基于FEMTO基站的矿用CDMA无线通信系统

矿用CDMA无线通信系统总体造价相对较高,不利于大规模推广,而且井下巷道错综复杂,其无线信号的全矿井无缝覆盖困难极大。针对上述问题,提出了一种以FEMTO基站作为井下覆盖设备、以井下工业以太网为主传输通道的新型矿用CDMA无线通信系统的设计方案;给出了该系统的总体结构,详细介绍了FEMTO基站的组成及主要技术参数。测试结果表明,该系统的无线信号覆盖范围大、通话效果好。     

光纤直放站在煤矿井下CDMA无线通信系统中的应用

煤矿井下巷道总体呈带状分布,巷道距离远,如采用地面传统的架设无线电通信基站的方式则成本太高,覆盖也较难完善。文章以KT28型矿用CDMA多功能无线通信系统为例,介绍了光纤直放站在矿用CDMA无线通信系统中应用的工作原理及具体实施方案。应用结果表明,光纤直放站能够较经济地解决煤矿井下巷道网络覆盖的问题,且通信质量较好。     

矿井应急通信系统

分析了现有矿用通信系统用作应急通信系统的可行性:漏泄通信、感应通信、多基站移动通信、广播通信和救灾通信系统不能用作应急通信系统;矿用有线调度通信系统可用作矿井应急通信系统;透地通信系统可用作应急通信系统,但事故会造成长达百余米的井下发射天线损坏,影响井下向地面通信。提出了无线中继矿井应急通信系统:采用多级无线中继,无线传输距离不小于10km;井下电网停电或事故后,由备用电源供电;将基站、基站电源、基站电缆设置在机电硐室或加以防护;天线馈线埋入巷道,天线采用弧形或流线型结构紧贴巷帮或顶板;天线、基站及其电源、天线馈线、电缆等采用防水、防高温、防冲击设计;基站采用冗余布置。提出了无线+有线双链路矿井应急通信系统:具有有线和无线路由自动选择功能;有线网络结构宜选用抗故障能力强的星形结构、双树形结构或树形结构;双树形结构的电缆或光缆应设置在不同的巷道,或采用不同的电缆或光缆;基站与地面调度室之间没有需要供电的设备;采用树形或双树形结构的光缆时,应选用无源光网络。     

漏泄无线电话系统在煤矿井下的应用

<正> 漏泄无线电通信同感应无线通信一样是介于有线和无线之间的一种特殊通信形式。无线电波在矿井巷道等非自由空间的传播不能达到足够长的实用传播距离。采用无线电漏泄原理,在巷道中敷设一条漏泄传输体即同轴漏泄电缆,依靠这一条漏泄电缆的长天线作用,即可完成天线电波沿电缆长度低损耗远距离地传输,又可完成沿传输路径合理也漏泄出一部分无线电磁波能量,造成一种连续漏泄场,通过这个漏泄场可实现移动式无线电台(如手持电台和车载电台等)与漏泄电缆之间的耦合,以实现移动端和固定端之间的无线电通信。     

瓦斯监控系统存在的问题及解决方法

分析了目前瓦斯监控系统存在的问题,指出固定式瓦斯监控系统存在监控盲区且维护不便,而移动式瓦斯监控系统不能联网监测、存在信息孤岛;介绍了一种无线移动瓦斯监控系统,该系统在便携式瓦斯检测仪中加入了无线通信模块,通过分站、无线信号收发器及漏泄电缆实现井下无线信号的连续覆盖,通过在工作面等地点布置一定数量的定位器解决便携式瓦斯检测仪的定点、定位问题。无线移动瓦斯监控系统实现了对便携式瓦斯检测仪的集中、统一管理,以及瓦斯检测数据的实时、自动上传。     

基于电信公网实现的煤矿CDMA无线通信系统

介绍了一种基于电信公网建成的矿用CDMA无线通信系统。该系统将电信CDMA公网信号引入井下,使井下CDMA系统和地面已有的电信CDMA公网形成一体,可确保矿区无线信号的覆盖,同时手机用户也可以在全国自由漫游使用;在CDMA网络平台上还能够扩展PTT对讲、数据与视频通信、手机远程监测安全隐患与管理等功能。     

