WIFI矿用无线通讯系统

一、 综述

针对矿区信息化建设需求，我公司根据多项技术对比论证结果，以及现场实地勘察，研制了基于统一标准的工业以太网结构的通讯系统。本系统以光纤有线网络为骨干，以无线网络为延伸，在井下设立若干基站，通过无线通信手段，从而实现生产调度管理及信息交流等功能。并为实现位置监测与管理、数字化视频监控以及各种井下传感器数据的统一采集与综合处理，提供了一个共用的平台，为实现语音、定位、视频、数据的多网合一，以及生产调度、应急救援、安全监控与督察提供了良好的应用基础。

1 目的

利用无线通讯手段，实现井下手机之间以及与地面各类终端，包括办公电话、手机、小灵通等之间的通信需求。在实现基本语音业务的同时，为视频、数据及其它可拓展业务提供可复用平台，极大提高工作效率，改善生产安全环境，真正的实现一次性投资多种应用同时实现。 2设计原则

根据煤矿的现场实际情况，对整个煤矿工业以太网络进行全面规划，总体设计以高新技术为主，本着“力求保证系统先进、实用、安全、可靠、经济、易扩展、易维护和高性价比”的原则。 2.1 先进性

充分考虑电子信息技术的突飞猛进发展趋势，采用国内外成熟的技术，起点要高，在技术上具有一定的超前性，保证通讯、调度、监控系统建立在同一个先进的网络化平台上，智能化程度高。 2.2 实用性

以实用为主，在工程设计和实现的过程中，始终要把使用单位的实际需求放在首位，做到灵活、好用。充分分析通讯、调度、视频监控系统的需求及使用环境情况，采用优质设备，满足安防要求，保证操作方便耐久实用。 2.3 扩展性

系统可集中管理、监控，分散控制，总体结构具有较强兼容性和可扩展性，

既便于系统的充实、完善、改进和提高，又便于设备的更新、换代。 2.4 经济性

系统优化设计，子系统具有标准化、模块化 ，在实现先进性和保证可靠性的前提下，达到较优的性能价格比； 二、系统特点及优势

本系统是专门针对煤炭行业矿区通信现状及固有特点而设计的一套完整的集成通讯、调度、监控一体化系统。该系统采用了当前国际流行的最先进的无线网络技术。基础网络架构采用了先进的WiFi技术并利用无线网络架构增强其实用性。该系统通信部分采用了先进的国际通信标准VoIP技术建设，代表了未来主流技术的发展方向；其使用的通信协议（SIP）具有很强的扩展能力，可适应系统未来扩展更多音频、数据、视频等的融合应用，比如在此技术体系下可以方便地实现视频监控、手机或者笔记本无线上网之需要。

系统可以实现与矿区固定电话网、公众移动通信网的汇接联网，实现了矿区移动用户、固定用户的统一调度和指挥。即实现所有有线、无线用户的调度功能，井下WiFi手机之间，井下WiFi手机与调度席位之间，井下WiFi手机与地面WiFi手机之间，井下WiFi手机与地面固定电话、小灵通、手机间均可实现双向通话，还能根据生产需要对无线用户及所带的固定用户混合组网、统一编号。

 避免重复投资，多业务共用平台（语音、视频、数据）；  系统业务承载能力强，无线带宽为108M，有线带宽为100M；  系统采用模块化设计，方便扩容，总容量不受限；

