本实用新型涉及煤矿井下监测系统，具体为一种煤矿4G无线通讯系统。
背景技术：
随着煤矿整体的技术进步，机械化、自动化、信息化等方面的发展，特别是数字化自动控制设备越来越多地投入到生产当中，功能完善的井下通信系统变得越来越重要了。如果没有好的通信系统，那么就会产生信息孤岛问题。现代化的设备，其数字化程度非常高，如果没有现代化的通信网络支持，其效能就不会得到最大的发挥。矿井无线通信随着公网无线移动通信技术的发展大致经历了几个阶段：超低频透地通信，中频感应通信，VHF 漏泄通信，TETRA 集群系统，公网无线移动通信系统。超低频透地，中频感应通信，VHF 漏泄通信因信道容量小，抗干扰能力弱，建网成本高等原因，目前属于淘汰落后技术。因煤矿生产作业主要在井下工作面，存在工作环境恶劣，不安全因素多。矿井无线通信有特殊需求，如果公网设备在井下使用必须经过防爆处理通过煤安认证才可以使用，矿井无线通信发展速度相比公网要慢很多。目前公网无线通信系统在矿井应用的主要有：小灵通无线通信系统，矿井 WIFI 通信系统，TD-SCDMA 3G 无线通信系统。小灵通矿用无线通信系统建网成本低，但技术落后已经淘汰，WIFI 属于非移动的无线宽带数据通信，主要应用于 WLAN 无线本地局域网市场，在矿井下移动通话问题很多，终端只能在本基站下通讯，小区切换时很容易掉线，即使在低速行驶的小火车或防爆汽车上也很难使用。另外因发射功率小，采用的 2.4GHz无线电业余频段发射频率较高，覆盖距离较小，每隔 200 米左右就需要安装一套 WIFI 基站，即使作为井下宽带数据接入和以太网传输功能，也难以满足矿井宽带数据通讯需求。公网 TD-SCDMA 网络设备厂商对公网无线接入设备进行防爆处理后，在部分矿井已经开始应用，但因数据带宽有限单载波只能达到上行速率 384k，下行速率 2.8M，无法替代现有的有线工业电视系统，以太环网监测系统。
技术实现要素：
本实用新型为了解决现有公网无线移动通信在矿井应用存在缺陷的问题，提供了一种煤矿4G无线通讯系统。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：煤矿4G无线通讯系统，包括矿务局调度中心层，矿务局调度中心层下面设有多个矿井分调度中心层，矿井分调度中心层下设有井上地面覆盖层，井上地面覆盖层下设有矿井覆盖层，上述各层之间通过IP传输网络连接，井上地面覆盖层具体包括设于矿井井上的基站，基站配有基带处理单元，矿井覆盖层包括设于井下的射频拉远单元，射频拉远单元通过无线CPE路由连接有矿工手持终端、无线摄像头、无线传感器，射频拉远单元和基带处理单元之间通过光纤连接。
工作时本实用新型配合相应的网络设备及软件使用，涉及TD-LTE 的核心正交频分复用技术、MIMO多入多出技术、链路自适应技术等，不仅可以提供清晰、稳定的无线语音服务，还可以提供短信、彩信、视频通话、高带宽数据上传、语音存储、呼叫转移、来电显示、呼叫等待、用户分级等业务。无线摄像头可实现井下照相、录像，以及照片的第一时间上传。矿工手持终端支持多种附带功能如时钟、闹铃、记事本、游戏等，部分智能终端可内置多种业务软件，可为煤矿管理人员提供多种办公软件应用。安全生产综合业务数据手机终端整合，使入井人员实时了解井下皮带运行、车辆运行、人员分布等实时信息，使现场作业人员、管理人员实时掌握矿井各系统相关动态信息，实现矿井数据流、信息流的有效快速流转。提高矿井生产调度效率，节约生产和管理成本。
本实用新型的有益效果如下：在矿井有线环网的基础上，增加无线宽带网络覆盖，使煤矿数字化矿井信息高速公路更加完善。本实用新型提供了强大的、精确的、通过实时的数字信息化服务，将井下的语音及视频等各种数据实时上传至地面，改变传统的通讯方式，提高工作效率，提升生产管理水平，具有显著的经济效益和社会效益。本实用新型的高带宽，可以达到上行 50Mbps，下行100Mbps；具备专业语音对讲、移动办公、矿井高清视频监控、无线数据采集等众多功能于一体；覆盖范围广，矿区地面基站覆盖半径不小于 5 公里，井下覆盖范围广，语音 1000 米、数据 800 米、视频 400米；适应不同规模组网，大大减少基站数量，节约投资；组网灵活，实现全面的互联互通、信息整合，与现有综合自动化工业以太网络有机结合，支持 IP 类数据采集、视频接入，具备无线WIFI 等标准通讯接口；适应能力强，可解决煤矿井下限定空间环境下的通信带宽和稳定性问题，尤其适合工作面移动设备多业务通信；多功能调度，提供语音、视频、短信、彩信、数据接入等多种业务的并发功能，带来了更多应用的融合，不仅改变了传统的工作模式，更重要的是可以为生产系统带来沟通、运营模式的变革，提升生产效率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中，1-矿务局调度中心层，2-矿井分调度中心层，3-井上地面覆盖层，4-矿井覆盖层，5-IP传输网络，11-调度台及调度机，12-网关客户端及服务器，31-基站，32-基带处理单元，33-光纤，41-矿工手持终端，42-射频拉远单元，43-无线摄像头，44-无线CPE路由，45-无线传感器。
具体实施方式
煤矿4G无线通讯系统，包括矿务局调度中心层1，矿务局调度中心层1下面设有多个矿井分调度中心层2，矿井分调度中心层2下设有井上地面覆盖层3，井上地面覆盖层3下设有矿井覆盖层4，上述各层之间通过IP传输网络5连接，井上地面覆盖层3具体包括设于矿井井上的基站31，基站31配有基带处理单元32，矿井覆盖层4包括设于井下的射频拉远单元42，射频拉远单元42通过无线CPE路由44连接有矿工手持终端41、无线摄像头43、无线传感器45，射频拉远单元42和基带处理单元32之间通过光纤33连接。
具体实施过程中，
射频拉远单元42即RRU，基带处理单元32即 BBU。小区合并技术，减少切换。定向切换，防止乒乓切换，提高切换成功率。
矿务局调度中心层1具体包括多媒体调度设备、存储服务器设备、解码器及电视墙设备。
矿井分调度中心层2具体包括综采面监控设备。在需要进行实时监控的路口和特定场所，使用 LTE 无线摄像头的解决方案，在服务器端有解码器、存储设备以及电视墙等视频播放设备，通过此套系统，可以将特定地点的视频图像实时传回到监控中心；在需要进行临时监控的地点，通过手台、车载台或者单兵作战系统等移动设备，执行任务人员可以快速、灵活、方便的布置监控点，提高监控的机动性，回传的视频同样可以进行存储和电视墙播放。
井下巷道环境复杂多变，信号覆盖的设计需要综合考虑各方面因素，巷道是否有拐弯和上下坡、巷道内是否有较多的设备或者电缆、巷道内的喷雾头是否在基站附近、巷道需要安装基站的地方取电是否方便、巷道需要安装基站的地方是否允许本安兼隔爆设备安装、巷道内安装设备是壁装还是落地底座安装、落地安装基站的馈线和天线面板是否影响行车或者行人等。