四通矿MOTOROLA井下无线通信系统（集群）技术方案

四通矿MOTOROLA井下无线通信系统（集群）

技术方案

目录

第一章公司简介..........................................2

第二章用户需求分析......................................5

第三章方案设计..........................................7

系统功能..............................................8

系统架构..............................................9

系统配置.............................................11

系统指标.............................................12

第四章系统设备介绍.....................................13

井上设备介绍.........................................13

井下设备介绍.........................................14

第一章公司简介

山西宇德矿山设备有限公司是一个专注于矿山设备的设计和安装调

试的技术服务企业，公司成立于2009年，在矿用设备方面已经有了

很成熟的能力，以"煤矿安全生产六大系统”为核心，致力于行业信

息化建设，已为来自煤炭行业的众多客户提供了系统的解决方案和服

务。

通过几年的发展，山西宇德矿山设备有限公司形成了一个团结

务实，用于创新的领导团队，培养了一批团结敬业，经验丰富的专业

技术团队。公司本着“诚信经营，优质服务”的理念，对客户售前、

售中、售后的需求有着多种解决方案，通过基于目标的管理和持续的

员工培训与开发，营造了良好的企业文化氛围，促成了员工个人价值

和企业价值的统一，通过员工的自我实现，推动了企业的健康快速发

展。

战略目标：立足于专业自动化领域，成为自动化系统供应商。

发展战略：以技术优势和人才优势进军高端市场，发展技术优

势和行业优势实行专业化战略，抓住机遇挣脱并巩固重点客户，进一

步提升品牌形象；以技术优势、资本优势和管理优势不断拓展与客户

的合作领域。

市场战略：我公司以煤炭行业的大型企业集团和优质客户为市

场；充分利用公司的产品优势结合自身的技术服务企业的特点，重点

•大唐集团内蒙多伦煤化工厂

•北京市政府对外联络办公室

•北京市劳动教养管理局

山西宇德凭借多年积累的工程经验，针对不同行业用户的需求，

提供多种模式的应用解决方案，并培养了一批专业技术人才，对用户

的服务得到进一步的提升，公司的技术实力不断得到加强。

山西宇德秉承诚信、勤奋、创新的企业精神和服务至上理念赢得

了客户的信任和支持并建立了长期的合作关系。

我们诚挚的希望山西宇德每天的进步，都可以为我们的客户带来

更多的便捷。山西宇德的承诺：优质的产品保证、专业的技术支持、

完善的服务体系！

第二章用户需求分析

近年来，随着我国矿山行业的飞速发展，世界最先进的技术、产

品、工具等等纷纷进入矿山产业的各个领域，使我国跃居为世界第一

的产能大国，有力地推动了国家经济的全面发展。但是，随着产能快

速地提升，安全、环保和生产效率的提高等问题也摆在了矿山管理者

和生产者的面前。

2006年，美国出台的矿工法案《2006矿业发展与新应急法》中

规定“所有矿工下井必须配带双向无线电通信设备以及电子追踪系

统，以便从地面确定被困矿工的位置”。

2010年，国家安全监管总局、国家煤矿安监局为贯彻落实《国

务院办公厅关于继续深入开展“安全生产年活动的通知”》精神，进

一步加强煤矿安全保障能力建设，决定在全国煤矿建立完善煤矿井下

安全避险“六大系统”（包括矿井紧急避险、监测监控、人员定位、

压风自救、供水施救和通信联络等系统）

那么，具体到矿山生产中的一个辅助工具一一通信，它的重要性

已愈来愈越突显，尤其是移动通信也被广大业者所采用推崇，多种多

样的无线通信模式已纷纷进入矿井通信的市场，但用户调查结果表

明，如小灵通、CDMA.WiFi等解决方案均无法成为主流产品，并获

得矿井通信市场的满意和认可，用户不满意的原因主要有几点：

1、不具备调度通话功能；

2、井下盲区多，无法保障可靠通讯，通话时好时坏；

3、公众移动通信（如：WiFi）属民用（个人）通讯产品，不

能满足生产、应急指挥调度的要求;

