本實(shí)用新型涉及煤礦井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體為一種煤礦4G無(wú)線通訊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著煤礦整體的技術(shù)進(jìn)步，機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化等方面的發(fā)展，特別是數(shù)字化自動(dòng)控制設(shè)備越來(lái)越多地投入到生產(chǎn)當(dāng)中，功能完善的井下通信系統(tǒng)變得越來(lái)越重要了。如果沒(méi)有好的通信系統(tǒng)，那么就會(huì)產(chǎn)生信息孤島問(wèn)題?，F(xiàn)代化的設(shè)備，其數(shù)字化程度非常高，如果沒(méi)有現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡(luò)支持，其效能就不會(huì)得到最大的發(fā)揮。礦井無(wú)線通信隨著公網(wǎng)無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了幾個(gè)階段：超低頻透地通信，中頻感應(yīng)通信，VHF 漏泄通信，TETRA 集群系統(tǒng)，公網(wǎng)無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)。超低頻透地，中頻感應(yīng)通信，VHF 漏泄通信因信道容量小，抗干擾能力弱，建網(wǎng)成本高等原因，目前屬于淘汰落后技術(shù)。因煤礦生產(chǎn)作業(yè)主要在井下工作面，存在工作環(huán)境惡劣，不安全因素多。礦井無(wú)線通信有特殊需求，如果公網(wǎng)設(shè)備在井下使用必須經(jīng)過(guò)防爆處理通過(guò)煤安認(rèn)證才可以使用，礦井無(wú)線通信發(fā)展速度相比公網(wǎng)要慢很多。目前公網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)在礦井應(yīng)用的主要有：小靈通無(wú)線通信系統(tǒng)，礦井 WIFI 通信系統(tǒng)，TD-SCDMA 3G 無(wú)線通信系統(tǒng)。小靈通礦用無(wú)線通信系統(tǒng)建網(wǎng)成本低，但技術(shù)落后已經(jīng)淘汰，WIFI 屬于非移動(dòng)的無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)通信，主要應(yīng)用于 WLAN 無(wú)線本地局域網(wǎng)市場(chǎng)，在礦井下移動(dòng)通話問(wèn)題很多，終端只能在本基站下通訊，小區(qū)切換時(shí)很容易掉線，即使在低速行駛的小火車或防爆汽車上也很難使用。另外因發(fā)射功率小，采用的 2.4GHz無(wú)線電業(yè)余頻段發(fā)射頻率較高，覆蓋距離較小，每隔 200 米左右就需要安裝一套 WIFI 基站，即使作為井下寬帶數(shù)據(jù)接入和以太網(wǎng)傳輸功能，也難以滿足礦井寬帶數(shù)據(jù)通訊需求。公網(wǎng) TD-SCDMA 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商對(duì)公網(wǎng)無(wú)線接入設(shè)備進(jìn)行防爆處理后，在部分礦井已經(jīng)開始應(yīng)用，但因數(shù)據(jù)帶寬有限單載波只能達(dá)到上行速率 384k，下行速率 2.8M，無(wú)法替代現(xiàn)有的有線工業(yè)電視系統(tǒng)，以太環(huán)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有公網(wǎng)無(wú)線移動(dòng)通信在礦井應(yīng)用存在缺陷的問(wèn)題，提供了一種煤礦4G無(wú)線通訊系統(tǒng)。

本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：煤礦4G無(wú)線通訊系統(tǒng)，包括礦務(wù)局調(diào)度中心層，礦務(wù)局調(diào)度中心層下面設(shè)有多個(gè)礦井分調(diào)度中心層，礦井分調(diào)度中心層下設(shè)有井上地面覆蓋層，井上地面覆蓋層下設(shè)有礦井覆蓋層，上述各層之間通過(guò)IP傳輸網(wǎng)絡(luò)連接，井上地面覆蓋層具體包括設(shè)于礦井井上的基站，基站配有基帶處理單元，礦井覆蓋層包括設(shè)于井下的射頻拉遠(yuǎn)單元，射頻拉遠(yuǎn)單元通過(guò)無(wú)線CPE路由連接有礦工手持終端、無(wú)線攝像頭、無(wú)線傳感器，射頻拉遠(yuǎn)單元和基帶處理單元之間通過(guò)光纖連接。

工作時(shí)本實(shí)用新型配合相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及軟件使用，涉及TD-LTE 的核心正交頻分復(fù)用技術(shù)、MIMO多入多出技術(shù)、鏈路自適應(yīng)技術(shù)等，不僅可以提供清晰、穩(wěn)定的無(wú)線語(yǔ)音服務(wù)，還可以提供短信、彩信、視頻通話、高帶寬數(shù)據(jù)上傳、語(yǔ)音存儲(chǔ)、呼叫轉(zhuǎn)移、來(lái)電顯示、呼叫等待、用戶分級(jí)等業(yè)務(wù)。無(wú)線攝像頭可實(shí)現(xiàn)井下照相、錄像，以及照片的第一時(shí)間上傳。礦工手持終端支持多種附帶功能如時(shí)鐘、鬧鈴、記事本、游戲等，部分智能終端可內(nèi)置多種業(yè)務(wù)軟件，可為煤礦管理人員提供多種辦公軟件應(yīng)用。安全生產(chǎn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)手機(jī)終端整合，使入井人員實(shí)時(shí)了解井下皮帶運(yùn)行、車輛運(yùn)行、人員分布等實(shí)時(shí)信息，使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員、管理人員實(shí)時(shí)掌握礦井各系統(tǒng)相關(guān)動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)礦井?dāng)?shù)據(jù)流、信息流的有效快速流轉(zhuǎn)。提高礦井生產(chǎn)調(diào)度效率，節(jié)約生產(chǎn)和管理成本。

