煤矿井下PHS无线通信实现模式研究

1、煤矿井下PHS无线通信实现模式研究    摘要： 为实现煤矿井下PHS无线通信，提高煤矿井下以及地面与井下之间的移动通信功能。基于地面PHS无线通信系统的特点，结合煤矿井下生产的特殊性，提出井下PHS无线通信系统设计依据、设计原则及设计步骤；分析井下PHS无线通信系统信号源及分布系统，进行设备选型研究；确定直线巷道、弯曲巷道、采煤工作面无线通信方案实现模式。关键词： 煤矿；PHS无线通信系统；实现模式；信号覆盖中图分类号：TD655文献标识码：A文章编号：16717597（2011）0720112010 引言煤矿井下属于非自由空间，故其无线通信技术存在诸

2、多难题。PHS（Personal Handy-phone System）是个人便携电话系统的缩写，近年来，各种型号的矿用小灵通相继面市。矿用小灵通就是按“煤安标准”进行了安全技术处理后，并移植、延伸到煤矿井下的无限市话产物。这样的调度系统可以同时服务于地面、井下。1 井下PHS无线通信系统设计依据网络的设计主要参照以下的规范：无线电发射机杂散发射功率电平的限值和测量方法；爆炸性环境用防爆电气设备通用要求；邮电部电话交换设备总技术书；煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术条件；煤矿监控系统总体设计规范；煤矿安全规程；关于PHS和DECT无线接入系统共用1.9GHz频段频率台站管理规范；900

3、/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网CAMEL应用部分技术规范。2 井下PHS无线通信系统的设计步骤网络规划的关键是频率规划及覆盖范围的设计，而对于井下PHS网络分布系统的规划更主要的是如何选择合适的信号源和分布系统，以及规划一个完整的多地点分布系统。井下PHS网络分布系统进行规划的步骤为：现场勘查及设计要求、选取合适的信号源及分布系统、具体环境下传输衰耗预测及方案设计，对于不同的实际情况会略有不同。3 井下PHS无线通信系统信号源及分布系统选择分析井下巷道系统中，话务量需求相对较低，但是对信号的强度、质量要求很高。由于巷道内设备安装位置狭小，故此设计使用微蜂窝作为信源。考虑到井下巷道

4、系统对信号质量要求比较高，选择定向天线进行覆盖。一般来说，在离信号源较近处，用无源分布；在离信号源较远的情况采用有源分布方式，并且加入干路放大器保证信号的强度；同时，由于光纤的传输损耗小，布线比同轴电缆方便，适合于远距离信号传输，可以达到延伸基站的覆盖区域、节省信道资源和资金的效果，因此，井下PHS系统中引进光纤分布系统进行远距离覆盖和补盲。总之，通过各种方式的合理组合，以达到效果最佳、造价最低、施工最方便的目的。4 采煤工作面无线通信方案实现研究通过现场勘查、搜集资料，进一步明确煤矿井下PHS网络规划初期面临的主要是覆盖问题。而井下的移动通信系统主要用在井下主巷道以及采煤工作面，因此对这些环

5、节进行重点设计。1）长距离直线巷道覆盖方案。采用直放站将信号中继放大后继续覆盖，其覆盖如图1所示。本覆盖方案的优点是直放站建设速度快，不需要在巷道内大量施工。信号的发射功率比较强，在比较直的隧道内，采用一套设备可以覆盖比较远的距离。缺点是不同的站形对建设条件有一定的约束，如果是建设无线直放站需要满足接收信号强度要求，还需要考虑联接基站间的干扰。2）弯曲巷道覆盖方案。如果弯道离信号源比较近，距离不大于200米的情况下，可以采用耦合器将信号进行传输到拐弯处，采用天线进行定向覆盖。如果弯道的距信号源比较远，可以采用在隧道内的弯道设置金属反射网的方式，对电磁波信号进行发射传播。3）采掘工作面覆盖方案设

6、计。掘进面初始掘进在几百米的平直范围内可直接由小定向天线进行覆盖，随着掘进面的不断推进，可续接泄漏电缆，末端附加中继器的方式来实现。工作面随着生产不断向前推进，有源系统的拆卸和重新布置工作繁琐，而无线分布的方法可避免这种不利。如图3所示，工作面端头处的通信系统由无源分布系统来实现，即由端头支架前方的施主天线（接收天线）接收前一中继器发射过来的信号，放大后的信号由重发天线发射来覆盖工作面。5 结论借鉴地面室内PHS无线通信系统设计、信号分布思路，提出了煤矿井下PHS分布系统的概念、研究思路和关键技术。基于煤矿井下生产的特殊性，分析了井下PHS无线通信系统信号源及分布系统，确定了直线巷道、弯曲巷道、采煤工作面无线通信方案实现模式，为煤矿井下PHS无线通信系统设计提供参考。参考文献：1曹志刚、钱亚生，现代通信原理M.北京：清华大学出版社，1992.2蔡涛、李旭、杜振民译，无线通信原理与应用M.北京：电子工业出版社，1999.作者简介：贺爱萍（1980-），女，汉族，山西朔州人，硕士，研究方向：煤矿井下通信技术、数字矿山等。    相关论文    · 浅析无线通信技术的发展现状与发展趋势· 无线通信系统中的MIMO空时编码技术