摘要：煤层生产过程中井下通信的便捷、高效是保障生产作业安全、持续开展的必要基础。以此为着手点，结合工程实际，对矿井井下3G无线通信系统的构建从多个角度开展分析，并深入探究3G无线通信系统的优势，希望能为其它矿井相似通信系统的构建提供一定的指导与借鉴。
关键词：煤矿；3G通信；系统设计；优势分析
引言
近年来，伴随煤矿生产安全管理工作的越发完善，构建“六大避险系统”成为矿井安全体系建立的必备工作之一，而其中一项便是健全井下通信网络体系，实现有线通信、无线通信及应急广播通信的交叉并存使用。在以往，矿井井下通信方式不仅单一且模式固定，很难为井下生产作业人员的调配提供实时、高效、精准的保障。而3G（The3rdGenerationTelecommunic-ation，第三代移动通信技术）无线通信技术作为有效的补充手段，不仅能丰富井下作业所必要的应急通信手段，提升紧急状况下的信息传递效率与质量，为矿井生产作业的安全开展提供可靠方式，更能为井下不同管理制度的充分落实提供保障，为井下管理人员提供更加高效的生产调度通信工具。
1、工程概述
霍尔辛赫矿井下现共有综采作业面2个，掘进作业面4个，井下回风巷、运输巷、行人巷总长度近20km。井下原有的小灵通无线通信系统在实际使用中存在诸多不足，不仅线路维护难度大，且信号覆盖范围十分有限，语音通信质量不佳，无法真正满足井下安全生产的实际需求。针对这一不足，引进全新的井下3G无线通信系统，实现通讯信号覆盖范围和话务量大幅增加的同时还实现了井下无线通信的智能化与可视化，为矿井日常管理工作提供极大便利。
2、3G无线通信系统设计分析
2.1通信系统构架分析
矿井3G无线通信系统包含井上与井下两大部分，彼此通过光纤进行联通，主要设备有：自动化中心机房，内配无线网络控制设施1台、基台控制器2台、3G调度装置1套（短信服务器和录音服务器）。同时结合矿井实际巷道布设与地表房屋分布，在井下布置KT152型基站与天线75套；在地表布设KT152型基站与天线5套，以确保通信网络信号能全面覆盖井下采掘作业面、主要运输巷、主要材料巷、2个回风井及地表办公区域、洗煤厂等地点。并根据井下作业人员分布情况配置相应的3G手机200部。各个基站之间选用串联方式进行连接。所有基站均采取本地供电的方式进行供电，图1所示即为该系统拓扑结构示意图。所布设的各类设备中3G调度装置能实现井下电话业务交换功能、电话调度功能、短信服务及电话录音功能；无线网络控制设施能达成井下通信无线控制与管理、可视通讯、无线网络承载、数据业务路由等功能；基台控制器主要充当井下基站与无线网络控制设施之间的连接桥梁，实现井下基站的有效管控；各个基站主要用于将数据信号转换为相应的无线信号，并借助手机与无线接口实现信号的传输；定向天线主要运用于无线信号的定向发射并接收手机端信号[1-2]。
2.2通信系统组网设计
矿井通信站中现有用于行政通信交换的设备一套，可用于井上、井下固话及移动电话之间的互相通讯。将这一行政通信交换机同3G无线网络控制装置借助2M（2Mb/s）数字中继电路井下连接，并选用PRI（主数率接口）信令进行信令的交换。通过这种方法，3G通信数据能直接进入矿井行政通信网络，并借助3G调度装置、基站控制器、基站、定向天线等构建其相应的3G移动专网，实现井下本安手机相同的移动无线通信[3]。图2所示即为设备搭建示意图。
2.3井下3G无线通信系统软件功能分析
a)常规通话、短信、可视电话。井下本安手机借助3G移动专网实现同矿井行政通信交换机的相连，从而达成井下本安手机与井上井下固话、地面手机间的语音通信及录音功能，同时还能实现井下本安手机彼此间的短信通信与可视通信功能；b)数据网络。井下3G手机终端软件基于“专网通信”软件井下开发制作，借助3G移动专网实现同地表服务器之间的数据交换。通过手机终端井下应用数据的展现使用，从而达成对井下生产运行中各项主要安全数据（瓦斯浓度、CO浓度、胶带运行状况、风速等）的实时监测，同时还能对井下作业人员的分布进行实时查询；c)话务与频率设计原则分析。依据井下作业时各个区域人员分配密度及话务量统计数据选用分区设计的方法，以确保不同区域的覆盖效果和重点区域的高话务量。井下每一座基站共计能提供9道载波216条通信通道，可满足48个用户的同时通信。所有基站均选用2010MHz无线频段，基站无线视频发射功率为2W[4-5]。
3、系统优势分析
该无线通信系统能进行调度群呼、组呼、通信录音、强插等多种调度业务，其中群呼功能可实现多个部门、多个工种之间的同时协调作业，大幅提升调度速率，从而便于紧急状况下的短时间向所有人下达通知，进而最大限度降低意外事故可能造成的人员与财产损失。同时，借助该系统，使用者能在地表办公区域实现与井下作业人员的实时免费通讯，并进行短信或可视通讯。总而言之，3G无线通信系统具备开放、灵活、分布范围广等诸多优点，且系统留设了充足的后续升级空间，能根据今后生产的实际需要，在不改变原有设备的基础上，实现系统的快速、便捷式升级，在更好地满足生产实际需要的同时降低设备升级成本[6-7]。
4、结语
3G无线通信系统成功地将无线通信技术运用到矿井井下的生产管理活动中，不仅能达成实时的语音通信，更能实现可视通话，提升了通讯过程的感知化。同时无线通信系统还达成了井上井下信号的全方位覆盖，改变了以往有线通信模式存在的通信点分布局限性大和通信信号差、反应迟缓的不足，使得矿井生产调度的协调能力与应急救援能力获得大幅提升，从而为矿井的安全、持续发展奠定良好基础。
参考文献：
［1］曹建文.基于3G异构网的井下无线通信系统解决方案［J］.煤矿机电，2016(4)：64-67.
［2］朱豫虹，姚善化.3G移动无线视频监控技术在煤矿的应用［J］.煤矿安全，2012(5)：56-57.
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［4］王永军.3G无线通讯系统在大柳塔煤矿的应用［J］.陕西煤炭，2013(3)：73-75.
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［7］侯滨滨，李立媛，孙文其.井下无线通信系统的选型与应用［J］.山东煤炭科技，2014(3)：166.
作者：暴晶 单位：山西霍尔辛赫煤业有限责任公司