现代化矿井通信技术与系统.pdf

第 39卷 第 3期 2 0 1 3年 3月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n VOI ． 3 9 No ． 3 M a r ． 2 O 1 3 ◆◆⋯◆ 科 研 成果 ，◆ ’ 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 3 0 3 0 0 0 1 0 5 孙 继 平． 现代 化矿井 通信 技 术与 系统 E J ] ． 工矿 DOI 1 0 ． 7 5 2 6 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 - 2 5 1 X． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 0 1 自动 化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 3 1 - 5 ． 现代化矿井通信技术与系统 孙 继 平 中 国矿 业大 学 北京 ，北京 1 0 0 0 8 3 摘要 提 出 了由矿 用有 线调 度通 信 系统 、 矿 井移动 通信 系统 、 矿 井广 播 通信 系统 和矿 井救 灾通信 系统 等 组成 的煤 矿 井下通 信技 术体 系。提 出矿 用调度 通信 系统应 采 用矿 用有 线调度 通信 系统 。提 出全 矿 井移动 通 信 系统 宜采 用 W i F i 、 3 G、 4 G 等通 信技 术 。提 出矿 井 广播 通 信 系统 既 可 采 用矿 用有 线 调 度 通信 系统 远 程 供 电广播技 术 ， 也 可采 用基 于以 太环 网和无 源光 网络 的 I P通信 技 术 。提 出矿 井救 灾通信 系统 应采 用无 线 多媒 体 通信技 术 ， 宜采 用 Wi F i 和 ME S H 等通 信技 术 。提 出矿 井移 动通信 系统应 满足 手机 脱 网通信 、 基站 脱 网通 信、 无线 自组织网络、 接入煤矿井下有线宽带传输平台等要 求。指 出在手机脱 网通信 、 接入煤矿井下有线宽 带传输平台、 无线 自组织网络、 矿用无线摄像机、 基站脱网通信、 多功能矿井移动通信 系统 、 矿 井无线宽带传 输 等方 面 ， Wi F i 优 于 W C DMA、 C DMA2 0 0 0和 TD S C D MA。提 出 多功 能矿 井移 动 通信 系统和 矿 井无 线 宽 带 传输 宜采 用 W i Fi 。 关键 词 矿 井 ；移动通 信 ； 调 度通 信 ；广播 通 信 ；救 灾通信 ；应 急通信 ； W i F i ； ME S H 中图分类 号 TD 6 5 5 文献 标志 码 A 网络 出版 时间 2 0 1 3 0 3 0 6 2 1 0 1 网络 出版地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 3 0 3 0 6 ． 2 1 0 1 ． 0 0 2 ． h t ml M o d e r n mi ne c o mmu ni c a t i o n t e c hn o l o g y a nd s y s t e m S UN J i p i n g Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y Be i j i n g ，Be i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t The p a pe r pr o po s e d c o a l m i ne c o m muni c at i o n t e c hn ol o g y s ys t e m wh i c h wa s c o ns i s t e d o f mi ne wi r e d d i s pa t c hi ng c omm u ni c a t i on s ys t e m ， m i n e mo bi l e c omm u ni