礦定位通信雙融合技術(shù)淺析

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摘要：通過研究具備千兆環(huán)網(wǎng)、精確定位及4G通信的本安型綜合分站，實現(xiàn)井下人員的精確定位、雙向呼叫、唯一性檢測報警、求救報警、VOLTE高清語音通信及無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，接入現(xiàn)有應(yīng)急廣播系統(tǒng)，實現(xiàn)廣播和調(diào)度、無線通信、定位系統(tǒng)的融合調(diào)度通信。

關(guān)鍵詞：定位；通信；融合；調(diào)度；廣播

0引言

目前煤礦井下廣播系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)為獨立運行，無法實現(xiàn)將應(yīng)急廣播系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)進行融合，為了解決3個系統(tǒng)的融合難題，減少井下設(shè)備的安裝和維護數(shù)量，采用融合分站來實現(xiàn)3個系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，可以在地面調(diào)度室利用觸摸屏調(diào)度臺同時實現(xiàn)與井下廣播融合對講，可以隨時查看井下人員位置，可以與井下人員進行視頻語音通信，提升煤礦的調(diào)度通信技術(shù)水平。

1系統(tǒng)概況

1）岳城煤礦于2008年建設(shè)安裝了重慶煤科院生產(chǎn)的KJ251型人員定位系統(tǒng)，一直運行至今，期間未對系統(tǒng)進行過任何升級改造。隨著礦井信息化建設(shè)的飛速發(fā)展和礦井安全管理要求越來越高，上級部門對人員定位系統(tǒng)的功能提出了更高的要求，岳城煤礦現(xiàn)有系統(tǒng)功能已經(jīng)無法滿足使用需求。系統(tǒng)在使用過程中存在著定位不準(zhǔn)確、無雙向通信功能、無求救報警功能，系統(tǒng)標(biāo)識卡失效率高、維護成本大等問題，不符合國家煤礦安全規(guī)程及相關(guān)規(guī)定要求。2）岳城煤礦原有無線通信系統(tǒng)基于3G移動通信技術(shù)，由武漢七環(huán)公司建設(shè)安裝，現(xiàn)隨著4G移動通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，3G基站、手機已經(jīng)無法持續(xù)供應(yīng)，隨著現(xiàn)有設(shè)備的老化和損壞，造成現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)已經(jīng)癱瘓，無法繼續(xù)使用。3）岳城煤礦現(xiàn)有應(yīng)急廣播系統(tǒng)為南京北路公司的KTK113礦用數(shù)字應(yīng)急廣播系統(tǒng)，目前廣播系統(tǒng)為獨立運行。

2系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要由地面核心平臺、傳輸平臺、井下通信定位融合覆蓋三部分組成。地面核心平臺融合：在觸摸屏調(diào)度臺上實現(xiàn)有線調(diào)度電話撥打、無線通信調(diào)度、應(yīng)急廣播功能、人員定位數(shù)據(jù)查看。同時人員定位數(shù)據(jù)采用獨立服務(wù)器存儲和進行管理，可為觸摸屏調(diào)度臺融合、安全監(jiān)控系統(tǒng)融合提供數(shù)據(jù)共享和接口開發(fā)。調(diào)度臺具備分區(qū)域調(diào)度功能，將廣播、固話、手機集成在一個調(diào)度頁面，實現(xiàn)一鍵群呼、一鍵全呼，一鍵式應(yīng)急救援指揮，提升調(diào)度效率，并且支持調(diào)度臺與手機進行視頻通話。傳輸平臺融合：岳城煤礦已經(jīng)建成井下萬兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，本次項目可充分利用原有工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)進行傳輸設(shè)計，節(jié)省礦方投資建設(shè)成本，同時實現(xiàn)一網(wǎng)傳輸，有利于設(shè)備復(fù)用和后期運維管理。所采用的礦用本安型無線基站具有3個千兆光口可接入到萬兆環(huán)網(wǎng)交換機的千兆接口，通過級聯(lián)方式覆蓋到主要巷道，同時第3個千兆光口可以樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供網(wǎng)絡(luò)分支；礦用本安型無線基站具有3個百兆光電接口，每間隔600～700m距離覆蓋井下主要巷道，可接入各類自動化系統(tǒng)、攝像儀、廣播、礦壓監(jiān)測、頂板監(jiān)測等各種系統(tǒng)。井下通信定位雙融合覆蓋：井下分別安裝一體化礦用本安型無線基站，同時具備4G無線通信及人員精確定位功能，安裝在岳城煤礦主要行人大巷，實現(xiàn)4G信號及精確定位信號的融合覆蓋。針對其他分支巷道，安裝精確定位分站，只實現(xiàn)人員定位信號的補盲覆蓋，實現(xiàn)定位的全礦井覆蓋。一體化礦用本安型無線基站同時具備以太網(wǎng)光電接口，可支持將礦方原有廣播系統(tǒng)進行就近融合接入，方便岳城煤礦后期廣播系統(tǒng)擴容。

