矿用无线通信系统的制作方法

本技术涉及矿井无线通信，尤其涉及一种矿用无线通信系统。

背景技术：

1、随着煤炭开采向智能化发展的方向，建设智能化煤矿是煤炭工业高质量发展的必然选择。智能化煤矿建设要求将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制和机器人等先进技术与现代化煤矿开发技术深度融合，形成矿井全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、系统控制的完整智能化系统，对矿井生产管理全过程进行智能化管控。

2、其中，对矿井进行智能化建设要以无线通信系统为基础，然而现有的矿井无线通信系统，比如，基于4g、3g或wifi等技术构建的通信系统，其带宽、时延和容量等参数已经无法满足煤矿智能化建设的需求。

3、举例而言，矿用4g技术具有系统稳定性高和可扩展性好等优点，4g通信系统已应用的较为普遍。但是，4g通信系统无法支持低时延、高可靠和大带宽特别是大上行带宽的传输需求。与煤矿智能化建设所需的5g技术相比，矿用4g网络具有如下缺点：第一，空口时延大，4g空口时延为几十毫秒左右，而5g空口时延达到毫秒级，仅为4g空口时延的十分之一。目前4g技术已经无法满足矿井远程控制相关业务对时延的需求。第二，带宽不足，4g最大传输带宽约为100mbps左右，无法承载目前井下的高清视频回传业务，而5g带宽达到gbps级别，达到4g的10倍以上。第三，容量不足，4g每平方公里可承载用户数为2000个，5g每平方公里可承载的用户数为100万个。随着井下各类网络设备接入需求日益增加，将远远超出4g网络容量的承载极限。

4、因此，如何使矿用通信系统能够满足大带宽、低时延、高可靠和海量物联的应用需求成为目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本实用新型的目的在于提出一种用于煤矿安全控制的无线通信系统，该系统支持矿用5g传输，解决了如何满足井下无线通信的大带宽、低时延、高可靠和海量物联的应用需求的问题，且有利于降低无线通信系统的成本。

3、为达上述目的，本实用新型的实施例在于提出一种矿用无线通信系统，包括：5g核心网、矿区环网、基站控制装置、基站汇集装置、矿用5g基站、多个本安型网关和多个本安型手机，其中，

4、所述5g核心网包括多个核心网设备；

5、所述矿区环网与所述5g核心网连接，所述矿区环网包括设置在井上或井下的多个环网设备，所述矿区环网用于实现井上与井下之间的数据传输；

6、所述基站控制装置的第一端与所述矿区环网连接，所述基站控制装置的第二端与所述基站汇集装置的第一端连接，所述基站控制装置用于提供基带单元的多个预设功能和完成多个基带协议的处理；

7、所述基站汇集装置的第二端与所述矿用5g基站的第一端连接，所述基站汇集装置用于合并所述矿用5g基站发送的数据，并将合并后的数据发送至所述基站控制装置；

8、所述矿用5g基站的第二端分别与所述多个本安型网关和所述多个本安型手机无线连接，所述矿用5g基站用于实现终端设备的无线连接和无线数据的传输；

9、每个所述本安型网关用于实现无线通信的信号处理；每个所述本安型手机包括通信子装置和电源管理子装置，所述多个本安型手机用于在井下不同位置处传输数据。

10、可选地，在本实用新型的一个实施例中，每个所述本安型手机的所述通信子装置对外与无线空口连接，所述通信子装置对内与所述电源管理子装置连接。

11、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述通信子装置，用于将数据传输至所述矿用5g基站；所述电源管理子装置，用于为所位于的本安型手机中除自身之外的其他装置供电。

12、可选地，在本实用新型的一个实施例中，每个所述本安型网关，包括：通信模组装置和信号转换装置，其中，所述通信模组装置对外通过空口与所述矿用5g基站的第二端连接，所述通信模组装置对内通过电口与信号转换装置连接；所述信号转换装置对外与信号外围设备连接。

13、可选地，在本实用新型的一个实施例中，每个所述本安型网关，还包括：用户身份识别模块sim卡和信号转换装置，每个所述本安型网关，用于通过所述sim卡获得5g移动网络并进行数据处理，以及通过所述信号转换装置将5g信号转换为以太网信号、wi-fi信号、光信号、can信号和rs-485信号。

