[发明专利]矿用多媒体通讯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用通信系统，具体地说，是涉及一种矿用多媒体通讯系 统。

背景技术

煤炭是我国的重要能源，约占一次能源的70％。我国煤矿95％以上是井工开 采，煤炭赋存条件差、开采深度深、瓦斯、煤尘、水灾、火灾、冲击地压、地 热等困扰着煤炭工业的健康发展，煤炭行业一直是我国工矿企业中的高危行业。 分析原因，既有管理混乱、人员素质低、安全投入不足、科学研究薄弱等问题， 又有煤矿井下通信设备落后等问题。特别是煤矿井下发生事故后，井下人数不 详、被困人员位置不清、被困人员生死不明是灾后应急救援急切解决的问题。 因此，有必要研究抗灾变能力强、具有人员位置监测等多功能煤矿井下无线通 信系统。这对于保障煤矿安全生产，提高抢险救灾装备水平，减少或避免煤矿 事故所造成的人员伤亡具有重大的社会效益和经济效益。

煤矿井下是一个特殊的工作环境，因此，矿井移动通信系统不同于一般地 面移动通信系统，具有如下特点：

(1)本安型电气设备。煤矿井下有甲烷等可燃性气体和煤尘，因此移动通 信设备要求采用安全性能好的本质安全型防爆措施，煤矿的移动通信设备必须 有防爆许可证。

(2)传输衰耗大。矿井纵横可达几十到上百公里，煤矿井下空间狭小、巷 道倾斜、有拐弯和分支、巷道表面粗糙，且有机车等阻挡体，传输衰耗大。所 以选用合适的频率和设计合理的结构，才能保证矿井移动通信系统覆盖全矿井。

(3)设备体积小。煤矿井下空间狭小，矿井最大尺寸也就4m左右，而在这 狭小的空间内还架设了动力电缆、照明线，铺设了水管、铁轨。因此，移动通 信设备的体积不能很大，例如，网关的体积不能太大，手机和网关的天线长度 不能太长。

(4)发射功率小。本质安全型防爆电气设备的最大输出功率为25W左右， 故矿井移动通信设备发射功率一般较小，不能设置大功率的网关。手机由于受 电池容量的限制，还要至少保证11小时的工作时间，所以应采用各种降低功率 的措施，同时得考虑防爆、体积和重量，手机的功率最好小于1W。

(5)抗干扰能力强。井下空间窄小、机电设备相对集中、功率大，因此电 磁干扰严重。故设备应具有较强的抗干扰能力。在矿井中，自然辐射小，静电 干扰小和人为发射电波干扰小，但50Hz和其谐波的干扰和电机车火花所造成的 干扰大。所以矿井移动通信系统在工作频率选择上应考虑这些干扰源，应尽量 选择高频或甚高频作为系统工作频率。同时网关在有线传输和电源设计上必须 考虑抗干扰的问题。

(6)防护性能好。应有防尘、防水、防潮、防霉、耐机械冲击等性能。特 别是手机的键盘、麦克和扬声器设计时要特别考虑其防护能力。

(7)抗故障能力强。煤矿井下环境恶劣，顶板垮落、机车脱轨等自然破坏 不可避免，同时人为破坏事件也时有发生。因此矿井移动通信系统应具有较强 的抗故障能力，当系统中某些设备发生故障时，其余非故障设备仍能继续工作。 另外，系统还应该有快速修复能力。矿井移动通信系统的移动台应有脱网工作 的能力。

(8)信道容量大。煤矿井下是一个移动的工作环境，现有有线调度电话 受到局限。随着移动通信系统可靠性、通信质量的提高、功能的完善、成本的 降低，它将承担全部生产调度与救灾通信的任务，故需系统具有较大的信道容 量。矿井移动通信系统不仅应有通话和调度的功能，还应该有图像、话音和传 感器数据传输的能力。在信道容量设计时要考虑矿井将来的扩展。

由于煤矿井下的特殊性，制约了矿井移动通信系统的发展。迄今为止，还 没有一个较为完善的矿井移动通信系统在井下应用。

迄今为止，我国煤矿井下主要以有线通信方式为主。国内外矿井无线通信 方式主要有漏泄通信、感应通信、透地通信、PHS(小灵通)通信、3G(大灵通) 通信系统等。透地通信系统存在着设备体积大、重量重、信道容量小、地面设 备功率大、地面天线布置困难、单向通信(地面向井下)等问题，因此不宜用 作煤矿井下无线通信系统。漏泄通信系统存在着抗灾变能力差、串联中继可靠 性差等问题，因此不宜作煤矿井下无线通信系统。感应通信系统存在着体积大、 重量重、信道容量小、通信距离短等问题，因此不宜作多功能煤矿井下无线通 信系统。PHS(小灵通)通信系统与3G(大灵通)通信系统存在着基站控制器和基 站非本质安全型防爆、抗灾变能力差、井下基站至地面最大通信距离不满足井 下通信10公里的要求等问题。