4、公众移动通信（如：WiFi）的系统终端（手持机），产品的

可靠性和坚固性均为非专业设计。

参考地面大型产业如港口、油田、炼化厂等大量使用的无线通信

产品和系统；参考国外大型矿山普遍使用的系统和产品，通过对多家

矿山的实地考察和充分理解用户对无线通信的真实需求后，至此，我

们推荐最佳的系统解决方案。

KT32矿用多信道无线调度通信系统

近两年来，国家重要部门与重大产业在采购应急预案的设备时,

均要着重考虑产品的安全性、可靠性，而KT32系统就是一个井下无

线通信的高端产品，具有高品质、高性能、高效率的特点，是契合国

家对重大产业安全要求的政策设计制造的高端产品。

第三章方案设计

KT32矿用多信道无线调度通信系统可完全满足矿山管理人员、

安全检查人员、电机车司机、工程施工人员移动作业时对通信的需

求，做到井上一定范围内与井下之间信息随时传递，使地面与井下

真正成为一个整体的无线通讯系统，为矿山生产调度作业及处置突

发事件的应急指挥提供可靠的通讯保障。

煤矿井下应急调度通信系统

抻下■进工作面

系统功能

1、调度指挥功能

提供多种呼叫类型:以通话为主，可传数据信息（L2kbit/s）。

单呼：对单一用户的点对点通话；

组呼：一组用户之间的相互通话；

群呼：对一群用户的呼叫，不管在此群的用户守候在任何组，都

会被呼叫到；

广播呼：单一用户对一群用户的广播，只能单向呼叫；

系统全呼：对系统内的所有用户呼叫，需要权限较高的用户发起;

