山东能源临矿集团田庄煤矿山东济宁272003
摘要：论文介绍了WCDMA3G技术原理、系统结构、基本特点及功能，并与煤矿现有的井下无线通讯系统进行技术比较，分析了3G通讯系统在煤矿安全生产中的技术优势和应用效果比较。
关键词：煤矿；3G通讯系统；无线通讯；WCDMA技术
矿井通讯是煤矿生产指挥必须具备的手段，煤矿是多工序、作业点分散的大型生产企业，很难用一种通讯系统、一种通讯方式来覆盖全矿井。煤矿通讯按照使用方式分为矿井固定通讯和移动通讯；按照使用区域分为全矿井通讯系统和矿井局部通讯系统。
1煤矿行业通讯系统现状
由于煤矿井下的特殊性，制约了全矿井移动通讯系统的发展。迄今为止，可用于全矿井的移动通讯均存在着局限性。目前在煤矿井下无线通讯广泛使用的是矿用小灵通无线通讯系统。矿用小灵通是将公网成熟的小灵通技术经防爆处理后引入到煤矿井下，解决煤矿井下无线通讯问题。随着国家发展3G移动通讯的需要，小灵通所占用的无线频段已让位给TD-SCDMA移动通讯，按国家相关部门规定2011年底前要完成小灵通的清频退网工作。目前小灵通核心技术制造商已经停止生产小灵通相关设备，矿用小灵通设备供货存在很大问题，并且到2011年后小灵通无线频段的收回，使用小灵通也存在非法使用无线频段的政策层面问题。
特别是近几年随着煤矿的现代化发展迅猛态势，矿井拥有一套全覆盖的矿井移动通讯，让在矿井中作业的任何人员，在任何地点和任何时刻，都能与他们渴望通讯的对象保持及时有效的联系，显得尤为重要。
23G通讯系统在煤矿安全生产中应用的必要性
煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此，矿井无线通讯系统不同于一般地面移动通讯系统，它具备的特点有：（1）本安型电气设备；（2）传输衰耗大；（3）设备体积小；（4）发射功率小；（5）抗干扰能力强；（6）防护性能好；（7）电源电压波动适应能力强；（8）抗故障能力强；（9）信道容量大。
目前，田庄煤矿采用的通讯系统是矿用小灵通无线通讯系统。该系统的特点是适用全矿井无线通讯，采用定向天线及全向天线覆盖方式，具有调度功能。该系统在一定时期内，给田庄煤矿解决了井下移动通信的问题，但随着时间的推移，该系统也暴露出了较多问题。小灵通一台基站只有3个通话信道，信道数有时不够用，不能进行数据及图像传输，通话效果不理想。由通讯电缆传输信号下井，井下线路远接线盒多，故障点就多，从而加大了维护工作量。而且基站控制器及基站采用隔爆设计，不适宜在工作面顺槽使用。同时，小灵通通讯技术主要用于语音通讯，目前还没有相应的数据终端设备。
WCDMA3G通讯系统的特点是适用全矿井无线通讯，采用定向天线、全向天线及漏泄电缆覆盖方式，具有语音调度功能、数据、视频、手机定位等多种业务功能。井下单个基站支持32个通话信道，单基站覆盖距离在800米以上（直线距离），满足大话务量通信。由光纤传输信号下井，传输信号快、稳定，通话效果好，井下每台基站的带宽容量在10M以上，能进行数据及图像传输，并且井下基站采用本安设计，能在工作面回风顺槽使用。基站采用标准的TCP/IP网络接口，可以非常方便地接入矿现有的井下工业环网，减少很多线缆敷设和维护工作。基站电路板集成2光2点4个以太网口，基站之间可串接和组成环网，并可为其他系统提供IP传输接口和平台。
可见，3G技术WCDMA通讯系统有着明显的优点，可担当起煤矿全矿井范围的语音通讯、生产调度、数据和图象传输的重任。该系统的应用，可完全支持无线蜂窝覆盖通讯，能够灵活扩容满足大矿区大容量通讯需求，系全数字系统，除具备语音调度通讯功能外，还具备数据和图像的传输功能，无线调度，移动办公等多种功能为一体的现代化综合通讯平台，满足矿井不断发展的信息化的要求。
33G通讯系统在煤矿安全生产中应用的可行性
矿用小灵通系统生产厂家-杭州北辰公司，已经在2013年初，推出了基于WCDMA技术的3G矿用无线通信系统。该系统已经在国内多个煤矿安装使用，取得了很好的效果。煤矿的3GWCDMA系统构成比较简单，结构清晰明了。主要由地面设备（包括3G核心交换设备、操作维护子系统、网络交换机、地面大基站），井下设备（本安基站、基站电源、网络交换机）及相应的终端设备（包括数据终端、视频终端、无线手机等）组成。鉴于田庄煤矿办公区域较集中，无线覆盖范围不是特别广，通过如下配置就能满足要求：3G核心交换设备1套；网管设备1套；触摸调度台1套；地面网络交换机1台，地面大基站2套；井下本安3G基站20套；本安电源20台；本安手机300部；根据实际需要配1到2台矿用网络交换机。此系统能实现全矿井流动人员的移动通讯功能，矿区及家属楼约6km全覆盖，井下有效覆盖范围达12km。
该系统完全基于IP架构，可实现与田庄煤矿现有有线网的无缝连接，充分利用原有的网络资源，避免重复投资，节约资金。另外还考虑让杭州北辰厂家回收原有的小灵通系统设备，这样又可以减少3G系统项目的投资。通过该项目建设，还可实现以下功能：
实现全矿井流动人员的移动通讯功能，矿区及家属楼约5km全覆盖，井下有效覆盖范围达10km。
（2）提供丰富多彩的业务和应用，包括语音、短消息等业务功能，还可提供语音调度功能；
（3）井下各移动点或临时固定点监测数据和图像的无线传输。
结论
在查阅大量WCDMA技术通讯系统在煤矿安全生产中成功运行和使用情况表明，WCDMA系统采用定向天线、全向天线及漏泄电缆覆盖的方式能真正解决田庄煤矿煤矿井下复杂巷道的覆盖要求，能实现矿井无线信号的无缝覆盖；高质量的语音通讯能解决煤矿井下移动人员和零散作业人员的通讯要求，提高地面与井下的通讯的实时性与可靠性；强化人员的管理，做到人员快速合理调配，提高工作效率，同时减少管理人员数量，提高田庄煤矿生产的整体效率，并且与原有数字程控调度通讯系统汇接，实现我矿安全生产、指挥调度系统有线、无线的结合。更重要的是3GWCDMA系统还具备支持后续产品的平滑升级，能有效保障投资价值，满足语音、数据、图像传输功能，能够为煤矿安全生产管理和通讯注入新的活力，能够为煤矿提高矿井的现代化水平创造极为有利的条件。
参考文献：
[1]蔡康3G网络建设与运营。人民邮电出版社。2007
[2]张长刚WCDMA无线网络规划原理与实践，人民邮电出版社。2005
[3]郑少仁现代交换原理与技术。电子工业出版社。2006