CN207560057U - 煤矿4g通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及煤矿通信技术领域，具体的讲涉及一种煤矿4G通信系统，包括井上部分和井下部分，所述井上部分包括两大子系统：4G核心网系统和煤炭矿山业务系统，所述井下部分包括光纤网及矿用以太网交换机、以及与光纤网及矿用以太网交换机连接的矿用本安型基站，所述矿用本安型基站电连接有矿用本安型4G手机；本实用新型通过矿用本安型4G手机连接矿用本安型基站，矿用本安型基站再将信息通过光纤网及矿用以太网交换机传输给4G核心网系统和煤炭矿山业务系统处理，最终显示全面覆盖，同时整个生产过程实施可视化监控，在中控室内就能看到整个矿山的生产运营情况，保证整个生产安全有序的进行，在危机情况疏导过程中做到指挥有据。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿通信技术领域，具体的讲涉及一种煤矿4G通信系统。
背景技术
煤炭是我国最主要的能源，但煤矿的安全生产形势却不容乐观，煤矿安全事故频发，不仅造成巨大的经济损失，而且造成了极其恶劣的社会影响。煤矿井下通信与监控技术，特别是移动通信与监控技术的落后是事故频发的重要原因之一。
在煤矿矿井的生产过程中，分布在不同区域的作业人员通常需要随时保持通信，以将本区域的当前情况包括生产进度情况、设备异常情况等进行沟通。而通常情况下，矿井移动通信的主要形式有动力载波通信、漏泄无线通信、中频无线通信、感应通信、小灵通通信、基于WiFi技术的通信等，这几种井下移动通信系统存在的问题较多，抗干扰性能很差，背影噪声大，无法实现井下巷道的全缝覆盖，且系统对使用环境的适应性很差，另外，由于没有采用地面广泛使用的主流移动通信技术，无法保证系统对井下的实时监控。
实用新型内容
因此本实用新型提出煤矿4G通信系统，能够满足井上井下随时通信的需要，同时能够对井下的实时监控。
本实用新型的技术方案是这样实现的：煤矿4G通信系统，包括井上部分和井下部分，所述井上部分包括两大子系统：4G核心网系统和煤炭矿山业务系统，所述4G核心网系统与煤炭矿山业务系统电连接，所述井下部分包括光纤网及矿用以太网交换机、以及与光纤网及矿用以太网交换机连接的矿用本安型基站，所述4G核心网系统和煤炭矿山业务系统分别与所述光纤网及矿用以太网交换机电连接，所述矿用本安型基站信号连接有矿用本安型4G手机。
进一步地，所述4G核心网系统包括4G分组核心网EPC和一体化网管模块，所述4G分组核心网EPC主要负责合法终端鉴权，业务连接的建立与释放，业务QoS保障，移动业务连续性切换；一体化网管模块主要负责4G核心网、基站、CPE等网络和重要的终端设备的实时远程管理与维护；还包括负责与原有异通信系统的互联互通网关。
进一步地，所述4G分组核心网EPC采用全IP化、模块化设计架构，实现行业数字化、信息化和智能化，确保推进网络、数据、语音、业务生产运营融合的关键控制。
进一步地，所述煤炭矿山业务系统包括实现生产及救援的可视化集群指挥调度功能的多媒体集群调度模块和实现井下环境与生产状态的实时视频监控的无线视频监控模块。
进一步地，所述多媒体集群调度模块具有完全开放的接口，可以根据行业用户的业务需求进行多屏显示的定制化开发，实现相关部门与现场人员语音、视频、数据的双向可视化交互，实现高效远程决策、实时调度和应急处置，轻松完成各种语音、视频调度。
进一步地，所述无线视频监控模块的监控前端为网络摄像机，网络通信采用统一的4G无线通信系统，监控中心主要由监控服务器、监控客户终端组成。
进一步地，所述矿用本安型4G手机为工业级三防4G多媒体移动手持终端，支持集群对讲、视频回传、GPS定位和数据作业。
进一步地，所述光纤网及矿用以太网交换机与矿用本安型基站之间设置有矿用本安型信号转换器。
进一步地，所述光纤网及矿用以太网交换机的承载能力为100M/1000M快速以太网，组成光纤自愈环网。
进一步地，所述矿用本安型基站还连接有矿用4G本安CPE，所述矿用4G本安CPE信号连接有矿用本安wifi手机。
通过上述公开内容，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过光纤网及矿用以太网交换机将井上设备和井下设备紧密连接，井上能够实时地对其井下进行监控管理，通过矿用本安型4G手机连接矿用本安型基站，矿用本安型基站再将信息通过光纤网及矿用以太网交换机传输给4G核心网系统和煤炭矿山业务系统处理，最终显示全面覆盖，同时整个生产过程实施可视化监控，在中控室内就能看到整个矿山的生产运营情况，保证整个生产安全有序的进行，在危机情况疏导过程中做到指挥有据；适合煤矿产业生产的推广发展。
