论文部分内容阅读
引言：利用联通公司Femto AG平台，为山东能源新汶矿业集团实现矿井WCDMA通信系统、人员设备定位系统、应急指挥调度系统、数据监测系统、视频监控系统、能源管理系统、生产自動化系统、移动办公系统等建设，实现了井上井下WCDMA网络无缝覆盖、通信和指挥调度一体化；实现了井下监测、监控数据和图像实时回传至手机终端，做到了矿山信息的“统一监控、统一管理”。
一、背景情况
煤矿安全是国家重点监管领域，是我国长期致力于解决，但又难解决的一大难题。山东联通与山东能源新汶矿业集团（以下简称新矿集团）通力合作进行“智慧矿山”建设，基于WCDMA 3G移动通信技术、物联网技术、光纤网络等技术，通过长期研发，形成煤矿安全生产与管理新一代解决方案。
新矿集团列2011中国煤炭工业100强第15位、2010中国企业500强第172位、技术创新能力位列全国煤炭行业第9位。目前，新矿集团发展地域已扩展到省内8个地市、省外8个省区，拥有14个大型矿。2012年8月，调通华丰煤矿（新矿集团确定的试点煤矿）至省femto平台的两条100M电路后，经多方测试达到预期的使用条件。
二、技术方案
（一）需求概述
国家对煤矿生产安全具有明确的要求，其中井下通信与人员定位是六大系统中强制性要求，在正常煤矿生产与突发事件发生时发挥重大作用。但长期以来，受技术与管理的限制，没有找到一种从根本上解决问题的好方法。因此，成为煤矿生产安全管理中的一大课题，国内不少厂家、科研单位，包括运营商中联通的竞争对手也联合相关单位进行了一些尝试，比如在山东枣矿集团、济宁煤矿等，但效果不佳。其根本原因是采用的技术制式、煤矿井下应用的关键问题等，没有找到根本的、最为适用的解决方案，不适合煤矿井下的使用环境，从而不能很好地、精准地解决矿井安全的关键问题。
（二）实现方式
智慧矿山项目最为主要的井下应用：
1、在井下，井下通信使用专网 WCDMA 3G制式通信技术，实现语音通信与数据通信。
2、使用物联网技术，通过井下定位系统，即用专用智能终端与地标器的互动实现人员精确定位。
3、在井上，进入联通公网。
（三）网络架构
1. 3G通信系统
井上井下联合组网，集中管控，自成体系。新矿专网与联通公网通过Femto平台进行互联，满足上级煤矿生产安全要求与新矿集团客户实际需求。
2. 定位系统
井下人员定位系统是利用3G与Super-RFID无线射频技术，将原有定位设备经过安全技术处理移植于煤矿井下使用，实现人、车、物定位跟踪、井下调度、广播通信、环境和图像数据采集等专用功能业务，同时提供3G通讯接口，可并与井下其他管理系统实现对接，如煤矿安全监控系统、视频监控、通风系统、紧急避险等。
（四）功能架构
1.实现井下3G通信
通信网络部分与华为合作，采用其成熟的核心网系统，井下布放3G专网基站，在主干线路通过光纤进行传输，枝干部分可直接采用电话线或工业以太网线进行传输，通过此通信平台，井上管理部门可以根据需要直接拨打下井人员携带的定制终端（符合煤安标准、符合3防标准的井下专用3G手机），实现语音通话。手机可直接拨打给对应的管理部门进行语音通话，通过权限的设置井下工作的领导可以根据需要，对在井下进行作业的矿工进行语音通话。同时主系统具备煤矿井下调度所需要的强插、强拆、群呼、组呼等调度功能，与现有的有线调度通讯系统直连，组成完整的煤矿调度通讯系统。
2.实现井下人员定位
根据企业实际需要在井下区域和巷道中根据现场具体情况（比如井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置）放置一定数量的地标器和区域定位器。手机内的定位模块在任何时刻被任意地标器或区域定位器触发后，基站都可以接收到定位信号，并上传到信息工作站，以便井上人员可随时了解井下人员的状态。
管理者在井上可以根据大屏幕上或电脑，同时在井下也可以通过观看智能定位手机上的分布示意图查看某一区域人员情况。一旦井下发生事故，可根据电脑或手机中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。
一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的定位手机发出警报或进行紧急通话。井下人员进入限制区域时经手机自身判断后进行报警，井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。在发生井下通信链路中断的情况下，通过定位手机实现脱机定位功能，并计算出最佳的逃生线路显示在手机地图上，帮助被困人员逃生。
3.实现“3G移动综合信息平台”应用
“3G移动综合信息平台”是利用3G（WCDMA）无线通信技术、物联网技术、智能手机等技术，研发的矿山综合信息化系统。
实现人员定位、环境监测、生产监控、能源管理、视频监控、移动OA、信息发布等的“统一管理、统一监控”，通过智能终端手机在线访问。