3系統(tǒng)的實施

1）系統(tǒng)設(shè)備的組成。本系統(tǒng)由IP語音交換機、綜合接入網(wǎng)EPC、網(wǎng)管/錄音服務(wù)器系統(tǒng)、觸摸屏調(diào)度臺、地面網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、礦用本安型無線基站、礦用本安型傳輸分站、礦用本安型讀卡分站、定位卡等組成。2）地面控制中心實施。有效利用岳城煤礦原有人員定位系統(tǒng)的2臺服務(wù)器，本次新增1臺服務(wù)器，系統(tǒng)共配置3臺服務(wù)器，2臺實現(xiàn)系統(tǒng)軟件的雙機熱備，切換時間不大于5min，1臺實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的WEB訪問。配置系統(tǒng)軟件1套，數(shù)據(jù)庫軟件1套，雙機熱備軟件1套，WEB發(fā)布軟件1套，聯(lián)網(wǎng)上傳軟件1套。配置4G核心語音交換機、綜合業(yè)務(wù)平臺EPC、基帶處理單元BBU、RRU地面大功率基站、觸摸屏調(diào)度臺、錄音/網(wǎng)管服務(wù)器等設(shè)備。在觸摸屏調(diào)度臺上安裝人性化圖形界面操控軟件，實現(xiàn)地面通信和定位的融合功能。在地面培訓(xùn)樓和聯(lián)建樓新增1臺基帶處理單元BBU和2套RRU地面大功率基站實現(xiàn)地面4G無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。3）融合調(diào)度平臺的布置實施。觸摸屏調(diào)度臺定位通信融合軟件上有線調(diào)度電話撥打、無線通信調(diào)度、應(yīng)急廣播呼叫、人員定位數(shù)據(jù)查看。同時人員定位數(shù)據(jù)采用獨立服務(wù)器存儲和進行管理，可為觸摸屏調(diào)度臺融合、安全監(jiān)控系統(tǒng)融合提供數(shù)據(jù)共享和接口開發(fā)。調(diào)度臺具備分區(qū)域調(diào)度功能，將廣播、固話、手機集成在一個調(diào)度頁面，實現(xiàn)一鍵群呼、一鍵全呼，一鍵式應(yīng)急救援指揮，提升調(diào)度效率，并且支持調(diào)度臺與手機進行視頻通話。4）井下定位通信雙融合設(shè)備的布置實施。井下需在主斜井井口、硐室、變電所、水泵房及主要巷道安裝礦用本安型無線基站20臺（實現(xiàn)大巷的4G信號覆蓋及精確定位信號覆蓋）、定位傳輸分站10臺、定位讀卡分站50臺，礦用本安型區(qū)域定位器60臺。其中礦用本安型區(qū)域定位器根據(jù)岳城煤礦井下不同位置的精確或區(qū)域定位要求，分別配置在無線基站、傳輸分站、讀卡分站上實現(xiàn)精確定位；配置40部礦用本安型手機實現(xiàn)井上、下4G無線通信；配置標(biāo)識卡搜索儀1臺，具有搜卡功能，數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，作為臨時檢查使用。

4系統(tǒng)的應(yīng)用效果

通過在岳城礦進行定位通信雙融合項目的實施，通過運行測試，達到以下指標(biāo)：1）人員定位系統(tǒng)采用TOF精確定位技術(shù)，定位精度誤差5m，實現(xiàn)礦井目標(biāo)位置跟蹤，行人巷道定位，主要峒室及聯(lián)絡(luò)巷區(qū)域定位。系統(tǒng)具備報警求助、預(yù)警救援、考勤統(tǒng)計、脫崗告警、超員告警、超時告警、欠壓告警、區(qū)域禁入、歷史數(shù)據(jù)記錄查詢、統(tǒng)計分析、井口檢卡、井口LED屏顯示、尋呼、緊急呼叫等各項功能。2）本次選用的KT162-F4礦用本安型無線基站支持3個千兆以太環(huán)網(wǎng)接口、4G信號覆蓋、精確定位信號覆蓋等功能，設(shè)備為礦用本質(zhì)安全型設(shè)備。無線基站提供2個以太網(wǎng)光口及1個百兆電口實現(xiàn)煤礦井下多數(shù)據(jù)接入點建設(shè)，為礦井其他系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，實現(xiàn)井下系統(tǒng)的共傳輸。3）地面選型配置的BL-8000B語音交換機具有8個E1接口，支持SIP、PRI協(xié)議，能夠通過E1接口支持與礦方現(xiàn)有調(diào)度機、程控交換機進行對接。岳城煤礦廣播為南京北路KTK113數(shù)字廣播系統(tǒng)，支持SIP協(xié)議，在地面通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口實現(xiàn)地面互聯(lián)互通，在調(diào)度臺可呼叫井下廣播。4）本次配置選型的KT162-S24G無線通信系統(tǒng)具有調(diào)度功能，支持語音通話、視頻通話，采用VOLTE技術(shù)保障井下語音及視頻通話質(zhì)量，整套系統(tǒng)（包含核心網(wǎng)、基站、手機終端）支持VOLTE高清音視頻通話。

5結(jié)語

定位通信雙融合采取的是煤礦井下應(yīng)急廣播系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)進行融合的應(yīng)用，真正實現(xiàn)煤礦地面與井下各區(qū)域、地點的語音視頻對講，以及井下各地點之間的局部對講；與礦上有線、無線調(diào)度對接，實現(xiàn)一體化調(diào)度通信，在煤礦井下發(fā)生緊急情況時，通過精確定位能夠第一時間通過應(yīng)急廣播和無線通信組織和疏導(dǎo)井下作業(yè)人員安全撤離，避免和降低人員傷亡及財產(chǎn)損失。

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作者:李陽陽 單位:晉能控股山西科學(xué)技術(shù)研究院（晉城）技術(shù)研究院有限責(zé)任公司