矿用CDMA2000 GOTA数字集群无线通信系统在张家峁矿的应用

刘地

摘 要：随着移动通讯技术和数字集群技术的发展，为煤矿的稳定安全通信提供了很大帮助。本文以陕煤神南张家峁矿业有限公司采用的CDMA2000 GOTA数字集群无线通信系统为例，对系统的应用概况、系统架构、系统建设、技术指标进行了介绍，以期为同行业矿用通信系统提供参考。

关键词：矿用CDMA2000 GOTA；数字集群无线通信系统；建立条件；技术要求

0 引言

随着我国煤炭事业的发展，高产高效煤矿对生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化提出了更高的要求。支撑实现的核心技术为集成化的数据管理、集成化的通讯、集成化的编程组态。这就要求用系统的观念和集成的观念实现整个矿井综合信息化。而要实现整个矿井综合信息化，就必须采用多种现代化信息与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的大型开放式分布控制系统，形成全矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥和业务运转网络化、行政办公无纸高效化，以保证对全矿井安全状况和生产过程进行实时监测、监视、控制和调度管理，使矿井高效集中生产。因而需建设以井上下工业以太环网为基础的综合自动化控制平台。

1 矿用CDMA2000 GOTA数字集群无线通信系统在张家峁矿应用概况

1.1网络传输平台

网络传输平台是通过我司PON网络系统解决方案。可以提供以太网（光口、电口）；工业PON网络技术真正实现了网络扁平化，使工业环网只分为两层，拼弃了原来交换机组成的环网多层化的缺陷，使网络组网、维护、应用、优化更加简单，并且稳定、高效；在主干上进行主备链路保护。

PON网络系统安装位置：根据矿区实际需求，本次在张家峁矿共设置2台OLT主设备，地面KJJ24C 3台，井下KJJ24A 6台。PON网络系统设备组网说明：环网井上汇聚交换机主要采用ZXC220设备，井上井下环网分支节点主要采用KJJ24设备。井上两个风井接入器，通过井下巷道连通，设备取电，必须专项输电线路。

1.2 CDMA无线通讯系统

无线通信网络，包括一体化核心网、井下基站、地面基站、天线、无线终端（手机UE），通信核心设备 核心网、基带处理单元、安装在井上机房， 基站通过环网交换机接入无线核心网（CN）系统提供E1和以太网口的接入，通过NO.7、SIP通信协议与固话公网对接，实现专网用户与外网用户通话。井下本地供电、自带后备电源以保证停电时正常工作。

我礦采用中兴通讯无线CDMA通信系统采用CDMA2000技术，采用煤矿典型的链形组网方式，在张家峁矿机房部署1台一体化核心网设备，1台OMC网管监控终端，井上安装5台3G无线基站，井下安装34台3G无线基站，采用就近127V取电接入的供电方式，满足井下覆盖。

2 张家峁矿CDMA2000 GOTA数字集群无线通信系统建设组成

2.1 KT195有线无线一体化调度通讯系统

根据张家峁矿井实际生产情况，在矿井设置一套基于软交换的调度服务器。利用现有固话系统和将建成的无线系统对接，实现井上下全范围大规模的有线无线调度通信。

2.2 KT182-F矿用3G无线通讯系统

根据张家峁矿实际情况，5-2煤层主要覆盖辅运大巷，包括副井布放16个基站，覆盖副井口至5-2煤辅运大巷至2600米处；以及机头变电所和5-2煤15206胶运顺槽机头，15206工作面控制台、工作面机头和工作面机尾各放置一个基站保证采面重点区域的语音通信；4-2煤层覆盖辅运大巷，利用13个基站覆盖辅运大巷以及14206胶运顺槽机头的覆盖，14206综采工作面控制台、综采工作面机头和综采工作面机尾各布放一台基站确保采面重点区域的通信；3-1煤层覆盖重点区域，利用5个基站覆盖机头变电所、盘区变电所各放置一台基站保证变电所的通信。张家峁矿井下无线通信系统，可作为矿井调度交换机用户的延伸，满足井下检修人员和井下重要生产岗位人员移动通信的需求，并提供紧急情况下报警及抢险救灾的应急通信手段。在张家峁矿建立通讯联络方便的矿用无线系统提高通讯效率，并为后期物联网接入提供网络平台。

