浅谈井下小灵通系统在矿山应用

1浅谈井下小灵通系统在矿山应用内容摘要：随着信息化技术和能源行业的高速发展，煤矿行业的信息化需求日益旺盛。为了实现煤矿行业安全、通讯管理、生产组织等方面的实际需求。南山煤矿采用了KT101井下无线通讯调度系统，以解决煤矿井下人员的移动通信及人员的准时定位问题。改变目前井下通信手段落后，生产调度指挥不及时的局面。关键词：基站；话务量；干扰；小灵通；手机；通讯终端；网络前言KT101井下无线通讯调度系统采用微蜂窝结构组网，语音编码为32KbpsADPCM方式的数字无线信道编码和数字传输体制使系统具有极强的抗干扰特性，提供了与有线接入相同话质和可靠性的无线业务。KT101井下无线通讯调度系统具有组网灵活、投资省、见效快等优势。提高了安全生产效率以及确保了突发事故的应急能力。一、概述1.1系统概述KT101矿用无线通信系统采用微蜂窝结构组网，充分利用现有交换机和传输设备资源。语音编码为32KbpsADPCM方式的数字无线信道编码和数字传输体制使系统具有极强的抗干扰特性，提供了与有线接入相同话质和可靠性的无线业务。系统无线通信信道也不是预先分配的，是由一个自动分配的动态信道分配系统来完成的，这可以有效防止信道拥塞。终端手机轻巧精美，携带方便，可以移动使用；手机的发射功率只有10毫瓦，对人体安全健康无伤害；系统使用与市话电话号码相同的号码编码方式，易与本地交换机相接。如图：21.2系统组成KT101矿用调度无线通信系统由KT103矿用隔爆型基站控制器、KTW106A矿用隔爆型基站、KTW105、KTW105A矿用本安手机、KLT101矿用隔爆型中继器、KTG105矿用隔爆型光端机、网管及定位跟踪服务器及定位跟踪操作终端等单元组成。该无线系统通过中心控制器采用E1数字中继与交换机或调度机组网。ECM2000组网适用于企业中型企业、煤矿、矿区等的无线通讯系统组网。ECM2000核心价值在于VoIP、PHS业务的无缝融合，支持复杂网络环境下的多点平滑组网，支持不同制式下的漫游和切换，同时支持上行PRI、SS7、SIP等多种接入方式。ECM2000面向企业提供了一个灵活开放的平台，帮助他们即插即用地实时组建所需的网络。ECM2000与专网基站控制器ECSC、基站CS一起构成系统内部的无线通信网络。ECM2000除了可以提供PRI接口上连之外，还可以提供7号信令和SIP上连，使得组网更加灵活。同时，ECM2000本身还可以作为IPPBX设备为企业用户提供VoIP业务。ECM2000可以独立作为媒体网关和软交换网络互通。ECM2000提供单框支持2000用户的接入容量，同时支持多点的互连组网。1.2.1矿用基站控制器负责无线通信网络与矿井交换调度主机的连接。KT101系统通过局端接入设备，将调度交换机的信号传递到KT101系统覆盖的服务区。与调度交换机的连接采用PRI接口。1.2.2矿用基站专为井下使用设计的基站,具有防爆防尘功能，可安装在室内、室外、井下，通过双绞线电缆与基站控制器，由基站控制器直接馈电，而无需本地供电。在井下使用时，应选用线径大于0.5毫米的阻燃通信电缆与基站控制器连接，其有效传输距离可以达到3公里。基站的无线接口有四个时分接入信道。它具有时分多址/时分双工（四信道TDMA-TDD），可提供一个控制信道和三个业务信道。RCRSTD-28空中接口并不特别要求控制信道时隙定位，因此，该系3统允许将四个时隙中的任一个定义为控制时隙。由于具有动态信道分配的功能，系统无论何时都可通过增加的数目来实现扩容，而无须涉及复杂的频率规划。井下使用时，可选用产品为KTW106A（约为20公斤）井上使用时，可选用产品为ECS-A3的40mW室内、室外型基站或型号为ECS-M7的500mW室外基站。1.2.3矿用中继器KLT101矿用隔爆型中继器是专门针对KT101系统设计的线路延伸器，可将基站拉得更远，实现对部分特殊区域的覆盖，例如井下巷道、公路或隧道，使得KT101系统的无线覆盖更加灵活。1.2.4矿用光端机KTG105矿用隔爆型矿用光端机是一种新型的、高性能的多业务传输设备，可以同时提供数据、图像等多业务传输，可以进行远程管理，实现网管功能（故障监控及业务管理）。设备具有完善的告警功能和环回测试功能，整机工作性能可靠、稳定，易于安装、维护方便。本设备适用于煤矿专网。本设备可以同时承载2M、LAN、低速异步数据和各类语音等业务。KTG105矿用隔爆型光端机通过光纤承载2M、LAN、各类语音等业务，增加覆盖范围。矿用隔爆光端机为落地式设备，有防爆箱，安装十分方便，可以直接摆放适当的位置上，但必须确保是平放。光端机成对使用可以延长井下中继电缆传输距离。通过光端机将电信号转换为光信号，借助井下光缆传输30－50公里的距离。到达设备端后，再通过对端光端机将光信号转换为电信号，经过短距离的中继电缆连接井下设备。