中學(xué)漢明科技礦井通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

井下通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案目錄TOC\o"1-2"\h\u1 項(xiàng)目說明 11.1 項(xiàng)目背景 11.2 項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo) 12 總體設(shè)計(jì) 22.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明 22.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù) 22.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 23 系統(tǒng)規(guī)劃 33.1 系統(tǒng)組成 33.2 無線覆蓋 43.3 設(shè)備連接和網(wǎng)絡(luò)接口 123.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和IP地址分配 123.5 系統(tǒng)功能 133.6 2應(yīng)用說明 144 系統(tǒng)配置 154.1 系統(tǒng)主要電性能參數(shù) 154.2 材料清單 165 系統(tǒng)主要設(shè)備 175.1 KT156-F綜合分站 175.2 礦用本安型手機(jī) 185.3 KDW16A礦用隔爆兼本安型不間斷電源箱 19項(xiàng)目說明項(xiàng)目背景近幾年煤炭企業(yè)頻繁發(fā)生重特大安全生產(chǎn)事故，給國(guó)家和人民帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，政府和企業(yè)因此共同將煤礦安全生產(chǎn)的信息化工作提上空前的高度。煤礦企業(yè)的調(diào)度通信和行政通信系統(tǒng)經(jīng)過多年建設(shè)和發(fā)展，雖取得了較大的成效，但是缺乏成熟的井下移動(dòng)通訊解決方案。礦井工人和工作人員的實(shí)時(shí)無線語(yǔ)音數(shù)據(jù)通信要求非常迫切，井下人員所處位置更新、井下生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)上報(bào)、地面通知的實(shí)時(shí)下達(dá)等都顯示出井下通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的特殊性和重要性。為完善礦井信息化建設(shè)，qq煤礦需要一套能滿足對(duì)語(yǔ)音通話和語(yǔ)音調(diào)度高質(zhì)量要求的先進(jìn)無線通信系統(tǒng)。項(xiàng)目可行性系統(tǒng)采用WiFi無線以太網(wǎng)技術(shù)作為井下移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，WiFi技術(shù)是成熟的、標(biāo)準(zhǔn)化的、目前正得到廣泛應(yīng)用的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，支持多種WiFi數(shù)據(jù)終端接入，具有高帶寬、強(qiáng)抗干擾、小型靈活等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能有效解決目前井下無線通信功能單一、抗干擾性差、容量小、技術(shù)水平落后等問題；WiFi技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)系統(tǒng)建成后，能實(shí)現(xiàn)井上井下礦區(qū)內(nèi)外的語(yǔ)音通信功能；井下無線信號(hào)要求需要覆東翼軌道大巷、西翼軌道大巷、軌道上山、皮帶上山、軌道下山、皮帶下山及行人回風(fēng)巷和主井位置通往采掘面的部分巷道?？傮w設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明qq煤礦井下通信系統(tǒng)主要完成井上井下礦區(qū)內(nèi)外的語(yǔ)音通話功能。在qq煤礦方案設(shè)計(jì)中，我們采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議，可方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信和跨網(wǎng)通信，還可為井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、視頻監(jiān)控、井下傳感器數(shù)據(jù)無線傳輸、井下廣播提供升級(jí)。而無線覆蓋采用成熟的WiFi技術(shù)，在橫截面積12平方米無岔路直巷，無線覆蓋半徑達(dá)到500米，在橫截面積6平方米（2米多寬、2米多高）的窄巷，無岔路直巷情況下的覆蓋半徑為350米，相比其他廠家的產(chǎn)品，可在同樣無線覆蓋范圍的條件下，用較少數(shù)量的分站，減小用戶投資的成本。井下分站順著巷道走向作樹形延伸，同地面的交換機(jī)等設(shè)備一起構(gòu)成百兆光纖工業(yè)以太網(wǎng)，同時(shí)作為井下的無線覆蓋，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信功能。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形+樹形，分站之間的連接線纜為百兆光纜，通信容量大且抗干擾能力強(qiáng)；應(yīng)用軟件采用B/S架構(gòu)，采用MYSQL做為數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具。說明：如果已經(jīng)設(shè)計(jì)安裝了井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，漢明系統(tǒng)可接入利用其作為骨干，以提高全網(wǎng)的可靠性和為客戶節(jié)省費(fèi)用。