附图说明
图1为本实用新型煤矿4G通信系统实施例的结构框图。
附图标记如下：
4G核心网系统1、4G分组核心网EPC11、一体化网管模块12、互联互通网关13、煤炭矿山业务系统2、多媒体集群调度模块21、无线视频监控模块22、光纤网及矿用以太网交换机3、矿用本安型信号转换器31、矿用本安型基站4、矿用本安型4G手机41、矿用4G本安CPE42、矿用本安wifi手机43。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供一种煤矿4G通信系统。
参照图1，煤矿4G通信系统，包括井上部分和井下部分，井上部分包括两大子系统：4G 核心网系统1和煤炭矿山业务系统2，4G核心网系统1与煤炭矿山业务系统2电连接，4G核心网系统1包括4G分组核心网EPC11和一体化网管模块12，其中4G分组核心网EPC11主要负责合法终端鉴权，业务连接的建立与释放，业务QoS保障，移动业务连续性切换；一体化网管模块12主要负责4G核心网、基站、CPE等网络和重要的终端设备的实时远程管理与维护。还包括负责与原有异通信系统的互联互通网关13。
其中，4G分组核心网EPC11架构先进，采用全IP化、模块化设计架构，确保功能扩展的灵活性；高可靠：高达五个9的高可靠性保证系统不间断业务，提供多种内置安全控制策略，保障系统在受到外部攻击时也能够正常运行；高性能：可支持10000个在线用户，上下行数据吞吐率可高达到2Gbps；标准化：支持3GPP R9标准S1接口与基站eNodeB连接、SGi 接口与外部网络连接；易维护：与基站共网管平台，提供多种手段对系统当前运行情况进行记录和反馈，例如性能统计、失败观察、告警等手段。当系统出现异常情况下，能够快速、方便的完成故障的分析和定位。同时EPC针对专网行业特点进行了优化配置，有利于行业专网客户通过简单的配置完成对设备的维护和管理；易部署：EPC基于通用服务器架构，可方便部署在19”标准机架中，有利于在现有条件下快速部署，其安装、拆卸和挪移均非常便利。
本实施例中，煤炭矿山业务系统2包括多媒体集群调度模块21和无线视频监控模块22, 其中，多媒体集群调度模块21：完成语音单/群呼，单/群呼等功能，实现生产及救援的可视化集群指挥调度功能；无线视频监控系统22：完成固定或移动摄头视频的回传，实现井下环境与生产状态的实时视频监控。
在本实施例中，多媒体集群调度模块21是一套全IP构架的通信平台，集视频调度、集群对讲、语音调度、GIS调度、多级管理于一体的多媒体综合指挥调度平台，最终体现给指挥人员的就是通过一套平台实现对现有各种语音、视频的通信终端进行集中监控和调度。
在本实施例中，多媒体集群调度模块21具有完全开放的接口，可以根据行业用户的业务需求进行多屏显示的定制化开发，实现相关部门与现场人员语音、视频、数据的双向可视化交互，实现高效远程决策、实时调度和应急处置，轻松完成各种语音、视频调度。
在本实施例中，无线视频监控模块22的监控前端为网络摄像机，网络通信采用统一的 4G无线通信系统，监控中心主要由监控服务器、监控客户终端组成。
其中，无线视频监控模块22对整个生产过程实施可视化监控，在中控室内就能看到整个矿山的生产运营情况，保证整个生产安全有序的进行，在危机情况疏导过程中做到指挥有据，保留一定时间的视频资料，可以追溯历史视频，进而发现问题，既对复杂的井下情况提供监控，也对井上情况监控，对异动情况自动报警；还可对每路视频的亮度、对比度、饱和度和色调进行设置。
在本实施例中，井下部分包括光纤网及矿用以太网交换机3、以及与光纤网及矿用以太网交换机3连接的矿用本安型基站4，4G核心网系统1和煤炭矿山业务系统2分别与光纤网及矿用以太网交换机3电连接，矿用本安型基站4信号连接有矿用本安型4G手机41。
其中，矿用本安型基站4灵活组网全面覆盖、灵活的上下行业务配比、全IP传输扁平化网络架构、支持100Mbps高速率业务、支持10ms低业务时延、支持视频、语音、高速数据等移动多媒体业务无缝切换、采用USIM卡双向鉴权机制，EPS四元组鉴权。
本实施例中，矿用本安型4G手机41为工业级三防4G多媒体移动手持终端，支持集群对讲、视频回传、GPS定位和数据作业功能，满足了煤炭矿山行业用户对通信终端的要求。