 拥有自身内部软交换功能，不受限于外网，节约交换机资源；  完备的组网能力：系统支持数字中继、模拟中继；自动电话网、人工台

和直达专线  全数字化、IP化。

 适用于井下通信环境，具备良好的噪音过滤功能；  可与地面通讯系统及公网互连互通；

 接口灵活，可满足多业务接入需要，如无线视频监控等；  具备超强的实用性及稳定性；  低维护成本，易于维护。

三、系统的技术规格

1：单模块容量：200线（扩展容量不限）

2：服务器操作系统：稳定的linux操作系统，具备强大处理能力 3：数据备份：支持主/备用热备份

4：传输介质：光缆（可利用即将搭建的井下光环路） 5：光缆传输距离：≤ 10km

6：手机和基站间的传输距离不小于300m，单个基站的覆盖距离不小于600m 7：单基站同时通话手机数：16部 8：基站间切换：无缝切换

9：备用电池的持续工作时间：2小时（设备电源可以给设备提供2小时的备用电源。设备断电后，电源内部的电池开始工作，可以继续给相应设备提供电源。）

10：手机：WIFI（Wireless Fidelity）手机，采用802.11a/b/g标准 11：手机待机时间：不小于3天 四、系统功能 1 语音通讯及管理：  手机基本功能：

✓ 支持手机与手机之间呼叫服务 ✓ 支持固定电话与手机之间的呼叫服务

✓ 支持内部语音通讯网络与PSTN网络的互通呼叫

✓ 具有语音提示、遗漏呼叫、短信息、来电显示、呼叫等待、噪音抑制处理 ✓ 能与调度电话进行绑定；有呼叫转移功能 ✓ 脱网通讯  PBX基本功能 ✓ 统一编号

✓ 外线直接拨入（DDI） ✓ 组呼、群呼 ✓ 调度插入、强拆  系统软件基本功能

✓ 限制呼出、限制呼入、设备实时监控等功能

✓ 通话记录软件可以记录历史通话记录，主、被叫号码、通话时间、通话内

容、通话地点、通话次数等查询功能  基站基本功能 ✓ 能脱网工作

✓ 较强的适应性，系统能够适应煤矿井下潮湿多尘的恶劣环境 ✓ 井下停电的情况下保证手机正常工作2小时  系统基本功能

✓ 能和市场上吩咐的终端产品兼容，并支持防爆终端 ✓ 提供丰富的中继接口

✓ 防雷击保护措施并能通过气象部分的检查 ✓ 不与国家3G频段冲突 ✓ 达到技术标准、规范要求 ✓ 售后服务好，能及时得到维护

五、系统框图及硬件 1系统连接示意框图

井上部分

井下部分 矿用隔爆兼本 质安全型电源 矿用本安无线基站 …… PBX 程控调度机 监控PC组 核心交换机 光端机 矿用隔爆兼本质安全型电源 矿用隔爆兼本质安全型电源 矿用隔爆兼本质安全型电源 矿用本安无线基站 矿用本安无线基站 矿用本安无线基站 矿用本安手机 矿用本安手机

第三章 系统主要设硬件备概要介绍

一、井上部分所需设备 PBX

PBX一侧连接传统PSTN中继（数字或模拟）和用户，一侧与IP网连接，通过与调度机配合，实现IP网与PSTN的互连互通，将IP网络与固定电话网络、移动网络完美结合，从而实现对于公网、专网有线、无线用户的综合指挥调度。同时利用媒体网关提供的FXS接口可以将处于不同局域网的调度台接入系统，以备局域网出现故障的时候，调度台仍然可以完成基本的通话功能。

根据系统不同容量的要求，可以选用不同类型的媒体网关与PSTN互通。在小容量系统里，可以选用FXO媒体网关，利用模拟中继线接入PSTN。在大容量系统里，可以利用E1中继网关，同时根据不同的现场情况可以选用ISDN PRI、一号信令或者七号信令接入。 核心交换机（复用）

井上的语音网关、监控管理计算机接入金桥煤矿现有的核心交换机。

二、井下所需使用设备  矿用本安型无线基站

特点：

1.矿用本安型无线基站是一款针对多种服务的高性能本安型无线基站，内置的两块双频无线模块和所提供的无线 AP 及 Bridge 应用模式，为无线应用提供了极大的灵活性。