c a t i on s ys t e m ， mi n e b r oa d c a s t c omm u ni c a t i on s y s t e m a nd m i n e r e s c ue c o mm un i c a t i o n s ys t e m ． I t pr o po s e d t h a t mi ne di s pa t c hi n g c omm u ni c a t i on s ys t e m s ho ul d u s e m i ne wi r e d d i s pa t c h i ng c o m mun i c a t i o n s y s t e m ．I t pr o po s e d t h a t a l l mi ne mob i l e c o m mun i c a t i o n s ys t e m s hou l d u s e c o mm u ni c a t i o n t e c h nol og i e s s u c h a s W i Fi ， 3 G a n d 4 G ． I t pr o po s e d t h a t m i n e b r oa dc a s t c o mm u ni c a t i o n s ys t e m c a n us e e i t he r r e m o t e p o we r e d br o a d c a s t t e c hn ol ogy O f m i ne wi r e d d i s p a t c hi n g c o mm u ni c a t i o n s y s t e m ，o r I P c omm u ni c a t i on t e c hn ol o g y ba s e d o n Et he r ne t a n d p as s i ve o pt i c a l ne t wo r k． I t pr o po s e d t h a t mi ne r e s c ue c o m muni c a t i on s y s t e m s ho ul d us e wi r e l e s s m u l t i me d i a c o m mun i c a t i o n t e c h no l og y． a nd s hou l d us e c o m mun i c a t i o n t e c hn o l og i e s s uc h a s W i Fi a nd 收 稿 日期 2 0 1 3 - 0 1 2 O 。 基金项 目 国家 自然科 学基 金重 点项 目 5 1 1 3 4 0 2 4 ； 国家 自然科 学基 金 项 目 5 1 0 7 4 1 6 9 ； 国家 高技 术研 究 发 展计 划 8 6 3计 划 资助 项 目 2 O 1 2 AA0 6 2 2 0 3 。 作者简介 孙继平 1 9 5 8 一 ， 男 ， 山西翼城人 ， 教授 ， 博士 ， 博 士生导师 ， 中国矿业 大学 北 京 副校长 ； 获 国家科技进步二等奖 3项 其 中第 1完成 人 2项 、 第 2完成人 1 项 ； 作为第 1完成人获省部级科技 进步一 等奖 6项 ； 作为第 1 完成人 主持制定 中华人 民共和 国煤炭行业和安全生产行业 标准 2 6项 ； 主持制定 煤矿安全规程 第三章通风安 全监控 ； 作 为第 1 作者或独立完成著作 1 1 部 ， 发表论文 1 0 0余篇 其中被 S C I 和 EI 检索的 第 1 作者论文 6 O余篇 ； 作为第 1 发 明人 获国家专利权 和软件著作权 2 5项 ； 作 为国务院煤矿 事故调查专 家组 组长参加 了 1 0起煤矿特 别重大 事故调查工作 ， E ma i l s i r I c u mt b ． e d u ． c n 。 2 工矿 自动化 2 O 1 3年 第 3 9卷 M ESH ．