1.2.5终端设备KTW105A矿用本安手机无线手机为用户提供一系列的移动服务功能，在服务区覆盖范围内，用户可以在移动过程中持续呼叫。手机发射功率为10mW，对人体及设备无辐射。41.2.6其他通信连接设备1）矿用阻燃电缆、光缆2）电缆接线盒、光缆接线盒、电缆挂钩1.2.7网管系统1）网管系统的设计系统方案采用基于TCP/IP的SNMP协议和Client/Server开放式体系结构的Netman2000＋网管系统，实现对PHS无线系统的无线接入部分操作和维护工作。采用命令行和图形界面的方式进行管理。为便于本地用户对网络状况的及时处理，本方案在地面办公楼内配置网管系统。2）网管系统的功能通过Netman2000＋网管平台，用户可实现ITU-T所规定的各项网管功能，完成对系统无线设备的管理。Netman2000＋网管系统采用模块化结构进行组织和设计。3）配置管理包括基站网络拓扑图的编辑，插板、环境监控及其他的设备配置。4）故障管理其主要功能是检测异常（包括故障）现象、将故障隔离并校正等。显示各项设备的告警状态，告警汇总及告警分析等结果，并提供多项过滤功能。可显示指定条件下的各种告警，便于统计和故障检修。5）性能管理收集统计数据，对设备的性能进行监测，以便及时发现和校正网络或网元的性能和有效性的偏差或下降。系统管理（安全管理）建立对于Netman客户端的用户帐号，定义用户帐号的访问权限。大大提高了系统的安全性。提供系统日志，记录了所有用户操作的操作信息，它对于管理员进行系统管理提供了帮助。二.空中接口基本特性空中接口也就是无线接口，而我国家相关规定无线市话系统工作51.9频段，它指定的范围是1.900-1.915GHz。其中每个信号载频的宽度是300KHz,可以提供4个用户完成双工通信。为了有效利用空中接口的信道资源，小灵通手机的话音采用了32Kbps的ADPCM编码方式。在无线市话系统中，小灵通手机的发射功率是10mW,基站的发射功率在10mW-500mW之间。三.同步的必要性在ECM2000系统中，每20个单帧构成一个复帧。在控制载频的100ms的复帧周期里，下行链路共有420=80个时隙，每个基站只发送一次下行控制时隙。理论上可分配给80个CS作为各自的控制时隙。对任一个基站（组）都要有一个控制信道用于控制手机接入基站，控制信道所占用的时隙对称为物理控制时隙(其余为物理通信时隙)。由于在一个系统中只有一个载频(即控制载频)用于控制信道，如果仍按照单帧为单位进行收发重复，则可用的控制信道资源只有四个，基站发送控制信道信号的间隔必需延长，以增加可用的资源数；在公网中，这个时间间隔是100ms(即20个单帧)。手机发送至基站的上行控制信号则可以在任一个上行物理控制时隙中发送。由于基站在每一个下行时隙中所发送的信息可能不同，按照所发信息类型的组合，每m(公网中m=12)个时隙构成一个LCCH超帧。在每一个超帧之间，信息类型的组合是相同的。如果不同步的话，会造成其它基站被干扰，导致信号丢失。四.音质清晰小灵通语音通信采用32kbit/sADPCM编码技术，该技术是传统64kbit/sPCM编码技术的改进，数据量降低为传统PCM的1/2，效果却不相上下。因此，小灵通的音质与固定电话没有多大区别，甚至还要比其他2G移动通信终端要好。五.功能完备除具备现有固定电话基本的通话功能外，还可以提供多种功能与服务，如来电显示、短信息、呼叫转移、中高速上网等。6六.井下小灵通系统与井下电话比较第一、组网灵活简单可以重复使用，为企业降低生产成本，提高了安全生产效率以及确保了突发事故的应急能力。为此，降低突发事故率，为职工井下工作有了安全的保证。第二、在基站覆盖范围内可以随时通信，而井下电话只能在固定地点拨打电话，一旦突发事故不能与调度及时联系，浪费了宝贵的生命时间。以解决了矿山目前井下通讯手段落后，生产调度不及时，提高了安全生产效率以及确保了突发事故的应急能力。第三、通过建立KT101小灵通系统，能够与各矿之间形成互联网络，各矿的小灵通用户都成为集团网格下的分机。通过漫游网不但可以实现本矿的井上、井下移动通话，还可以通过内部网络在各个矿之间漫游。无线网络漫游不但提高了公司的办公效率，也将大大节省通讯费用。第四、小灵通基站到核心网络的连接是通过普通电话线完成的，不易受外界的干扰影响，加之基站分布比较密集，损坏一些基站不会对网络产生根本的影响，或影响体现小。因此，小灵通网络的整体通信能力抗损性比较强，例如，在“5.12”四川汶川大地震发生之时，各地小灵通网络的表现比较充分地说明了这一特点。结论通过比较，该系统实现了矿井管理的信息化、综合化、智能化以及确保安全生产，也改变了目前井下通讯手段单一落后，生产调度指挥不及时的局面。为矿提高安全生产效率，大大降低事故率。是一项长远的效益工程。为我矿乃至其他各矿今后通讯系统树立了典范。薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