矿定位通信双融合技术浅析

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摘要：通过研究具备千兆环网、精确定位及4G通信的本安型综合分站，实现井下人员的精确定位、双向呼叫、唯一性检测报警、求救报警、VOLTE高清语音通信及无线数据传输等功能，接入现有应急广播系统，实现广播和调度、无线通信、定位系统的融合调度通信。

关键词：定位；通信；融合；调度；广播

0引言

目前煤矿井下广播系统、人员定位系统、无线通信系统为独立运行，无法实现将应急广播系统、人员定位系统和无线通信系统进行融合，为了解决3个系统的融合难题，减少井下设备的安装和维护数量，采用融合分站来实现3个系统的统一管理，可以在地面调度室利用触摸屏调度台同时实现与井下广播融合对讲，可以随时查看井下人员位置，可以与井下人员进行视频语音通信，提升煤矿的调度通信技术水平。

1系统概况

1）岳城煤矿于2008年建设安装了重庆煤科院生产的KJ251型人员定位系统，一直运行至今，期间未对系统进行过任何升级改造。随着矿井信息化建设的飞速发展和矿井安全管理要求越来越高，上级部门对人员定位系统的功能提出了更高的要求，岳城煤矿现有系统功能已经无法满足使用需求。系统在使用过程中存在着定位不准确、无双向通信功能、无求救报警功能，系统标识卡失效率高、维护成本大等问题，不符合国家煤矿安全规程及相关规定要求。2）岳城煤矿原有无线通信系统基于3G移动通信技术，由武汉七环公司建设安装，现随着4G移动通信技术的发展和应用，3G基站、手机已经无法持续供应，随着现有设备的老化和损坏，造成现有无线通信系统已经瘫痪，无法继续使用。3）岳城煤矿现有应急广播系统为南京北路公司的KTK113矿用数字应急广播系统，目前广播系统为独立运行。

2系统架构

系统主要由地面核心平台、传输平台、井下通信定位融合覆盖三部分组成。地面核心平台融合：在触摸屏调度台上实现有线调度电话拨打、无线通信调度、应急广播功能、人员定位数据查看。同时人员定位数据采用独立服务器存储和进行管理，可为触摸屏调度台融合、安全监控系统融合提供数据共享和接口开发。调度台具备分区域调度功能，将广播、固话、手机集成在一个调度页面，实现一键群呼、一键全呼，一键式应急救援指挥，提升调度效率，并且支持调度台与手机进行视频通话。传输平台融合：岳城煤矿已经建成井下万兆工业以太环网，本次项目可充分利用原有工业以太环网进行传输设计，节省矿方投资建设成本，同时实现一网传输，有利于设备复用和后期运维管理。所采用的矿用本安型无线基站具有3个千兆光口可接入到万兆环网交换机的千兆接口，通过级联方式覆盖到主要巷道，同时第3个千兆光口可以树状网络结构提供网络分支；矿用本安型无线基站具有3个百兆光电接口，每间隔600～700m距离覆盖井下主要巷道，可接入各类自动化系统、摄像仪、广播、矿压监测、顶板监测等各种系统。井下通信定位双融合覆盖：井下分别安装一体化矿用本安型无线基站，同时具备4G无线通信及人员精确定位功能，安装在岳城煤矿主要行人大巷，实现4G信号及精确定位信号的融合覆盖。针对其他分支巷道，安装精确定位分站，只实现人员定位信号的补盲覆盖，实现定位的全矿井覆盖。一体化矿用本安型无线基站同时具备以太网光电接口，可支持将矿方原有广播系统进行就近融合接入，方便岳城煤矿后期广播系统扩容。