I t pr o p os e d t ha t mi n e mob i l e c ommun i c a t i o n s y s t e m s h ou l d me e t t he d e ma n d f o r mob i l e ph on e o f f n e t wo r k，b a s e s t a t i on of f ne t wo r k，a c c e s s o f c o a l m i n e wi r e d br o a d ba n d t r a n s mi s s i o n p l a t f or m ．I t p o i nt e d o ut t ha t W i Fi i S s up e r i o r t o W CDM A ．CDM A 2 0 0 0 a nd TD SCDM A f o r c o mm u ni c a t i on of mob i l e p ho ne o f f ne t wo r k，a c c e s s of c o a l m i n e wi r e d b r oa db a nd t r a n s mi s s i o n pl a t f o r m ，wi r e l e s s a d h oc ne t wo r ks，mi n e u s e d wi r e l e s s c a me r a． c o mm u ni c a t i on o f b a s e s t a t i o n o f f n e t wor k．m ul t i f u nc t i 0 n m i ne m o bi l e c o mm un i c a t i o n s ys t e m an d mi ne wi r e l e s s br o a db a nd t r a ns mi s s i o n．I t pr o po s e d t h a t W i Fi s ho u l d be us e d f o r m ul t i f u nc t i o n m i ne mob i l e c o mm u ni c a t i on s ys t e m a n d m i n e wi r e l e s s b r oa d ba nd t r a n s m i s s i on． Ke y wo r ds mi ne； mob i l e c o m mun i c a t i o n； di s p a t c hi n g c o mm u ni c a t i on； b r oa dc a s t c o m mun i c a t i o n； r e s c ue c o m mun i c a t i o n；e me r ge nc y c o mm u ni c a t i on；W i Fi ；M ESH 0 引 言 现代 化煤 矿 的发 展方 向是 机械 化 、 信 息 化 和 自 动化 ， 其实 现 目标 ① 供 电 、 排 水 、 通 风 、 压 风 、 运 输 、 提升 、 瓦斯抽采等 固定 岗位无人值守 ， 地面远程控 制 ； ② 综 采 、 综 放等 采煤 工作 面 少人 作业 ， 地 面远 程 控制 ； ③ 减少 煤 矿 井 下 作 业 人员 ， 实 现 煤 矿安 全 高 效生 产l 】 ] 。要实 现 以上 目标 ， 不 但需要 具有 地 面远 程控 制功 能 的矿井 监控 系统 、 视频 监视 系统 ， 还需要 及 时可靠 的矿 井通 信系 统[ 7 ] 。 1 煤矿 井下 通信 技术体 系 矿 井通信 系统 是煤 矿井 下安 全避 险“ 六 大系统 ” 之 一 ， 在煤矿 安全 生产调 度 、 安全 避险 和应 急救援 中 发挥着重要作用 。矿井通信系统包括矿用调度通信 系统、 矿井移动通信系统、 矿井广播通信系统、 矿井 救 灾通 信 系统等 ] 。 1 ． 1 矿 用 调 度 通 信 系统 矿 用调 度通 信 系统应 采用矿 用有 线调 度通信 系 统。矿用有线调度通信系统中的本质安全型防爆 电 话 ， 通 过多 芯矿 用通信 电缆 中的 2芯 ， 经安 全栅 与地 面调度 交换 机 相 连 ， 不需 要 井 下 供 电 。