露天矿山无线专网系统设计

石立岩，严 铭

（江西铜业集团有限公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

1 引言

铁城门山铜矿地处江西九江市城门乡，矿区地形复杂，由于采矿剥离作业不断推进，目前使用2G公网承载卡调数据，无法有效覆盖采矿区；网络带宽窄，不能传输宽带数据，各系统独立组网，无法进行可视化调度；模拟对讲有串音现象，通话体验接收不连续。江西城门山铜矿拟建打造一张宽带无线通信网络［1]。

2 系统设计

无线专网系统由核心网、网络平台、拉远基站［2]、固定基站、移动基站、集群终端［3]、CPE终端、卡调系统［4]、语音集群等几部分组成。在矿办公楼机房统一管理eSCN核心网设备、网管服务器、生产调度系统、异系统网管等网络设备，调度矿区［3]。无线专网系统架构如图1所示。

3 系统建设范围

3.1 覆盖规划仿真

网络要求覆盖整个采坑、排土、卸矿、选矿等工序区域，采用4T4R链路［5]进行仿真，仿真结果覆盖如图2所示。

图1 线专网系统架构

图2 仿真覆盖图

3.2 站点规划结果

共计使用1个固定站+3个拉远站+1个移动站，实现露天采矿场、选矿厂的覆盖及盲点的覆盖。其中固定站在中心+120m处，对采坑和排土场进行覆盖；采坑拉远对采矿区进行覆盖增强；排土场拉远对排土区进行覆盖增强；选矿厂拉远对选矿区进行覆盖增强。站点参考位置如表1所示。基站建设位置及直线距离如图3所示。

图3 基站建设位置及直线距离示意图

表1 各站点参考位置

4 建设技术

4.1 基站选址与安装

固定基站站点塔型为30m一体化塔房，铁塔上安装3根支臂后安装天线和设备，天线采用4T4R定向天线；选矿厂拉远基站的高度为15m，在选矿厂区域8m高小楼，楼房顶部安装9m自立式抱杆后安装天线和设备；排土场拉远基站高度35m，根据现场地质条件，在排土场后山中间处新建铁塔，在新站址建设24m地面拉线塔+单舱室外机柜；采坑拉远基站高度25m，该区域在采坑边缘，新建30m快装塔+单舱室外机柜。

4.2 传输、供电建设

固定基站作为1个传输节点，选矿厂拉远基站、排土场拉远基站、采坑拉远基站通过12芯光缆接入固定站机房传输设备，然后通过24芯光缆将固定站数据传输至采场调度楼，光纤架设建议采用架空敷设［6]。

基站电力提供直流48V，频段为1785～1805MHz。固定基站和选矿厂拉远基站采用市电；排土场拉远基站从附近水泵房处架空引电；采坑拉远基站旁安装一个变压器，架空引电。

5 未来 5年无线专网可扩展性

5.1 采矿区未来5年变化对信号的影响

2019年采坑深度为-106m，随着采矿的继续，采坑越来越深，2020年采坑深为-118m，1年下1个台阶12m，3年后采坑深-142m到-154m。排土场目前高度为30至120m之间，未来5年内会继续横向拓展，同时升高30m。当4G信号覆盖较弱时，可通过下压对应天线下倾角和抬高对应天线下倾角方式调整覆盖信号。

5.2 面向5G的演进规划

当前城门山铜矿首先采用的是大范围区域数据连接，场景上对网络的要求已经满足，但从发展角度看，4G LTE会继续朝5G演进，会是5G的重要组成部分。基于当前评估及历史2G升级3G，3G升级4G经验，城门山铜矿无线专网系统也可以通过如下三种方式进行演进扩展：

（1）BBU演进［7]：通过插入新的5G基带板，通过软件升级，面向5G演进。

（2）射频RRU演进：遵照5G商用演进节奏，增加新射频单板，通过软件升级向5G演进。

（3）核心网演进：核心网支持通过软件升级，实现面向5G演进。

6 结语

城门山铜矿智能化矿山建设充分考虑矿山物联网通讯平台的系统设计，根据露天矿山地质条件构建了一套无线专网系统，使宽带无线专用网络与现有的无线语音集群调度系统、有线网络深度融合，实现可视化指挥调度、视频监控、卡调业务承载、生产辅助集控等功能，并同步规划未来5G网络的演进扩展，在实际生产中有具有重要意义。