本實(shí)用新型的有益效果如下：在礦井有線環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，增加無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使煤礦數(shù)字化礦井信息高速公路更加完善。本實(shí)用新型提供了強(qiáng)大的、精確的、通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)字信息化服務(wù)，將井下的語(yǔ)音及視頻等各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至地面，改變傳統(tǒng)的通訊方式，提高工作效率，提升生產(chǎn)管理水平，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本實(shí)用新型的高帶寬，可以達(dá)到上行 50Mbps，下行100Mbps；具備專業(yè)語(yǔ)音對(duì)講、移動(dòng)辦公、礦井高清視頻監(jiān)控、無(wú)線數(shù)據(jù)采集等眾多功能于一體；覆蓋范圍廣，礦區(qū)地面基站覆蓋半徑不小于 5 公里，井下覆蓋范圍廣，語(yǔ)音 1000 米、數(shù)據(jù) 800 米、視頻 400米；適應(yīng)不同規(guī)模組網(wǎng)，大大減少基站數(shù)量，節(jié)約投資；組網(wǎng)靈活，實(shí)現(xiàn)全面的互聯(lián)互通、信息整合，與現(xiàn)有綜合自動(dòng)化工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合，支持 IP 類數(shù)據(jù)采集、視頻接入，具備無(wú)線WIFI 等標(biāo)準(zhǔn)通訊接口；適應(yīng)能力強(qiáng)，可解決煤礦井下限定空間環(huán)境下的通信帶寬和穩(wěn)定性問(wèn)題，尤其適合工作面移動(dòng)設(shè)備多業(yè)務(wù)通信；多功能調(diào)度，提供語(yǔ)音、視頻、短信、彩信、數(shù)據(jù)接入等多種業(yè)務(wù)的并發(fā)功能，帶來(lái)了更多應(yīng)用的融合，不僅改變了傳統(tǒng)的工作模式，更重要的是可以為生產(chǎn)系統(tǒng)帶來(lái)溝通、運(yùn)營(yíng)模式的變革，提升生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-礦務(wù)局調(diào)度中心層，2-礦井分調(diào)度中心層，3-井上地面覆蓋層，4-礦井覆蓋層，5-IP傳輸網(wǎng)絡(luò)，11-調(diào)度臺(tái)及調(diào)度機(jī)，12-網(wǎng)關(guān)客戶端及服務(wù)器，31-基站，32-基帶處理單元，33-光纖，41-礦工手持終端，42-射頻拉遠(yuǎn)單元，43-無(wú)線攝像頭，44-無(wú)線CPE路由，45-無(wú)線傳感器。

具體實(shí)施方式

煤礦4G無(wú)線通訊系統(tǒng)，包括礦務(wù)局調(diào)度中心層1，礦務(wù)局調(diào)度中心層1下面設(shè)有多個(gè)礦井分調(diào)度中心層2，礦井分調(diào)度中心層2下設(shè)有井上地面覆蓋層3，井上地面覆蓋層3下設(shè)有礦井覆蓋層4，上述各層之間通過(guò)IP傳輸網(wǎng)絡(luò)5連接，井上地面覆蓋層3具體包括設(shè)于礦井井上的基站31，基站31配有基帶處理單元32，礦井覆蓋層4包括設(shè)于井下的射頻拉遠(yuǎn)單元42，射頻拉遠(yuǎn)單元42通過(guò)無(wú)線CPE路由44連接有礦工手持終端41、無(wú)線攝像頭43、無(wú)線傳感器45，射頻拉遠(yuǎn)單元42和基帶處理單元32之間通過(guò)光纖33連接。

具體實(shí)施過(guò)程中，

射頻拉遠(yuǎn)單元42即RRU，基帶處理單元32即 BBU。小區(qū)合并技術(shù)，減少切換。定向切換，防止乒乓切換，提高切換成功率。

礦務(wù)局調(diào)度中心層1具體包括多媒體調(diào)度設(shè)備、存儲(chǔ)服務(wù)器設(shè)備、解碼器及電視墻設(shè)備。

礦井分調(diào)度中心層2具體包括綜采面監(jiān)控設(shè)備。在需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的路口和特定場(chǎng)所，使用 LTE 無(wú)線攝像頭的解決方案，在服務(wù)器端有解碼器、存儲(chǔ)設(shè)備以及電視墻等視頻播放設(shè)備，通過(guò)此套系統(tǒng)，可以將特定地點(diǎn)的視頻圖像實(shí)時(shí)傳回到監(jiān)控中心；在需要進(jìn)行臨時(shí)監(jiān)控的地點(diǎn)，通過(guò)手臺(tái)、車載臺(tái)或者單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)等移動(dòng)設(shè)備，執(zhí)行任務(wù)人員可以快速、靈活、方便的布置監(jiān)控點(diǎn)，提高監(jiān)控的機(jī)動(dòng)性，回傳的視頻同樣可以進(jìn)行存儲(chǔ)和電視墻播放。

井下巷道環(huán)境復(fù)雜多變，信號(hào)覆蓋的設(shè)計(jì)需要綜合考慮各方面因素，巷道是否有拐彎和上下坡、巷道內(nèi)是否有較多的設(shè)備或者電纜、巷道內(nèi)的噴霧頭是否在基站附近、巷道需要安裝基站的地方取電是否方便、巷道需要安裝基站的地方是否允許本安兼隔爆設(shè)備安裝、巷道內(nèi)安裝設(shè)備是壁裝還是落地底座安裝、落地安裝基站的饋線和天線面板是否影響行車或者行人等。