瓦 斯超 限断 电或事 故停 电均 不会 影 响系统 正常 工作 。当井 下发 生事 故 时 ， 只要 电话 不 坏 ， 电缆 不 断 ， 系 统 即可正 常 工作 。因此 ， 矿 用有 线 调 度 通 信 系统 是 煤 矿 井下 最 可靠 的通 信系 统 ， 在 生产 调度 、 紧急 避 险和应 急救援 工作 中发 挥着 重要作 用 。 由于矿用 有线 调度通 信 系统 中的本 质安 全型 防 爆 电话是 有线 固定 电话 ， 存在 着使 用不方 便 、 不能满 足煤 矿井 下移 动工 作 的需 求 等问题 。采 煤工 作面 和 掘进 工作 面等 区域 的作 业 人 员 要 向 调 度 室 汇 报 情 况 ， 需 行 走较远 的距 离 ， 到装有 本质 安全 型 防爆 电话 的地 点 。调度 室人 员 要 与 井 下作 业 人 员 通 信 ， 需 由 本质 安 全型 防爆 电话 附近 的人员转 告或 呼 叫 。如果 本 质安全 型 防爆 电话 附 近 无 人 ， 将 无 法 实 现 通 话 。 特 别是 ， 当发 生事故 时 ， 地面 调度 室人员 不能 及时 通 知 井下 作业 人员 ， 井 下作 业 人 员 也 不 能将 险情 及 时 向调度 室人 员报告 。 矿 用有 线调度 通信 系统 的交 换设 备宜选 用程 控 数 字 交换 机 、 I P网络 交换 设 备 等 ， 严禁 采 用 矿 用 I P 电话通 信 系统替 代矿 用有线 调 度通信 系统 。这 是 因 为矿 用 I P电话通 信 系 统 中的矿 用 本 质 安 全 型 防爆 I P电话 和矿用 防爆 交换机 设 置 在井 下 ， 均 需 井下 供 电 ； 当井下 发生 瓦斯超 限停 电或 故 障停 电等时 ， 会影 响 系统 正 常工 作 。矿 用 I P电话 通 信 系统 的可靠 性 远不 如不 需井 下供 电的矿 用有 线调 度通 信系统 。 1 ． 2矿 井 移 动 通 信 系 统 矿井 移动 通信 系统具 有通 信及 时 、 便 捷 的优点 ， 提 高 了井 下流 动人 员 通 信 的及 时性 ， 为及 时 下 达 调 度 指令 、 沟通 生产 信 息 、 通 报安 全 隐患 、 事 故 撤 人 和 救援 提供 了通 信手 段 ， 促 进 了煤矿 安全 生产 ， 提高 了 生 产效 率 。但 由于矿井 移动 通信 系统 的基站 等设 备 需 井下 供 电 ， 瓦斯 超 限 断 电或 事 故 停 电会 影 响 系 统 正 常工 作 。虽然 基 站配 有 不 小 于 2 h的备 用 电 源 ， 但 其 可靠性远 不 如不需 井下 供 电的矿用 有 线调度 通 信 系统 。因此 ， 矿 井 移 动 通信 系统 是 矿 用有 线 调 度 通信 系统 的重要 补 充 ， 但 决不 允 许 用 矿 井 移动 通 信 系统 替代矿 用有 线调度 通信 系统 。 矿井移 动通 信 系统分 为全矿 井移 动通 信 系统和 局部 移动通 信 系统 。全矿 井移 动通信 系统 可 以覆盖 煤矿 井下 巷道 、 硐室 和采 掘工作 面 等作业 地点 ， 宜采 用 wi F i 、 3 G、 4 G 等通 信技 术 。 矿井局 部 移动通 信 系统主要 用 于未装 备全 矿井 移动 通信 系统 的煤矿 ， 实 现 电机 车调 度通 信等 ， 与全 矿井 移动 通信 系 统相 比 ， 其 系统 投 入较 少 。矿井 局 部移 动通 信 系 统 宜 采 用 wi F i 通 信 技 术 ， 也 可 采 用 漏泄 通信 等技 术 。 2 O 1 3年 第 3期 孙 继平 现 代 化矿 井通 信技 术与 系统 3 】 ． 3矿 井广播 通信 系统 矿 井 广 播 通信 系 统 能及 时将 调 度 指令 、 撤 人 信 息 等通 过 防爆 喇叭 和 显 示 屏通 知 井 下 作 业 人 员 ， 是 煤 矿井 下 紧急避 险 的重要 工 具之 一 。但 由于矿 井广 播 通 信系 统 的防爆 喇 叭 等 设 备需 井 下供 电 ， 瓦斯 超 限断 电或 事故停 电会影 响系 统正 常工 作 。