一种矿用无线通信系统的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种矿用无线通信系统。

背景技术：

智慧矿山是指基于完善的数字化矿山基础设施，有效集成先进的信息技术、通信技术、工业控制技术，能够实现精准采集、综合接入、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化操作和智能化服务，从而建立起集信息化、智能化、自动化于一体的矿山智能安全生产管理系统，可使各种危害因素始终处于可知、可见、可控、可管的状态下。

目前，煤炭生产主要在井下作业，受技术、资金的限制，环境一般比较恶劣，存在工作区域狭小，照明条件差，温度高，潮湿，粉尘、瓦斯及腐蚀性有害气体浓度高等现象，各种规模煤矿产量不同，人员数量、设备规模均不相同，井下人员、设备流动性大，从生产作业流程上看，井下还具有多工种联合流水作业的特点，经常有很多重型设备参与其中，设备间的运输、安装、调试配合要求很高，往往必须井上井下协同作业完成。

由于无线移动通信技术具有便捷、灵活等优点，近年来，将无线移动通信系统应用于煤矿生产、生活通信领域已成为一个热点，作为智慧矿山系统的重要组成部分，矿用无线通信系统具有通信、调度、控制及信息采集等功能，可应用于矿山的生产调度、指挥和单位内部通信，鉴于工作面一般位于地下几十米甚至几百米的深度，工作人员流动性强，为保障生产顺利进行和紧急事故的迅速处理，要求煤矿通信系统尤其是井下通信系统必须具有极高的可靠性。

现有的无线通信技术发展：

（1）phs无线通信技术，采用微蜂窝技术，通过微蜂窝基站实现无线覆盖，将用户端以无线的方式接入本地电话网，是固定电话的有效延伸和补充，然而目前所有生产厂家均停止生产，设备及板件无法买到，对今后维护及故障处理造成很大困难；

（2）wi-fi无线通信技术，是一种短程无线传输技术，能够在100m左右范围内支持互联网接入的无线电信号，但是wi-fi传输带宽随环境动态变化，带宽越小，延时越大，因此，通话质量无法保障，通话中常发生吞字、杂音、回声、延时等问题。手机跨基站移动通话会导致掉线，影响通信质量；

（3）2g/3g无线通信技术，整体网络速度较低，不能同时通话和上网，拨打电话时从拨出到听到提示音需要8～9秒时间，且系统数据带宽低，无法接入工业环网，核心网复杂，井下布网不灵活、用户量大。

鉴于上述情况，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种矿用无线通信系统，使其更具有实用性。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提一种矿用无线通信系统，通过采用volte无线通信技术,从而获得较高的无线数据带宽，能够接入工业环网，在较大的用户量下，仍能保证较高的话音质量，同时，抗干扰能力强，移动性好，覆盖距离远。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种矿用无线通信系统，包括：

位于地面之上的主控制器，所述主控制器分别与主控中心和交换机连接，所述主控制器通过所述交换机与服务器连接，所述交换机通过以太工业环网与位于矿井内的至少一个第一级矿用基站连接；

所述第一级矿用基站采用volte无线通信与信息采集单元进行通信连接。

进一步地，所述信息采集单元至少包括瓦斯传感器，氧气浓度传感器，供工作人员佩戴的定位标示卡，语音视频通话终端，以及无线数据终端。

进一步地，所述矿用基站包括分控制器和收发器，所述分控制器用于控制与其对应的信息采集单元与所述收发器进行volte无线通信。

进一步地，所述主控中心包括消息中心、hss和mds整流模块。

进一步地，所述第一级矿用基站还采用volte无线通信与至少一级次级矿用基站实现串联跳传通信。

进一步地，与两个所述第一级矿用基站实现通信的末端次级矿用基站间同样采用volte无线通信进行通信连接。

进一步地，所述第一级矿用基站和次级矿用基站还设置以太网接口，供井下有线的信息采集单元通过基站连接到工业环网。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明新一代矿用无线通信系统，实现了高无线带宽，有线、无线的一体化调度功能、具有光纤网无缝接入、井下视频监控、rfid人员定位、综合自动化系统多网融合的功能，彻底解决了困扰煤矿多年的一体化通信和信息孤岛的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中矿用无线通信系统的系统框架图；

