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基于4G的矿用一体化通信系统研究

范文

郑小磊

摘要：随着互联网技术的进一步发展，目前我国各个领域都在朝向信息化、一體化、便捷化方向发展，但不可否认在某些领域网络技术在带来机遇的同时又带来了挑战。众所周知，网络通讯技术的普及给井下通讯发展带来前景，但同时也存在一些信息覆盖率低、信息传播受阻等不可忽视的问题，对此问题创设出基于4G之上的矿用一体化通信系统，本文通过介绍其设计原理、功能、关键技术及检测等相关信息，希望能够促进我国矿井通信的发展。

关键词：煤矿;通信系统;矿用一体化;系统检测;核心技术

引言：煤矿开发因其工程庞大、人员需求大且存在一定安全隐患，因此利用无线通信来及时地进行人员搜索定位、广播对讲及系统管理至关重要。但不可否认的是，我国目前矿井通信系统在人员搜索定位、抗故障及意外抵抗能力、无线覆盖面积等相关系统管理能力尚未达标，因此针对存在的一系列漏洞和隐患，充分利用4G通讯技术建立成熟合理的一体化通信系统迫在眉睫。

一、一体化设计与系统功能

1.设计原理

本系统旨在解决现有通信技术中存在的问题，根据地下煤矿的路线结构特点，基于4G的矿用一体化通信系统，其主要包括管控系统、无线通讯连接系统和以太网络，能够全面的、高效的、准确的实现矿井WiFi覆盖，通过无线快速准确的进行人员搜索定位，快速的进行信息传播，抗故障能力和系统整体管理能力增强，在设计方案当中，管控系统设计一般位于矿井上部管控室中，无线通讯连接系统则是地面基站和井下本安移动台等组成，以太网络则是由以太网交换机和矿井路线的光纤收发器建构而成，三者合理科学构建通讯网。

2.功能分析

2.1无线通信调节功能

一体化设计后的通信功能最大的体现在于能够使无线的调度功能优势扩大到最大化。其支持以太网借调，可以使视音频的实现、拍照功能更加流畅和方便，与此同时，可以通过收发短信加快数据传输的便捷性和灵活性，最重要的是其可以通过移动通信增强移动通话的流畅性，有利的保证电话的传入与穿出不受阻碍，是加强移动信息交流的有力保障。

2.2增强人员搜索定位的准确性

识别并监测矿井下人员是该无线通信的一大职责。事实证明，其的确可以进行准确的人员定位功能，当矿井中出现一些故障或意外事故时，便可以通过移动通信进行及时定位，更加快捷准确的进行设备检测和事故分析，能够更好的进行后期工程的进行。

2.3广播功能

通过该系统可以进行紧急广播及对讲等业务，能够对矿井下的施工人员进行及时广泛的信息传播，提高时间效率，另外也可以讲广播调节成录音模式，对矿井下进行循环播放。当然，其也具备对讲的功能，省时省力且及时有效。

二、核心技术分析

1.无线通信技术

该系统应用最具前景和最具前列的技术，能够满足信息和数据的高效传播和传输，而对于已经存在的通信技术，该系统还能够更多分享其他更多的资源和业务系统，具备实效性、移动性强、包容性高和传输广泛性等特点，支持多种宽带和其他移动设备的接入，强有力的实现音视频、短信收发、管控监测等功能。

2.分布式天线技术

针对现阶段普遍存在着网络信息传播慢、传播范围不够广泛、信息传播容易受阻等问题，当发生安全问题或者线路出现故障时其抵抗能力较差的特点，该技术旨在采用分布式的天线技术，有效的借助言论通信道路的灵活性和独特性，充分借用微波、宏波等技术进行辅助工作，因此利用分层式天线技术能够增强整体通信系统的结构化、一体化，提高信息传播和检测的灵活性，从而提高矿用一体化通信系统的整体抵抗性。

3.智能网关技术

该系统设计通过进行人员定位、安全隐患等方面的实时检测以及管控机制的输入，从而达到LTE技术的传出。因此，智能网关技术的采用不但可以实现各方面通信技术的自由切换，从而增强了数据信息的切换速度，以达到适应通信业务和需要的目地，另外本系统中的智能网关技术能够灵活开启多层次、多功能的通信技术，能够将视音视频、短信收发、手机拍照能多项功能和需求进行和谐融合，促进矿井业务水平的整体提高和发展。

三、实验检测和分析

为确保和再次格式该设计方案的可靠度，相关人员应该综合考虑所设计的通信系统所发射数据信息的频率实际情况，其在空旷没有阻碍的情况下和有障碍物阻隔的情况下传播的效果及信息接受的灵敏程度是有所差距的，充分综合路径干扰等方面的因素，对井下WiFi进行检测，基站点对无线通信所涉及到的最大长度为110mm，井中对于手机等电子设备的数据信息传播率平均为100kbps。结论证实，通信系统覆盖率和所涉及到的范围和发射功率是有密切相关联系的，其二者在一定值域之内是成反比的。对于数据接口进行灵敏度与传输距离的探索进行检测也是非常必要的，实验检测数据当井下信息传输小于400m时，接收灵敏率不小于-90dBm，但当井下信息传输小于200m时，接收灵敏率则大于-80dBm，通过在此范围之内不断检测和实验，最后检测出接收移动端灵敏度处于-95dBm，手机等电子设备的通讯效果最佳。

四、结束语

本文针对我国矿井事业中普遍存在着网络信息传播慢、传播范围不够广泛、信息传播容易受阻、容易发生安全问题或者线路出现故障时其抵抗能力较差等问题，进而研究了一种基于4G的矿用一体化通信系统以解决存在的棘手问题，更替传统落后的通信技术采用高性能、高水平的无线通信技术实现，视音视频、短信收发、广播对讲多项功能和需求进行和谐融合，从而促进我国矿井业务水平的整体提高。

参考文献：

[1]王宾，崔楠楠.新桥煤矿井4G通信系统建设[J].现代矿业，2019，35（05）：32-35.

[2]郭龙.通信用一体化户外机柜结构设计要点[J].科技风，2018（16）：65.

[3]张鹏. 矿用4G便携式通信矿灯的设计与实现[D].西安科技大学，2018.

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