虽然 井下 配有 不小 于 2 h的备 用 电源 ， 但 其 可靠 性 远 不 如不 需 煤矿 井下 供 电 的矿 用有 线 调 度 通 信 系 统 。 因此 ， 矿井 广播 通信 系统 是矿用 有 线调 度通 信 系统 的重要 补 充 ， 但决 不允 许用 矿 井 广 播 通 信 系 统 替代 矿 用 有 线调度通信系统。 矿井 广播 通信 系统 除应 具有语 音 广播 和显 示功 能外 ， 还 宜具 有井下 紧急呼 叫地 面 、 双 向语 音通 信 等 功能 。广播 通 信 系 统 除 作 为 事 故 撤 人 和报 警 通 信 外 ， 在 正常 生产 时 ， 还可作 为 生产 调度 广播 通信 。这 样既提高了设备利用率 ， 又保证应急通信时设 备完 好 ， 做 到“ 平 战结合 ” 。 矿井 广播 通信 系统 既可 采用 矿用 有线 调度 通信 系统 远程 供 电广播 技 术 ， 也 可 采 用 基 于 以太 环 网 和 无源光网络的 I P通信技术。 1 ． 4矿 井救 灾通信 系统 矿井 救 灾 通信 系统 主 要 由矿 山救 护 队配 备 ， 用 于救 护 队员与井 下 救援基 地 和地 面救 援指 挥 中心通 信联 络 。矿井 救灾 通信 系统 除应 具有 语音 通信 功 能 外 ， 还 宜具 有 图像监 视 功能 ， C H 、 C O、 O 、 温 度 等 环 境 监测 功 能 ， 救 护 队员心 跳 、 体温 、 姿 态等监 测 功 能 。 矿 井 救灾通 信 系统分 有 线系 统和 无线 系统 。矿 井有 线救 灾通 信系 统将 通信 电缆 兼做 探 险绳 。矿 井 无线救灾通信系统又分为语音救灾通信系统和多媒 体救灾通信系统。早期的矿井无线救灾语音通信系 统 主要采 用感 应通 信 等 技 术 ， 新 近 研 制 成 功 的 多媒 体矿井无线救灾通信系统主要采用 Wi F i 和 ME S H 等通 信技 术 。 为满足煤矿井下应急救援对 图像监视、 环境监 测 、 语 音通 信 的需求 和方 便快 捷 的要求 ， 矿 井救 灾通 信 系统应 是 多媒 体 无 线 通 信 系 统 ， 宜 采 用 Wi F i 和 ME S H 等通 信技 术 。 1 ． 5矿 井应 急通 信 系统 矿井应急通信 系统主要用 于事故报警 、 人员撤 离、 被困人员通信联络 、 抢 险救灾、 临时施工等 。矿 井应 急通 信 系统 除上述 用 于抢 险救灾 的矿井救 灾 通 信 系统 、 用 于事故 报 警 和 人员 撤 离 的矿 井 广 播 通 信 系统 外 ， 还有 用于 被 困 人 员通 信 联 络 和 临 时 施 工 的 通 信 系统等 。 1 ． 5 ． 1 用 于被 困人员 的矿井通 信 系统 煤矿 井 下发生 的瓦斯爆 炸 等事故 会 造成线 缆 断 缆 、 设备损毁 、 供电中断等 ， 因此 ， 矿用有线调度通信 系统 、 矿井移动通信系统和矿井广播通信系统均难 以保 障事故被困人员 的通信联络。参考文献[ 1 ] 提 出电缆埋 人 的方 法 ， 以减 少 瓦斯 爆 炸等 事 故 对 通 信 系 统 的影 响 ， 但这 只适 用 于 矿压 和底 鼓 不 严 重 的 矿 井 。ME S H 技 术 可 以 根 据 正 常 工 作 的节 点 自组 织 网络 ， 但 当节 点被 瓦斯 爆 炸等事 故连 片摧 毁 时 ， 也 不 能保 障被 困人员 的通 信 。 透地通信系统具有受瓦斯爆炸等事故影响小等 优点 ， 但其传输带宽窄 ， 只能传输短信和指令 ， 不能 传 输语 音和 图像 ， 常用 于地 面 向井 下 单 向通信 。用 于被 困人 员 通信联 络 的通 信 系 统 ， 不 但 要 指 挥 被 困 人员紧急避险 即地面 向井下通信 ， 还要 了解被困 人员位置、 人数 、 现状 和需求等信息 即井下 向地面 通信 。 因此 ， 需 要在 煤矿 井下 避难 硐室 内设 置发 射 机 和天线 ， 实现避 难硐 室 内双 向透地 通 信 ， 这 对于 开 采 深度 较深 的矿 井是 比较 困难 的 。 