全矿井融合通信系统研究

针对煤矿井下各系统独立运行、基站数量多且无线数据传输带宽不足等问题,采用LTE技术设计了一种全矿井融合通信系统。该系统通过综合基站对井下无线通信、人车精确定位、IP电话、语音广播等多业务进行统一接入、承载和管理,并可与现有业务平台对接。测试结果表明,该系统的综合基站覆盖半径为400m,信号接收强度不低于-105dB,基站间无线通信切换时间为21.67ms,无线通话质量较好。     

基于CDMA技术的矿井无线通信系统的设计与应用

文章介绍了基于CDMA技术的矿井无线通信系统的结构、地面及井下无线覆盖方案、主要的井下无线通信设备及系统所实现的功能特点等,并将该系统与现有的煤矿井下无线通信系统的性能进行了比较分析。该系统已在多个矿井推广使用,使用效果较好。     

基于ZigBee的井下人员精确定位方案及实现

针对矿井采用的传统RFID定位技术不能实现井下人员精确定位的问题,并根据矿井巷道的一维线性空间特点和井下人员的作业习惯,提出一套基于ZigBee的井下人员定位方案。方案将矿井巷道虚拟地划分为近基站区域和远基站区域,近基站区域采用RSSI定位算法,并利用高斯滤波模型对接收功率值滤波,实现精确定位;远基站区域采用V-T(Velocity-Time)算法进行定位。实验表明算法在近基站区域测量最大绝对误差为3m,远基站区域最大绝对误差为5m。     

井下漏泄电磁场强的分布及其测量

通过井下无线电漏泄电磁场传播的理论分析以及对巷道中场强分布的测量 ,探讨了井下移动通信系统的信号如何稳定、可靠传播的规律     

矿井宽带无线传输技术研究

提出了矿井宽带无线传输技术是解决采掘工作面移动监控、监视和语音通信需求的关键技术。提出了矿井宽带无线传输应满足传输带宽宽、便于接入有线宽带网络、中继设备少、体积小、发射功率小、电磁兼容性好、安全性好、传输协议标准化、电源电压波动适应能力强等要求。提出了漏泄通信不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下局部通信等;感应通信不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下救灾通信等;透地通信不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下避难硐室等应急通信;小灵通、CDMA、GSM、Bluetooth不能用作矿井宽带无线传输技术;RFID不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿物联网、矿用设备管理和防碰撞等;ZigBee不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下人员、胶轮车、电机车等动目标精确定位和矿用传感器无线传输等;UWB不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下生命探测、防碰撞、煤矿井下人员和胶轮车等动目标精确定位等;WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等3G不能用作矿井宽带无线传输技术,但可用于煤矿井下语音移动通信等。提出了矿井宽带无线传输技术宜采用WiFi,4G有可能成为未来矿井宽带无线传输技术。     

矿井移动通信的现状及关键科学技术问题

分析了矿井移动通信特点;分析了矿井漏泄、感应、透地、PHS(小灵通)、CDMA等通信系统;提出了"有线/无线转换器+基站"和"基站+交换机"的网络结构;提出并研制成功了WiFi矿井移动通信系统;提出了矿井移动通信关键科学技术问题:(1)矿井无线传输理论;(2)无线电与天线矿用本质安全防爆理论;(3)矿井移动通信网络结构、调制方法、信令等。     

矿用TD-SCDMA无线通信系统在绿水洞煤矿的应用

详细地介绍了矿用TD-SCDMA无线通信系统的方案选型、系统组成及功能特点,阐述了矿用TD-SCDMA无线通信系统在绿水洞煤矿的应用情况。应用结果表明,该系统性能稳定可靠,容量大,通话效果好,基站覆盖范围大,可较好地满足煤矿井下移动通信的需求。     