14、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述多个核心网设备，包括：接入和移动性管理装置、网络切片选择装置、鉴权服务装置、统一数据管理装置、会话管理装置、策略控制装置、应用程序装置、用户数据包传输装置、ip多媒体子系统装置。

15、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述5g核心网还通过公网-专网转换网关与外部公网连接。

16、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述基站控制装置还与时钟源连接，所述多个预设功能，包括：基带单元的控制管理、信令处理、数据交换和提供系统时钟，所述多个基带协议，包括：信号编码调制、资源调度和数据封装。

17、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述基站控制装置还包括所述基带单元与射频单元之间的接口，以及与所述核心网连接的传输接口。

18、可选地，在本实用新型的一个实施例中，所述矿用5g基站的射频功率小于等于6w。

19、本实用新型的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本实用新型的无线通信系统支持矿用5g传输，可以满足矿井下低时延、高可靠和大带宽传输的要求，便于实现井下不同类型的数据传输和控制的应用，有利于煤矿的智能化建设。并且，基于本系统核心网装置的轻量化设计，能够满足煤矿不同的独立组网需求，同时可以在确保系统的必要功能的基础上，降低通信系统的成本。并且，本系统采用煤安设计，在基站射频功率不超6w的情况下满足井下不同的的应用需求，提高了无线通信系统的安全性和实用性。

20、本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

技术特征：

1.一种矿用无线通信系统，其特征在于，包括：5g核心网、矿区环网、基站控制装置、基站汇集装置、矿用5g基站、多个本安型网关和多个本安型手机，其中，

2.根据权利要求1所述的矿用无线通信系统，其特征在于，每个所述本安型手机的所述通信子装置对外与无线空口连接，所述通信子装置对内与所述电源管理子装置连接。

3.根据权利要求2所述的矿用无线通信系统，其特征在于，所述通信子装置，用于将数据传输至所述矿用5g基站；所述电源管理子装置，用于为所位于的本安型手机中除自身之外的其他装置供电。

4.根据权利要求1所述的矿用无线通信系统，其特征在于，每个所述本安型网关，包括：通信模组装置和信号转换装置，其中，

5.根据权利要求4所述的矿用无线通信系统，其特征在于，每个所述本安型网关，还包括：用户身份识别模块sim卡和信号转换装置，每个所述本安型网关，用于通过所述sim卡获得5g移动网络并进行数据处理，以及通过所述信号转换装置将5g信号转换为以太网信号、wi-fi信号、光信号、can信号和rs-485信号。

6.根据权利要求1所述的矿用无线通信系统，其特征在于，所述多个核心网设备，包括：

7.根据权利要求1所述的矿用无线通信系统，其特征在于，所述5g核心网还通过公网-专网转换网关与外部公网连接。

8.根据权利要求1所述的矿用无线通信系统，其特征在于，所述基站控制装置还与时钟源连接，所述多个预设功能，包括：基带单元的控制管理、信令处理、数据交换和提供系统时钟，所述多个基带协议，包括：信号编码调制、资源调度和数据封装。

9.根据权利要求7所述的矿用无线通信系统，其特征在于，所述基站控制装置还包括所述基带单元与射频单元之间的接口，以及与所述核心网连接的传输接口。

10.根据权利要求1所述的矿用无线通信系统，其特征在于，所述矿用5g基站的射频功率小于等于6w。

技术总结
本技术提出了一种矿用无线通信系统，包括：5G核心网、矿区环网、基站控制装置、基站汇集装置、矿用5G基站、多个本安型网关和多个本安型手机。其中，矿区环网与5G核心网连接，基站控制装置与矿区环网和基站汇集装置连接；基站汇集装置还与基站连接；基站分别与多个本安型网关和多个本安型手机无线连接。该系统能够满足井下无线通信的大带宽、低时延、高可靠和海量物联的应用需求，且有利于降低无线通信系统的成本。

技术研发人员：靳鹏晨,张伟,宋军,李佳佳,苌延辉
受保护的技术使用者：山西天地王坡煤业有限公司
技术研发日：20230131
技术公布日：2024/1/12