适 宜地 面钻 孔 的避难 硐室 ， 应优 选 地面钻 孑 L ， 通 过在钻孔 内敷设通信、 监测 、 供风和供水管线， 实现 被 困人员 与 地面 的双 向通 信等 。矿 压和 底鼓 不严 重 的矿 井 ， 可采 用通 信 、 监测 、 供 风 和供 水 管 线 埋 入 的 方法 ， 减少瓦斯爆炸等事故对通信等系统的影响。 1 ． 5 ． 2 用于临时施工的矿井通信系统 为 提高 工作 效率 ， 保 障安 全生产 ， 煤 矿井 下临 时 施工 需要 布设 方 便 快 捷 、 使 用 方 便 的 通信 系统 。矿 用 有线 调度 通 信 系 统 和 矿 井 移 动 通 信 系 统 故 障 期 问 ， 也需要布设方便快捷 、 使用方便的通信系统。因 此 ， 用 于 煤 矿 井 下 临 时 施 工 等 的 通 信 系 统 宜 采 用 Wi F i 和 ME S H 技 术或 W i F i 技 术 。 1 ． 6矿 井通信 系统技 术体 系 通 过上 面分 析 ， 不难看 出 ， 矿井 通信 系统 应 由矿 用有线调度通信系统 、 矿井移动通信系统、 矿井广播 通信系统和矿井救灾通信系统等组成。充分发挥矿 井 有线 调度 通信 系 统 的 可 靠性 、 矿 井 移 动通 信 系 统 的实 时性 、 矿井 广播 通信 系统 的及 时性 、 矿井 救灾 通 信 系统 的便 捷性 等 优 点 ， 共 同满 足 煤 矿安 全 生 产 和 应急救援对矿井通信系统的需求。 矿井救灾通信系统 由矿山救护队配备 ， 矿用有 线调度通信系统 、 矿井移动通信系统、 矿井广播通信 系 统 由煤矿 企业 装备 。用 于 临时施 工 的通信 系统 不 需 要单 独设 置 ， 既可 以采 用 具 有 手 机 和基 站 脱 网通 信功能的矿井移动通信系统 ， 也可以采用具有无线 4 工矿 自动化 2 0 1 3年 第 3 9卷 自组织 网络 及手 机和基 站 脱 网通 信功 能 的矿井 移动 通信 系统 ， 还可 以采 用 基 于 wi F i 和 ME S H 的多 媒 体 矿 井救灾 通信 系统 。 当然 ， 随着 矿井通 信技 术 的发展 ， 矿用 有线 调度 通信 系统 、 矿井 移动通 信 系统 、 矿井 广播通 信 系统将 会融 合为全 矿 井综 合 通信 系统 ， 并 进 一 步 融 合 为全 矿井 综合监 控 、 监 视 与通 信 系 统 ， 以便 于 用户 装 备 、 使用 与维 护 。 2矿 井 移动通 信特 殊要 求 煤矿 瓦斯 、 水 、 火 、 顶 板 等事 故 威 胁 着 煤 矿安 全 生产 ， 也影 响着 矿 井 移 动通 信 系统 的 正 常工 作 。因 此 ， 矿 井 移动通 信 系统 不 但 要 考 虑煤 矿 井 下 无 线传 输 的特点 ， 还要 考虑 瓦斯 爆炸 等事 故对 系统 的影 响 。 这就 要求 矿 井 移 动 通 信 系统 具 有 手 机 脱 网通 信 功 能 、 基站脱 网通 信 功能 、 可接人 煤 矿井下 有线 宽带传 输平 台 、 便于无 线 自组织 网络 等 ] 。 2 ． 1 手机脱 网通 信 瓦 斯爆 炸 等 事故 会 造 成 光缆 和 电缆 断 缆 、 设备 损毁 、 供 电中断等 ， 使 矿 用 有 线 调度 通 信 系 统 、 矿 井 移 动通 信 系统 、 矿 井 广 播 通 信 系 统 无 法 正 常 工 作 。 如果 矿 井移 动通 信 系统 的手 机 具有 脱 网通 信 功 能 ， 在 手机 无线覆 盖 范 围 内 ， 就 能满 足 被 困人 员 与 救 援 人 员 、 被 困人 员 与被 困人员 之问 的通信 联络 ； 还可 用 于灾后 遇 险人 员 搜救 和煤矿 井下 临 时施 工 通信 。 基 于 wi F i 的矿 井移 动 通信 系 统 较 易 实现 手 机 脱 网通 信功 能 ， 而基 于 WC D MA、 C D MA2 0 0 0 、 TD S C D MA 的矿 井移 动通 信 系统 则难 以实 现手 机脱 网 通 信功 能 。 2 ． 2接入 煤矿 井 下有线 宽带传 输 平 台 煤 矿井 下工 作面 至地 面距离 长 达 1 O 余 千米 ， 但 煤 矿井 下无 线传 输 衰减 大 ， 一般 无 中继 无 线传 输 距 离为数 百 米 。