3 井下设备功能及技术指标

3.1 井下基站：

a）采用定向天线，天线分体设计以便于覆盖角度调整，抗干扰能力强，每个基站配备2个独立的射频模块，一个基站双向覆盖距离1000m以上；

b）发射功率：基站最大发射功率大于500mW，可调；

c）一个基站允许至少32部手机同时语音通话（占线几率低），支持数字集群调度，实现大容量组呼调度，满足应急救援需要；

d）基站支持多级功率可调，支持WEP加密，支持良好的WEB页面管理，支持软件升级，以满足技术升级需要；

e） 井下基站应为隔爆兼本质安全型设备，通过内置不间断备用电源供电；

f） 工作环境：温度在-5℃---40℃ ，相对平均湿度应 ≤95%（25℃ ），大气压力在80-106Kpa：允许在有瓦斯，粉尘爆炸危险环境中使用，无破坏绝缘设备的腐蚀性气体；

3.2 基站接入器：

a）本安型设计，安全性高，适用场所更加广泛。

b）采用堆叠插卡式设计，插卡式设计扩容灵活方便，可根据用户需求不同实现以太网光＼电、VoIP、CAN、RS485和CVBS（BNC接头）等业务融合接入。

c） 井下光口或模拟摄像头可直接（不通过任何桥接设备）通过BNC接口和以太网光口接入到接入器当中。

4 无线用户（手机终端）功能

4.1 普通本安手机

无线手机支持频段：3G：CDMA EVDO 800/1900MHz.无线手机为本安型，在单个基站覆盖范围内用户可以在移动过程中持续呼，不同基站间能实现通话自动漫游不掉线。

来电显示：系统内当有电话呼入时包括外线，手机会自动显示来话的电话号码，您根据自己的需要，决定是否接听。

短信息功能：可实现点对点短信和地面软调度台对手机群发的功能。

手机待机时间不小于72小时。

具备GOTA对讲功能，可支持无需拨号的群呼，按键一呼百应，无摘接延时，方便紧急调度以及日常管理。

4.2 智能本安手机

无线手机支持频段：3G：CDMA EVDO 800/1900MHz.无线手机为本安型，在单个基站覆盖范围内用户可以在移动过程中持续呼叫，不同基站间能实现通话自动漫游不掉线。来电显示：系统内当有电话呼入时包括外线，手机会自动显示来话的电话号码，您根据自己的需要，决定是否接听。短信息功能：可实现点对点短信和地面软调度台对手机群发的功能。手机待机时间不小于72小时。其他要求：内存不少于4G，主频不少于2G，采用安卓系统4.0版本以上，操作体验流畅，不得捆绑第三方软件。

5 应用效果

目前已经完成5-2煤层、4-2煤层、3-1煤层、地面工业区、生活区、新风井、老风井的3G无线gota数字集群调度通信系统的建设。该系统实现了与矿区固定电话专网互联互通，实现矿区移动用户、固定用户的互联通话，不仅具有对各手机的通话调度功能，公司所属单位的主要工作人员已配备gota手机并均已实现了“一对一私密呼叫；一对多群组呼叫；调度一呼百应”的通信方式，按照用户要求编号的集群调度的功能。同时系统完成了井上井下通信信号的大规模覆盖，改变了以往有线固定通信方式存在的通信地点分布的局限性大和通信信号弱、反应迟缓的不足，使得矿井在生产调度的协调能力与应急救援能力上获得大幅度提升，从而为矿井的安全生产、持续发展奠定了良好的基础。