矿用5G频段选择及天线优化设置研究

矿井无线通信和矿用5G移动通信技术是煤矿智能化关键技术之一。为提高煤矿井下无线传输距离、绕射能力及无线通信系统的稳定性和可靠性,减少基站用量、组网成本和维护工作量,研究了矿用5G工作频段和基站天线位置对无线传输损耗和传输距离的影响。主要结论如下:①煤矿井下无线发射功率受本质安全防爆限制,接收灵敏度受电磁噪声限制,天线增益受本质安全防爆和巷道空间限制。在煤矿井下无线发射功率、接收灵敏度、天线增益受限的情况下,应通过优选无线工作频段和优化天线设置位置,提高矿井无线传输距离和绕射能力,提高系统稳定性和可靠性,减少基站用量、组网成本和维护工作量。②矿用5G工作频段应优选700 MHz。煤矿井下700 MHz频段与现有5G其他工作频段2.6,3.5,4.9 GHz相比,具有无线传输损耗小、无线传输距离远、绕射能力强、基站用量少、组网成本低和维护工作量小等优点。③提出的传输损耗/位置变化率分析方法便于分析巷道横向不同区域位置变化引起的无线传输损耗变化情况。④无线基站天线应靠近巷帮设置,距巷帮不小于0.01 m,垂向位于巷道高度约2/5处。这样既不影响行人和行车、便于安装维护,也可以满足无线传输损耗较小、无线传输距离较远的要求。⑤矿用手机、人员定位卡、便携式无线甲烷检测报警仪、多功能无线矿灯、便携式无线摄像机、便携式无线仪器设备、可穿戴无线设备、车辆定位卡、车载无线设备、无线摄像机、无线传感器、物联网设备等无线终端,在不影响使用的条件下应尽量靠近巷道中心,以提高无线传输距离。     

基于信令分析的伪基站侦测与追踪系统

伪基站是通过仿真移动通信无线基站,采用大功率的无线信号发射器,强迫用户手机在仿真基站上进行登记,并强行推送商业广告短信,甚至诈骗短信,给手机用户带来骚扰和损失.“伪基站侦测与追踪系统”是对海量信令数据进行深入挖掘,并且结合无线覆盖模型、GIS等技术实现对伪基站跟踪、定位的系统.     

煤矿井下人员融合定位方法

针对飞行时间(TOF)测距定位方法定位盲区多、易受非视距干扰、定位精度有限,捷联惯性导航定位方法长时间累计误差的问题,提出了一种基于TOF测距定位和捷联惯性导航定位的煤矿井下人员融合定位方法。该方法分区域定位:当定位终端位于定位基站近距离无线通信覆盖范围内时,采用TOF测距定位方式,通过近距离无线通信方式将定位数据发送至附近的定位基站;当定位终端位于定位基站近距离无线通信覆盖范围之外时,采用捷联惯性导航定位方式,并利用卡尔曼滤波算法对定位数据进行修正,通过远距离无线通信方式将定位数据发送至附近的定位基站;当定位终端位于定位基站远距离无线通信覆盖范围之外时,定位终端对定位数据进行本地存储,当定位终端移动到定位基站无线通信覆盖范围内时,将存储的定位数据发送给定位基站。定位基站将定位数据传输至地面监控中心,获得人员轨迹和位置坐标。实验结果验证了该方法的有效性。     

WiFi通信在薄煤层综采工作面的应用

针对薄煤层综采工作面对无线通信高可靠性、高带宽、低延时、广覆盖的需求,以榆家梁煤矿43101薄煤层综采工作面为应用背景,从频段选择、网络拓扑、基站布置、快速漫游切换机制等方面提出了应用于薄煤层综采工作面的WiFi通信方案:选择5.8 GHz为WiFi通信优选频段;该工作面已铺设有线网络,WiFi基站直接连接到有线网络;为确定WiFi基站之间的间距,在该工作面选取2个测试点进行信号强度测试,得出需要每隔约57个支架设置1个WiFi基站,实现相邻WiFi基站之间无线信号重叠覆盖;基于在线扫描、客户端链接质量排序、智能学习、预连接、数据缓存5种技术完成快速漫游切换,确保工作面的客户端始终连接最佳信号的WiFi基站。测试结果表明,该方案实现了工作面无线信号全覆盖,具有较好的通信稳定性,通信速率达30 Mbit/s以上,漫游切换时间为25~50 ms,达到快速漫游目的。     

煤矿工作面无线全覆盖通信系统设计

根据煤矿工作面无线通信的需求,分析了现有工作面有线通信和无线通信技术的优缺点,提出了一种基于无线网状网和ZigBee技术的煤矿工作面无线全覆盖通信系统设计方案,并介绍了综合基站和WiFi网关的设计。测试结果表明,该系统能够满足工作面数据、语音、视频等不同信息的无线传输需求,实现了工作面无线信号的全覆盖。