因此 ， 煤 矿 井 下远 距 离 宽 带 传输 应 采 用光缆 等有 线 传 输 ， 宜 采 用基 于 TC P ／ I P协 议 的 以 太环 网或 无源光 网络 。 W i F i 采 用 T C P ／ I P协 议 ， 因此 ， 接入 基于 T C P ／ I P协 议 的 以 太 环 网 或 无 源 光 网 络 十 分 方 便 ， 但 WC D MA、 C D MA2 0 0 0 、 T D S C D MA 接 人 基 于 T C P ／ I P协议 的以太环 网或无源光 网络需进行协议 转换 。 2 ． 3 无 线 自组 织 网 络 煤 矿 井下无 线传 输衰 减大 。为 延长煤 矿井 下无 线通信 距 离 ， 需 无 线 中继 。为 减 少无 线 中继 器 因 瓦 斯超 限 停 电 、 故 障 和 损 坏 对 系 统 的 影 响 ， 宜 采 用 ME S H 技术 实现 剩 余 的正 常 工 作 的 中继 节 点 的 自 动 重 组 。 在 基 于 wi F i的 矿 井 移 动 通 信 系 统 中 ， 采 用 ME S H 技 术 十 分 方 便 。 但 在 基 于 w DMA、 C DMA2 0 0 0 、 T D S C DMA 的矿 井移 动通 信 系统 中 ， 采 用 ME S H 技术却 异 常 困难 。 2 ． 4矿 用 无 线摄 像 机 现代化 煤矿要 实 现 供 电 、 排 水 、 通 风 、 压 风 、 运 输 、 提 升 、 瓦斯抽 采 等 固定 岗位 无 人值 守 ， 地 面远 程 控制 ； 综采 、 综放 等 采煤 工 作 面 少 人作 业 ， 地 面远 程 控制 等 。要 实现 以上 目标 ， 不 但 需 要 具 有 地 面远 程 控制 功能 的矿井 监 控 系统 和矿 井 通 信 系统 ， 还 需 要 视频 监视 系统 ， 其 中无 线摄 像机 是必 不可 少 的 。 为提 高性 价 比 ， 矿 用 无 线 摄 像 机 宜 采 用 Wi F i 技术 。 2 ． 5基 站 脱 网 通 信 为减 少 瓦 斯爆 炸 等事 故 的影 响 ， 矿井 移 动 通信 系统 宜具 有基 站脱 网通信 功能 。具 有基 站脱 网通 信 功能 的 系统 ， 当发 生 断 缆 等 故 障 时 ， 没 有 损 坏 的 基 站 ， 在其备 用 电源有 电 的时 间内 ， 可 提供 基站 无线 覆 盖范 围内的手 机通信 。 基 于 wi F i 的矿井移 动通 信 系统 较 易 实 现 基 站 脱 网通信 功能 ， 而 基于 WC DMA、 C DMA2 0 0 0 、 T D S C D MA 的矿井 移动 通信 系统 要 实现 基 站脱 网通 信 功 能 ， 需 在基 站 中增 加 软交换 功能 。 2 ． 6 多功 能矿 井移动 通信 系统 Wi F i 手 机 和 基 站 均 具 有 脱 网 通 信 功 能 ， Wi F i 技 术便 于通过 无 线 中继 提 高传 输 距 离 。 因此 ， wi F i 除可用于全矿井移动通信系统外 ， 还可用 于多媒体 矿 井救 灾通 信 系 统 、 临 时施 工通 信 和 局 部 通 信 等 。 wCDMA、 CDMA2 0 0 0、 TDS CDMA 可用 于 矿井 移 动通信 系统 ， 但不 宜用 于多媒 体 矿井救 灾通 信 系统 、 临时施 工通信 和局 部 通信 等 。因此 ， 多 功 能矿 井 移 动通信 系统 宜采 用 Wi F i 。 2 ． 7矿 井无线 宽 带传 输 wi F i 传输速率达 5 4 Mb i t ／ s或更高 ， 无线传输 距离达 3 0 0 m； 具有传输带宽宽、 便于接入有线宽带 网络 、 设备体 积 小 、 发射 功 率 小 等 优点 ， 可 满 足监 控 数据、 语音和图像等多种信息实时传输 的要求。在 当今技术条件下 ， 建设煤矿井下一体化无线宽带传 输平 台宜采 用 Wi F i 。 