1)同时支持802.11a/b/g ，支持 AP+AP 模式的同时工作，特别适合高密度用户环境的应用。

2)双频段的 AP 同时工作，可以同时支持各种不同类型的客户端 。 3)支持 AP+Bridge 模式的同时工作，可以通过无线中继、无线桥接扩大无线覆盖范围 。

2.安全可靠的无线接入本基站提供多种安全策略来保护无线网络：

1)支持基于密钥、证书或是 SIM 卡的多种 IEEE 802.1x 认证。 2)支持 64/128 位静态、动态的 WEP 加密。

3)提供了基于 MAC 地址的网络访问控制以防范来自于互联网客户之间的侵入攻击。

3.方便的远程系统管理

1)可以通过 Secure HTTP(HTTPS) 、 Telnet 和 SNMP 进行远程管理； 2)基于 HTTPs 的 Web 配置界面和基于SSHv2 的CLISH配置提供安全方便的远程管理 ；

3)支持远程的网络管理系统，如正诚科技的网管系统进行设备的远程集中管理 ；

性能参数： 1.电气参数 工作电压: DC12V 工作电流：≤700mA 2. 基站有线传输参数

a) 通信协议：标准TCP/IP通讯协议 b) 传输速率：10/100M自适应 c) 光纤接口数量：1对

d) 光发射功率：-3dBm～-15dBm e) 光接收灵敏度：≤-35dBm f) 与天线连接距离：≤1.5m 3. 基站无线传输参数 a) 天线阻抗：50Ω b) 通讯协议：IEEE802.11 g c) 工作信道：1～11信道 d) 工作频率：2400MHz～2483MHz e) 发射场强：-35dBm/m～-10dBm/m f) 接收灵敏度：≤-75dBm/m g) 调制方式：OFDM

h) 与手机通讯距离：≥150m  矿用隔爆兼本安型电源

矿用隔爆兼本质安全型电源适用于矿井下， 完全适用于含煤尘和瓦斯等爆炸性气体的环境中

1、输入电压：

AC 127V / 220V •50HZ，允许波动范围为75%～110%。 2、直流本安输出：

额定电压DC 12V，额定电流700mA； 最高开路电压12.6V； 过流保护整定值≤800mA；

周期与随即偏移峰峰值≤250mVp-p； 输出电压偏离≤5％； 源效应 ≤5％； 负载效应≤5％。 3、电池组参数：

最高开路电压 16.6V； 最大输出电流 5A； 标称容量 1600mAh。

在电池电量充足的情况下，满负荷（1A）放电时间不小于3小时。  矿用本安型WIFI手机

特点：本手机采用国际标准802.11b/g、SIP VOI、、STUN、RTP等协议；支持G.711/G.729编解码器（CODEC）、支持WiFi多媒体服务质量（QoS）机制、动态（DHCP）/静态（Static）IP地址分配等多种网络协议，，可以显示时间、电话记录等功能，结构紧凑、话音清晰细腻，接收灵敏度高，采用纯本安设计，高性能锂电池使用寿命长、待机时间长。

性能指标： 1. 工作电流和电压

a）手机工作电压：DC3.7V b）手机工作电流：≤ 450mA c）手机待机电流：≤ 250mA 2.手机无线通讯

a) 工作信道：1～11信道（根据无线基站的信道自动选择）； b) 无线工作频率：2400MHz～2483MHz c) 调制方式：OFDM

d) 发射场强： -35dBm/m～-10dBm/m e) 接收灵敏度： ≤-75dBm/m f) 与基站通讯距离：≥150m 三、应用条件 1环境条件

系统井下设备正常工作条件

a） 环境温度：0℃～40℃；

b）平均相对湿度：≤ 95﹪（+25℃）； c） 大气压力：80Kp～106Kp；

d）有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。 系统中用于机房、调度室的设备正常工作条件

a） 环境温度：15℃～30℃； b）相对湿度：40﹪～70﹪；

c） 温度变化率：小于10℃/h，且不得结露； d）大气压力：80Kp～106Kp；