紧急呼叫：单一用户对调度台发出的紧急呼叫；

转移呼叫：用户可将呼叫事先转移到有线电话或其他对讲机上；

有线/无线呼叫：无线用户对有线电话的呼叫及有线电话对无线

用户的呼叫。

2、系统管理功能

用户入网登记：用户机投入使用前，先在系统中登记，成为合法

用户。未经登记用户系统拒绝入网。包括四等级设定、用户漫游及用

户区域管理、用户呼叫功能控制管理、多基站组呼控制管理。

用户功能限制：用户可使用的功能权限，可以在系统中设定。系

统只根据用户得到的功能授权提供服务。如：拨打市话、拨打长途、

系统呼叫等。

用户自动登记、全网自动漫游（可以跨不同基站）

系统实时参数修改：系统工作参数可在管理终端上实时修改，包

括：控制信道定时转换、紧急强拆、排队深度设定等。

繁忙自动排队、自动回叫；

工作状态报告：系统管理终端可实时显示系统的工作状态，如：

信道使用情况、用户通话情况等。还可统计指定时间内的话务量及通

话频度。

优先等级：可在管理终端上设定用户优先级别，包括：禁用、普

通、优先、紧急等。

通话限时：系统将一天分为24个时段，并对每个时段的通话时

间加以设定。在业务繁忙时段内，减少通话时间。以提高整个系统的

工作效率。

实时显示通话记录：在系统管理终端上可监控系统的通话情况；

系统架构

井上基站系统

井上基站是本系统功能的核心。由信道机、机柜、合路器/分路

器、功分器、双工器、耦合器、天线等组成。发射通过耦合器耦合

出一部分信号到双工器，其余的经射频电缆接到发射天线，接收通

过功分器分成两路，一路接到双工器，另一路经射频电缆接到接收

天线，双工器天线口经射频电缆接到井口隔离器。

井上基站设置在机关楼内的通信机房内，天线安装在楼顶的高

点，用于保证矿区井上部分的良好覆盖。为保证系统的良好收发性能,

采用双天线的安装方式。

井下通讯系统

考虑到矿井通讯的特殊情况，系统采用漏泄电缆来作为井下信号

的传输媒介，最大限度减小矿井内弯道、各种管道、架空线等介质对

尢线信号传输的影响，使系统不再受环境的影响以及各种工业火花干

扰的影响，从而保证无线信号在矿井内的良好覆盖。

漏泄通信技术是依靠在巷道中架设一条特制的同轴电缆（防爆

型），当井巷长度较长时，可在漏泄电缆中插入若干双向中继器，双

向中继器的功能是放大漏泄电缆中传输的下行或上行的射频信号，以

弥补信号在传输中的损耗。中继器的间隔距离为350iiio使其周围形

成一个连续的电磁波漏泄场，整个漏缆相当于与一个连续覆盖的天

线，移动收发信号与漏泄电缆之间实现双向可逆的耦合，从而实现移

动台之间或移动台与基站之间的远距离通信。

漏泄电缆+中继器的工作方式在铁路、公路的隧道中

多年来得到大量广泛的应用技术成熟可靠。

移动终端

对讲机选择MOTOROLA高性能指标的对讲机，接受矿山

防爆及安全检测，取得了煤安认证及防爆认证证书。对讲

机通过加速老化试验对其质量和耐用性进行测试，通过模

拟在而恶劣环境下五年的使用，仍能表现出优异的特性，

满足美国军用标准MIL-STD810-D,E&F和ETS300

019-1-7class5M3,这些质量流程保证了对•讲机能够在极端环境下,

包括低压，高温，雨水，潮湿，烟雾，振动等，仍能保持正常工作。

同时在防尘和防水方面，也满足欧洲的IP54标准。这些检测都保证

了对讲机可以在井下的极端环境下可靠工作。

系统配置

KT32系统机柜放在调度室机房，引出漏缆至主斜井井口，沿斜

井铺设漏泄电缆。到斜井井底后继续铺设漏缆覆盖整个950轨道大巷

后，通过分支器铺设漏缆覆盖整个东运输大巷、西运输大巷，至水仓

后通过分支器将漏缆覆盖整个1采区运输上山、2采区运输下山及2

下703运输巷。

根据用户提供的巷道图纸及工程预想，初步考虑系统配置为：

1、井上基站部分：四信道集群基站(含交换机)、天馈系统等;

2、井下通讯覆盖：隔离器1个、中继器28个、分配器14个、

矿用隔爆电源6个、矿用漏泄电缆8000m及辅料若干；

3、移动终端：对讲机50部、备电50个及充电系统。

系统指标

工作频率：150MHz-174MHz

收发差频：5.7MHz

波道间隔：2200KHZ

系统特性阻抗：5()Q

基站井上辐射功率：25W

基站耦合井卜功率：ImW/OdBmW

射频覆盖：漏泄电缆50。/直径-9

井下传输距离：依矿井实际距离

系统排外：随机编码

井下蓄电池供电时间：约4小时

手持机待机时间：约12小时

工作环境：―10℃〜+50℃,湿度93%

工作电源：DC12V-18V

第四章系统设备介绍

井上设备介绍

井上设备是本系统设备核心，采用经典的多信道集群方式工作的

无线电通信系统，具备自动录音与调度指挥电话功能。

井上射频基站

由四信道的集群射频基站、42U19英寸机柜、合路器/分路器、

功分器、双工器、耦合器、天线等组成。六个信道机通过合路器和分

路器，将六路发射和六路接收合成一路发射和一路接收，发射通过耦

合器耦合出一部分信号到双工器，其余的经射频电缆接到发射天线，

接收通过功分器分成两路，一路接到双工器，另一路经射频电缆接到

接收天线，双工器天线口经射频电缆接到井口隔离器。

井下设备介绍

矿用本安型射频用隔离器

与目前矿山大量使用的光电隔离器（将井上电脑与井下隔离）一

样，将井上无线基站与井卜漏泄系统实现完全地隔离，即井上设备与

井下设备没有任何物理的连接，同时，保证井上与井下射频信号双向

耦合传输。

矿用本安型中继器

用来放大漏泄电缆中传输的RF信号，补偿沿漏泄电缆传输

时的信号损失，每隔约350nl安装一个中继器。可以同时放大上

行和下行双向信号，双向信号相互不受干扰。

基站方向

信

信卜.行放大

号

号

电源电源

分