管理人员可随时随地对煤矿产、运、销等各环节进行实时监测，满足矿方对生产过程监控、指挥调度、环境、能源消耗数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化要求。
（作者单位：1.中国海洋大学；2.中国联合网络通信有限公司青岛市分公司）
一、背景情况
煤矿安全是国家重点监管领域，是我国长期致力于解决，但又难解决的一大难题。山东联通与山东能源新汶矿业集团（以下简称新矿集团）通力合作进行“智慧矿山”建设，基于WCDMA 3G移动通信技术、物联网技术、光纤网络等技术，通过长期研发，形成煤矿安全生产与管理新一代解决方案。
新矿集团列2011中国煤炭工业100强第15位、2010中国企业500强第172位、技术创新能力位列全国煤炭行业第9位。目前，新矿集团发展地域已扩展到省内8个地市、省外8个省区，拥有14个大型矿。2012年8月，调通华丰煤矿（新矿集团确定的试点煤矿）至省femto平台的两条100M电路后，经多方测试达到预期的使用条件。
二、技术方案
（一）需求概述
国家对煤矿生产安全具有明确的要求，其中井下通信与人员定位是六大系统中强制性要求，在正常煤矿生产与突发事件发生时发挥重大作用。但长期以来，受技术与管理的限制，没有找到一种从根本上解决问题的好方法。因此，成为煤矿生产安全管理中的一大课题，国内不少厂家、科研单位，包括运营商中联通的竞争对手也联合相关单位进行了一些尝试，比如在山东枣矿集团、济宁煤矿等，但效果不佳。其根本原因是采用的技术制式、煤矿井下应用的关键问题等，没有找到根本的、最为适用的解决方案，不适合煤矿井下的使用环境，从而不能很好地、精准地解决矿井安全的关键问题。
（二）实现方式
智慧矿山项目最为主要的井下应用：
1、在井下，井下通信使用专网 WCDMA 3G制式通信技术，实现语音通信与数据通信。
2、使用物联网技术，通过井下定位系统，即用专用智能终端与地标器的互动实现人员精确定位。
3、在井上，进入联通公网。
（三）网络架构
1. 3G通信系统
井上井下联合组网，集中管控，自成体系。新矿专网与联通公网通过Femto平台进行互联，满足上级煤矿生产安全要求与新矿集团客户实际需求。
2. 定位系统
井下人员定位系统是利用3G与Super-RFID无线射频技术，将原有定位设备经过安全技术处理移植于煤矿井下使用，实现人、车、物定位跟踪、井下调度、广播通信、环境和图像数据采集等专用功能业务，同时提供3G通讯接口，可并与井下其他管理系统实现对接，如煤矿安全监控系统、视频监控、通风系统、紧急避险等。
（四）功能架构
1.实现井下3G通信
通信网络部分与华为合作，采用其成熟的核心网系统，井下布放3G专网基站，在主干线路通过光纤进行传输，枝干部分可直接采用电话线或工业以太网线进行传输，通过此通信平台，井上管理部门可以根据需要直接拨打下井人员携带的定制终端（符合煤安标准、符合3防标准的井下专用3G手机），实现语音通话。手机可直接拨打给对应的管理部门进行语音通话，通过权限的设置井下工作的领导可以根据需要，对在井下进行作业的矿工进行语音通话。同时主系统具备煤矿井下调度所需要的强插、强拆、群呼、组呼等调度功能，与现有的有线调度通讯系统直连，组成完整的煤矿调度通讯系统。
2.实现井下人员定位
根据企业实际需要在井下区域和巷道中根据现场具体情况（比如井下主要巷道、交叉道口、必经之路等重要位置）放置一定数量的地标器和区域定位器。手机内的定位模块在任何时刻被任意地标器或区域定位器触发后，基站都可以接收到定位信号，并上传到信息工作站，以便井上人员可随时了解井下人员的状态。
管理者在井上可以根据大屏幕上或电脑，同时在井下也可以通过观看智能定位手机上的分布示意图查看某一区域人员情况。一旦井下发生事故，可根据电脑或手机中的人员定位分布信息马上查出事故地点的人员情况，以便帮助营救人员以准确快速的方式营救出被困人员。
一旦井下发生突发情况，井下人员可通过所携带的定位手机发出警报或进行紧急通话。井下人员进入限制区域时经手机自身判断后进行报警，井上监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。在发生井下通信链路中断的情况下，通过定位手机实现脱机定位功能，并计算出最佳的逃生线路显示在手机地图上，帮助被困人员逃生。
3.实现“3G移动综合信息平台”应用
“3G移动综合信息平台”是利用3G（WCDMA）无线通信技术、物联网技术、智能手机等技术，研发的矿山综合信息化系统。
实现人员定位、环境监测、生产监控、能源管理、视频监控、移动OA、信息发布等的“统一管理、统一监控”，通过智能终端手机在线访问。
管理人员可随时随地对煤矿产、运、销等各环节进行实时监测，满足矿方对生产过程监控、指挥调度、环境、能源消耗数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化要求。
（作者单位：1.中国海洋大学；2.中国联合网络通信有限公司青岛市分公司）