系统的研究与应用势在必行。

3 3G无线通信系统目标与实施原则

煤矿井下3G无线移动宽带网络包括地面部分和井下两个部分。地面局端设备采用了高性能的综合接入控制器（EIAC）、它可以实现“小灵通”系统的语音通话交换功能，还可以实现调度电话功能。公网交换机（PBX）可以通过N0.7与EIAC相连，实现本系统与固定电话网的互通，井下无线基站控制箱通过2芯矿用通信光缆传输后与EIAC相连。井下无线基站通过2芯矿用通信电缆（U口）与矿用无线基站控制箱相连。矿用“小灵通”与基站之间采用基于RCR STD-28标准的无线链路。

系统够架呈树形结构，EIAC为一级目录，可接入多台地面和井下多台基站。

在矿井主要工作场所，有针对性安装无线基站。根据地形可采用定向天线（或泄露天线），全数字式系统：音质好、保密、安全、可靠。合理配置无线移动手机和简易定位器，做到井下主要场所的无线信号的基本覆盖。利用该无线移动通信系统研制推广煤矿井下人员定位管理系统。具有小灵通基本通话功能基础上，还具有调度系统功能。系统可以提供强大的排队、调度、会议功能;实现广播、调度紧急呼叫分机;调度群呼、组呼;强插、强拆;呼叫转接、保留、切换、代答等功能。结合老区矿井的实际情况，研究基站布放的合理地点，以及信号覆盖的合理范围。

该系统建成后，除了为煤矿井下生产调度提供清晰可靠的通话业务外，还可以实现以下功能。

（1）解决井下动态视频的传送。利用无线移动宽带通信网络的强大平台，结合3G手机的功能，解决井下动态视频图像的实时传送，为安全生产调度提供实时的现场动态图像。

（2）解决井下动态人员定位。利用无线移动宽带通信网络的定位功能，开发用于煤矿应用的人员定位系统，为紧急情况下的人员救护提供准确可靠的动态人员信息。

（3）解决瓦斯的实时报警。利用无线移动宽带通信网络的多媒体功能，开发用于煤矿瓦斯监测的实时报警及图像传送。

（4）解决井下无线集群通信。利用无线移动宽带网络结合3G手机，解决井下无线集群通信。

4 3G无线通信系统效益分析

煤矿井下3G无线通信系统必将为全国煤炭行业乃至其他井下作业的非煤矿山行业的建设推广创造良好条件，为井下无线通信业务的开展开辟新天地。该项目只需在井下部署一套基站，即可实现无线语音、人员定位、语音广播等系统功能，省去了部署人员定位基站、语音广播等基站的硬件投入，一个煤矿以60个基站计算，可直接节约硬件成本200余万，在全国2万多家30万吨以上的煤矿推广，可直接节约投资500亿。该项目的不单单解决了语音通信问题，更关键的是它在井下建设了一条无线高速公路，在此基础上可开展物联网建设，进行人员定位建设、无线视频建设、井下设备点检、井下车辆控制、井下自动化信息传递、井下办公等业务，实现信息化的集成，其隐形效益单矿在500万以上，在煤炭行业推广开来可产生上千亿的间接效益，并且可以在其他非煤矿井进行推广。该项目的建设，不但可以节省投资，实现信息集成，加强作业人员的协作，而且会对推动两化进程，加快井下物联网的建设，进而对实现工业化与信息化的两化融合产生深远意义。

参考文献

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[4] 蔡康，李洪，朱英军.3G网络建设与运营[M].人民邮电出版社，2007.endprint