3系统的实施

1）系统设备的组成。本系统由IP语音交换机、综合接入网EPC、网管/录音服务器系统、触摸屏调度台、地面网络交换机、数据库服务器、矿用本安型无线基站、矿用本安型传输分站、矿用本安型读卡分站、定位卡等组成。2）地面控制中心实施。有效利用岳城煤矿原有人员定位系统的2台服务器，本次新增1台服务器，系统共配置3台服务器，2台实现系统软件的双机热备，切换时间不大于5min，1台实现系统数据的WEB访问。配置系统软件1套，数据库软件1套，双机热备软件1套，WEB发布软件1套，联网上传软件1套。配置4G核心语音交换机、综合业务平台EPC、基带处理单元BBU、RRU地面大功率基站、触摸屏调度台、录音/网管服务器等设备。在触摸屏调度台上安装人性化图形界面操控软件，实现地面通信和定位的融合功能。在地面培训楼和联建楼新增1台基带处理单元BBU和2套RRU地面大功率基站实现地面4G无线网络全覆盖。3）融合调度平台的布置实施。触摸屏调度台定位通信融合软件上有线调度电话拨打、无线通信调度、应急广播呼叫、人员定位数据查看。同时人员定位数据采用独立服务器存储和进行管理，可为触摸屏调度台融合、安全监控系统融合提供数据共享和接口开发。调度台具备分区域调度功能，将广播、固话、手机集成在一个调度页面，实现一键群呼、一键全呼，一键式应急救援指挥，提升调度效率，并且支持调度台与手机进行视频通话。4）井下定位通信双融合设备的布置实施。井下需在主斜井井口、硐室、变电所、水泵房及主要巷道安装矿用本安型无线基站20台（实现大巷的4G信号覆盖及精确定位信号覆盖）、定位传输分站10台、定位读卡分站50台，矿用本安型区域定位器60台。其中矿用本安型区域定位器根据岳城煤矿井下不同位置的精确或区域定位要求，分别配置在无线基站、传输分站、读卡分站上实现精确定位；配置40部矿用本安型手机实现井上、下4G无线通信；配置标识卡搜索仪1台，具有搜卡功能，数据导入导出功能，作为临时检查使用。

4系统的应用效果

通过在岳城矿进行定位通信双融合项目的实施，通过运行测试，达到以下指标：1）人员定位系统采用TOF精确定位技术，定位精度误差5m，实现矿井目标位置跟踪，行人巷道定位，主要峒室及联络巷区域定位。系统具备报警求助、预警救援、考勤统计、脱岗告警、超员告警、超时告警、欠压告警、区域禁入、历史数据记录查询、统计分析、井口检卡、井口LED屏显示、寻呼、紧急呼叫等各项功能。2）本次选用的KT162-F4矿用本安型无线基站支持3个千兆以太环网接口、4G信号覆盖、精确定位信号覆盖等功能，设备为矿用本质安全型设备。无线基站提供2个以太网光口及1个百兆电口实现煤矿井下多数据接入点建设，为矿井其他系统提供标准的以太网接口，实现井下系统的共传输。3）地面选型配置的BL-8000B语音交换机具有8个E1接口，支持SIP、PRI协议，能够通过E1接口支持与矿方现有调度机、程控交换机进行对接。岳城煤矿广播为南京北路KTK113数字广播系统，支持SIP协议，在地面通过标准工业以太网接口实现地面互联互通，在调度台可呼叫井下广播。4）本次配置选型的KT162-S24G无线通信系统具有调度功能，支持语音通话、视频通话，采用VOLTE技术保障井下语音及视频通话质量，整套系统（包含核心网、基站、手机终端）支持VOLTE高清音视频通话。

5结语

定位通信双融合采取的是煤矿井下应急广播系统、无线通信系统和人员定位系统进行融合的应用，真正实现煤矿地面与井下各区域、地点的语音视频对讲，以及井下各地点之间的局部对讲；与矿上有线、无线调度对接，实现一体化调度通信，在煤矿井下发生紧急情况时，通过精确定位能够第一时间通过应急广播和无线通信组织和疏导井下作业人员安全撤离，避免和降低人员伤亡及财产损失。

参考文献：

[1]杨维，程时听,孙继平.矿井无线通信与频率资源利用[J].煤炭学报，2001，26（5）.

[2]孙继平，李继生,雷淑英.煤矿井下无线通信传输信号最佳频率选择[J].辽宁工程技术大学学报，2005（3）.

[3]孙继平.煤矿信息化自动化新技术与发展[J].煤炭科学技术，2016（1）：19-23.

作者:李阳阳 单位:晋能控股山西科学技术研究院（晋城）技术研究院有限责任公司