WC DMA、 C D MA2 0 0 0和 TD S C D MA 等 第 3 代移 动通 信 系 统 的 数 据 传 输 速 率 分 别 为 2 Mb i t ／ s 室 内 、 3 8 4 k b i t ／ s 室 外 和 1 4 4 k b i t ／ s 行 车 ， 能 够 同 时 传 输 声 音 和 数 据 。 WC DMA、 C DMA2 0 0 0 、 2 0 1 3年 第 3期 孙继 平 现 代化 矿 井通信 技 术与 系统 5 TD S C D MA 是 3个 不 同 的标 准 ， 存 在 着 难 以实 现 手机 脱 网通 信 、 接 入煤 矿 井 下 有 线 宽 带 传 输平 台需 进 行 协议 转换 、 采用 ME S H 技术 困难 、 传 输 带 宽较 窄等 问题 。因此 ， 不 宜用 作矿 井无 线 宽带 传输 技术 。 2 ． 8 越 区切 换 煤矿 井下 由斜 井 或立井 、 平 硐 、 大 巷 、 上 下 山 、 工作 面等 多个 巷道 构成 ， 工 作 面至 地 面 距离 可 达 1 O 余千米。煤矿井下无线传输距离近 ， 一般为数百米 。 因此 ， 全矿 井 移动 通信 需 在 煤 矿 井 下 布 置 大 量 的基 站 。手机 等移 动 终端 在 井 下 移 动 通 信 ， 有 时 需 跨 越 基站 的无 线覆 盖 区域 。要保 证手 机 等移 动终 端跨 越 基站无线覆盖 区域时 ， 仍能正常通信 ， 这就需要越区 切换 技术 。 WC D MA、 C D MA2 0 0 0和 T D S C DMA 是 移 动 通信 技术 ， 具 有 良好 的越 区切换 性 能 。 Wi F i是 无 线 接 人 技 术 ，越 区 性 能 不 如 WC DMA、 C D MA2 0 0 0和 TD S C DMA。但 煤 矿 井 下人 员 移动 速度 较 慢 ， 即使 乘 坐 胶 轮 车 、 人 车 、 电机 车 、 乘人 胶带 等运 输工 具 ， 其移 动速 度也 远不 及地 面 高速 公路 上 的小 汽车 的移 动速 度 。 因此 ， 基 于 Wi F i 的矿 井移 动通 信 系统 越 区性 能 差 的问 题 ， 并 不 影 响 其在煤矿井下使用， 这已被大量的现场使用所证明。 3 结语 现 代化 煤 矿 安 全生 产 迫 切 需要 可 靠 、 及 时和 便 捷的矿井通信系统。矿井通信系统应由矿用有线调 度通信系统 、 矿井移动通信系统、 矿井广播通信系统 和 矿井 救灾 通 信 系统 等 组 成 。Wi F i 在 手 机 脱 网通 信 、 接入煤矿井下有线宽带传输平台、 无线 自组织 网 络 、 矿用 无线 摄像 机 、 基 站 脱 网通 信 、 多 功能 矿 井 移 动 通 信 系 统 、 矿 井 无 线 宽 带 传 输 等 方 面 ， 优 于 WCDMA、 CDMA2 O 0 O和 TDS CDMA。 因 此 ， 多 功 能矿 井移 动通 信 系 统 和 全矿 井 综 合 监 控 、 通 信 和 监视 系统 的无线 传输 技术 宜选 用 Wi F i 。 参 考文献 [1] 孙继平． 煤矿安全生产理念研 究[ J ] ． 煤 炭学报 ， 2 0 1 1 ， 36 2 31 3 - 31 6． [2 ] 孙继平． 煤矿物联 网特点与关键技术研 究[ J ] ． 煤炭学 报 ， 2 0 1 1， 3 6 1 1 6 7 - 1 7 1 ． [ 3] 孙 继平． 煤 矿安 全监 控 技术 与 系统 [ J ] ． 煤 炭科 学 技 术 ， 2 0 1 0， 3 8 1 0 1 - 4 ． [4] 孙继 平． 煤矿安全监控 系统联 网技 术研究 [ J ] ． 煤炭学 报 ， 2 0 0 9， 3 4 1 1 1 5 4 6 1 5 4 9 ． [ 5] 孙继 平． 煤矿井下人 员位 置监 测技术与 系统 [ J ] ． 煤 炭 科学 技术 ， 2 0 1 0 ， 3 8 1 1 1 5 ． [6] 孙继 平． 煤矿井下人 员位 置监测系统联 网[ J ] ． 煤炭科 学 技 术 ， 2 0 0 9， 3 7 1 1 7 7 7 9 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