图2是第一级矿用基站和次级矿用基站的拓扑框架图；

图3是信息采集单元与各级基站的通信连接示意图；

图4是第一级矿用基站和次级矿用基站的环形级联组网示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1所示，一种矿用无线通信系统，包括：位于地面之上的主控制器，所述主控制器分别与主控中心和交换机连接，所述主控中心包括消息中心、hss和mds整流模块，所述主控制器通过所述交换机与服务器连接，服务器包括定位服务器等多种类型，所述交换机通过以太工业环网与位于矿井内的至少一个第一级矿用基站连接；所述第一级矿用基站采用volte无线通信与信息采集单元进行通信连接。通过volte通信技术，在井下进行视频以及音频等通信时，可实现高清的通话质量，频采集范围从300hz～3400hz扩大到50hz～7000hz，话音更自然舒适，更有现场感；网络应用速度快，网络延时由3g的3秒减少到<500毫秒；峰值速率可达下行100mbps/上行50mbps，可承载多路高清视频等应用(井下移动视频监控、高清视频回传等功能)，也可针对矿井定制开发的移动app应用等，volte制式无线网络可以提供比2g、3g制式更高速率的上下行数据业务，为各种矿山应用奠定了无线网的基础，彻底改变了无线通信系统在矿山只能打电话的历史。

其中，所述信息采集单元至少包括瓦斯传感器，氧气浓度传感器，供工作人员佩戴的定位标示卡，语音视频通话终端，以及无线数据终端。以上采集单元均需选择本安型设备，全本安设计的宽带综合网络通信系统是未来煤矿井下通信系统的发展方向，煤矿无线通信系统未来将具备“全业务”能力，包括瓦斯检测结果、氧气浓度检测结果、人员定位信息、语音、图像和高清视频等内容的数据传输，可保证井下作业的安全性。

实施例二

本实施例中，关于第一级矿用基站的建设与工作均与实施例一相同，此处不再赘述，为了使得基站在与地面进行数据传输的以太工业环网中断的情况下提供可靠的单站服务，矿用基站包括分控制器和收发器，所分控制器用于控制与其对应的信息采集单元与所述收发器进行volte无线通信。

本实施例中，所述第一级矿用基站还采用volte无线通信与至少一级次级矿用基站实现串联跳传通信，如图2和3所示，通过次级矿用基站的配置可支持各级基站形成拓扑网状结构，从而实现更广的覆盖范围，进一步地，如图4所示，与两个所述第一级矿用基站实现通信的末端次级矿用基站间同样采用volte无线通信进行通信连接，从而形成环形级联组网，彻底解决了困扰煤矿多年的一体化通信和信息孤岛的问题。

为了实现多网的融合，所述第一级矿用基站和次级矿用基站还设置以太网接口，供井下有线的信息采集单元通过基站连接到工业环网，扩展有线网络覆盖，实现了有线、无线的一体化调度功能，综合自动化系统多网融合的功能，使得井下系统支持与煤矿已有信息化和自动化系统的互联，支持煤矿信息化和自动化系统的物联数据传输。

综上所述，通过本发明中的技术方案实现了以下目的：

（1）为矿井量身打造的领先volte通信技术

高清的通话质量频采集范围从300hz～3400hz扩大到50hz～7000hz，话音更自然舒适，更有现场感；网络应用速度快，网络延时由3g的3秒减少到<500毫秒；峰值速率可达下行100mbps/上行50mbps；可承载多路高清视频等应用(井下移动视频监控、高清视频回传等功能)，针对矿井定制开发的移动app应用等；

（2）无线视频监控传输

支持井下移动高清视频传输，包括井下监控视频回传、井下移动监控视频察看、移动视频电话等。

（3）融合人员定位传输

支持井下人员的高精度定位。

（4）融合井下物联网

井下系统支持与煤矿已有信息化和自动化系统的互联，支持煤矿信息化和自动化系统的物联数据传输。

（5）支持脱网通信

井下基站能够在与地面连接中断的情况下能够提供单站服务。

（6）支持环形组网

井下基站可以连接到煤矿已有的工业以太环网，同时支持基站环形级连组网。

（7）支持冗余备份

井下基站支持双路冗余连接，确保有线传输可靠性。

（8）支持有线网络扩展功能

井下基站提供以太网接口，支持以太网交换功能，供井下有线传感设备的通过基站连接到工业环网，扩展有线网络覆盖。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。