如果井下沒有工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，漢明系統(tǒng)可通過井上環(huán)網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)GB3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分通用要求GB3836.4-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4部分本質(zhì)安全型“i”MT209-1990煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT210-90 煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品基本試驗(yàn)方法MT/T286-1992煤礦通信、自動(dòng)化產(chǎn)品型號(hào)編制方法和管理辦法MT/T772-1998煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測(cè)試方法MT/T899-2000煤礦用信息傳輸裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則qq煤礦井下通信系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了以下基本原則：（1）滿足井下無線功能要求；（2）在達(dá)到規(guī)定的安全指標(biāo)的基礎(chǔ)上，確保系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如覆蓋率指標(biāo)，要把主要運(yùn)輸大巷和重要的上下山巷道全部覆蓋。（3）控制系統(tǒng)成本，節(jié)省用戶開支，保證系統(tǒng)的適用性；（4）提高可維護(hù)性，降低維護(hù)成本，降低系統(tǒng)壽命周期內(nèi)總體運(yùn)行費(fèi)用；（5）系統(tǒng)要容易施工、容易維護(hù)、可靠耐用；（6）模塊化設(shè)計(jì)，無論是硬件還是軟件，各個(gè)分層間結(jié)構(gòu)清楚，完全標(biāo)準(zhǔn)化，便于系統(tǒng)升級(jí)和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容；（7）采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP接口，兼容性好，接口方式靈活，能滿足煤礦信息化建設(shè)不斷發(fā)展的要求，可與各種應(yīng)用軟件或數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，接口標(biāo)準(zhǔn)，便于未來進(jìn)一步開發(fā)，相互傳遞數(shù)據(jù)。系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備和應(yīng)用軟件組成，系統(tǒng)組成如圖1所示。（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：主要為調(diào)度室交換機(jī)、井口分站以及井下分站。分站除了作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備外，還作井口和井下的無線覆蓋，以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信功能。（2）終端設(shè)備：終端設(shè)備主要有本安型手機(jī)。（3）應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件主要包括語(yǔ)音調(diào)度軟件防爆攝像頭調(diào)度服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)地面井下公用網(wǎng)地面分站W(wǎng)IFI手機(jī)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)本安手機(jī)綜合分站防爆攝像頭調(diào)度服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)地面井下公用網(wǎng)地面分站W(wǎng)IFI手機(jī)語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)本安手機(jī)綜合分站圖1系統(tǒng)組成示意圖無線覆蓋井下覆蓋井下無線覆蓋由94臺(tái)分站組成，分別用于覆蓋東翼軌道大巷、西翼軌道大巷、軌道上山、皮帶上山、軌道下山、皮帶下山及行人回風(fēng)巷和主井位置通往采掘面的部分巷道的覆蓋，保證井上井下有效通話。詳細(xì)設(shè)計(jì)說明如下：井下覆蓋共需94臺(tái)分站，設(shè)計(jì)光纖使用52Km。設(shè)計(jì)11臺(tái)分站完成對(duì)箕斗井附近巷道、西翼皮帶巷、東翼皮帶巷、東翼軌道巷的巷道覆蓋設(shè)計(jì)11臺(tái)分站完成對(duì)2300軌道上山、2300皮帶上山、303中部車場(chǎng)、9100軌道巷的巷道覆蓋設(shè)計(jì)7臺(tái)分站完成對(duì)2100軌道上山、2100皮帶上山及周邊的巷道覆蓋設(shè)計(jì)14臺(tái)分站完成對(duì)2700軌道下山、2700皮帶下山、-480南翼運(yùn)輸大巷、-480北翼運(yùn)輸大巷、-480集中皮帶巷、-480集中軌道巷、-480集中運(yùn)輸巷等巷道的覆蓋設(shè)計(jì)16臺(tái)分站完成對(duì)2600軌道下山、2600皮帶下山、三水平皮帶巷、三水平軌道巷、三水平軌道下山、三水平皮帶巷二期等巷道的覆蓋設(shè)計(jì)4臺(tái)分站完成對(duì)北二運(yùn)輸大巷的覆蓋設(shè)計(jì)33臺(tái)分站完成對(duì)重要的行人巷道、皮帶巷道、運(yùn)輸巷道的重要支巷和一些變電所、絞車房、水倉(cāng)等重要巷道和地點(diǎn)。預(yù)留2臺(tái)分站做備用。圖2-1井下東翼、西翼區(qū)域巷道分站布置圖圖2-2305中部車場(chǎng)區(qū)域巷道分站布置圖圖2-32100軌道上山、2100皮帶上山區(qū)域巷道分站布置圖圖2-4主井、2900皮帶下山、2900軌道下山區(qū)域巷道分站布置圖圖2-52600軌道下山、2600皮帶下山、三水平軌道下山區(qū)域巷道分站布置圖圖2-52600軌道下山、2600皮帶下山、-480北翼運(yùn)輸大巷三水平軌道下山區(qū)域巷道分站布置圖無線覆蓋效果分站在井下的有效覆蓋半徑設(shè)計(jì)為400-500m，天線采用全方向覆蓋。井下的分站信道設(shè)置為12信道，SSID設(shè)置統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)井下手機(jī)的無縫漫游切換。井下覆蓋達(dá)到80%，在各個(gè)重點(diǎn)區(qū)域，利用增加分站的架設(shè)來達(dá)到有效的信號(hào)覆蓋。最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)井下通暢的語(yǔ)音通話效果。設(shè)備連接和網(wǎng)絡(luò)接口（1）井下分站提供3個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（光口或者電口）；（2）分站之間以及分站和交換機(jī)之間均采用4芯光纜連接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和IP地址分配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形加樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下：圖3井下分站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DIP地址分配所有分站固定分配IP地址，手機(jī)也固定分配IP地址，設(shè)置在一個(gè)網(wǎng)段里。系統(tǒng)功能（1）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)井下手機(jī)與手機(jī)之間、井下手機(jī)與井下固定、井下手機(jī)與調(diào)度之間、井下手機(jī)與地面手機(jī)之間、井下手機(jī)與地面固定間的雙向通話。（2）系統(tǒng)能與其它設(shè)備復(fù)用井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的信息傳輸平臺(tái)，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性好，無須鋪設(shè)獨(dú)立的通訊線路，實(shí)現(xiàn)真正意義上的多網(wǎng)合一功能；（3）系統(tǒng)可通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備與調(diào)度系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)無縫連接。（4）系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)傳輸，最大支持基站數(shù)不少于200臺(tái)，傳輸距離不小于30km；（5）如果配置調(diào)度臺(tái)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)拆、強(qiáng)插、群呼、組呼等調(diào)度功能，還可以配置錄音功能、會(huì)議功能。（6）系統(tǒng)具有短信功能。（7）脫網(wǎng)通信：手機(jī)具有對(duì)講功能，在沒有服務(wù)器以及脫網(wǎng)的狀態(tài)下也可以通話，此時(shí)手機(jī)之間是自組網(wǎng)，相互間直接通話。（但需要互相有信號(hào)覆蓋）2應(yīng)用說明（1）系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)井下手機(jī)用戶的語(yǔ)音移動(dòng)通信功能。（2）井下分站配套的備用電源具有在斷電情況下支持分站工作2小時(shí)的能力。系統(tǒng)可以在斷電的情況下持續(xù)提供覆蓋區(qū)域的通信能力，為應(yīng)急救援提供通信保障。井下分站間還有無線中繼能力，此功能也為應(yīng)急救援提供了有力的保障。（3）系統(tǒng)可方便擴(kuò)展，隨著巷道的掘進(jìn)實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)容，并可接視頻及廣播，為系統(tǒng)擴(kuò)展應(yīng)用預(yù)留接口。系統(tǒng)配置系統(tǒng)主要電性能參數(shù)工作電壓地面設(shè)備：AC220V；井下設(shè)備：分站電源：AC127V/220V/380V/660v；分站：DC15V；手機(jī)：DC3.7V。最大傳輸距離手機(jī)與分站之間的最大無線可靠通信距離500m；分站之間最大傳輸距離10km以上。最大容量系統(tǒng)允許接入的最大分站數(shù)量為200臺(tái)以上；單分站可同時(shí)通信手機(jī)數(shù)：15路通話；系統(tǒng)最大手機(jī)數(shù)量不限（但軟交換系統(tǒng)需根據(jù)要求配置容量）無線部分技術(shù)參數(shù)工作頻段：2.4GHz；傳輸協(xié)議：IEEE802.11g；IEEE802.15.4系統(tǒng)誤碼率：不大于10E-8。材料清單系統(tǒng)配置清單如下：本安基站本安電源本安手機(jī)IP語(yǔ)音調(diào)度平臺(tái)定向天線2光2電光纖收發(fā)器語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)本安交換機(jī)無線攝像機(jī)功分器防爆外殼WIFI定位軟件和定位標(biāo)簽IP廣播系統(tǒng)無線CPE地面3G單兵應(yīng)急系統(tǒng)系統(tǒng)主要設(shè)備綜合分站圖5礦用本安型讀卡分站防爆標(biāo)志為ExibⅠ。特點(diǎn)：a）多功能：分站內(nèi)置光電收發(fā)器，不需要井下交換機(jī)、基站控制器和中繼器等設(shè)備。b）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、體積小巧，輕便，非常便于安裝和維護(hù)。c）傳輸距離遠(yuǎn)：有線傳輸距離10千米以上，無線通信高達(dá)500米。d）可移動(dòng)性：分站無線通信方式提供了高度的便捷性，使設(shè)備可根據(jù)實(shí)際情況移動(dòng)。一旦某一區(qū)域不再需要使用，如采掘面的采掘工作全部完成，可把該區(qū)域內(nèi)的分站移到其他需要的地方或者回收上來備用。主要技術(shù)指標(biāo)重量：8千克（含內(nèi)置光電收發(fā)器）；工作電壓：DC15V；天線類型：全向天線；無線覆蓋半徑：500米（橫截面積12平方米無岔路直巷）；光纜最大傳輸距離：不小于10千米；分站與分站通信無線頻段：2.4GHz；無線通信距離：500米（橫截面積12平方米無岔路直巷）；有線：?jiǎn)文９饫w；分站與手機(jī)通信接收靈敏度：-75dBm/m；無線通信距離不小于500m（橫截面