本实施例中，光纤网及矿用以太网交换机3与矿用本安型基站4之间设置有矿用本安型信号转换器31，矿用本安型信号转换器31是一款通用的物联网关设备，其支持多种信息采集和传输方式，上行为用户提供安全，高速，稳定可靠的4G骨干无线网络连接和路由功能，下行方向可以提供无线局域网WIFI，以太网口RJ45接口，RS232/RS485通信串口，也可以接入Zigbee等接入方式，可以灵活适应工业物联现场的复杂要求。
矿用本安型信号转换器31：“多合一”终端，功能强大、广泛的接入能力，支持Internet/intranet/4G LTE/WIFI/RS232/RS485/ZIGBEE等多种通讯方式，并且可以灵活切换，针对不同的场景，选取不同的解决方案，丰富的接口能力满足绝大多数行业应用；远程管理功能：可实现对整体物联网设备的统一管理。首先对网关进行管理包括注册管理、权限管理、状态监管等，同时实现对子网内的节点的管理，比如：远程实现唤醒、控制、诊断、升级和维护等功能；工业级设计：采用高性能工业高性能32位处理器，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗；采用宽温设计，耐受高温、低寒，确保可靠工作；支持宽电源输入；丰富的业务特性：采用高性能CPU，支持大容量存储，可以作为物联网系统的中间件，根据用户业务流程，内嵌本地定制化的业务流程逻辑和控制流程，极大方便接入上层平台的业务系统,支持局域网WIFI功能(802.11 b/g/n)，支持广域网4G无线网络功能，同时系统加载了广域网通信VPN隧道、WIFI局域网传输的安全认证等安全功能，实现无线局域网和广域网的无缝连接，为用户提供高速、安全、可靠的路由及数据传输功能。
本实施例中，光纤网及矿用以太网交换机3提供100M/1000M快速以太网的能力，可以组成光纤自愈环网，系统在出现故障时环网冗余倒换时间小于300ms，提高了系统可靠性。本产品是井下建立宽带综合业务数字网的重要组成设备，可以通过网管软件进行网管管理，实现WLAN配置及端口流量等设置功能。
本实施例中，矿用本安型基站4还连接有矿用4G本安CPE42，矿用4G本安CPE42信号连接有矿用本安wifi手机43，这样能够进一步保障井下信号的全面覆盖。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.煤矿4G通信系统，包括井上部分和井下部分，其特征在于：所述井上部分包括两大子系统：4G核心网系统(1)和煤炭矿山业务系统(2)，所述4G核心网系统(1)与煤炭矿山业务系统(2)电连接，所述井下部分包括光纤网及矿用以太网交换机(3)、以及与光纤网及矿用以太网交换机(3)连接的矿用本安型基站(4)，所述4G核心网系统(1)和煤炭矿山业务系统(2)分别与所述光纤网及矿用以太网交换机(3)电连接，所述矿用本安型基站(4)信号连接有矿用本安型4G手机(41)。
2.根据权利要求1所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述4G核心网系统(1)包括4G分组核心网EPC(11)和一体化网管模块(12)，还包括负责与原有异通信系统的互联互通网关(13)。
3.根据权利要求2所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述4G分组核心网EPC(11)采用全IP化、模块化设计架构，实现行业数字化、信息化和智能化，确保推进网络、数据、语音、业务生产运营融合的关键控制。
4.根据权利要求1所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述煤炭矿山业务系统(2)包括多媒体集群调度模块(21)和无线视频监控模块(22)。
5.根据权利要求4所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述多媒体集群调度模块(21)具有完全开放的接口，根据行业用户的业务需求进行多屏显示的定制化开发，实现相关部门与现场人员语音、视频、数据的双向可视化交互，实现高效远程决策、实时调度和应急处置。
6.根据权利要求4所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述无线视频监控模块(22)的监控前端为网络摄像机，网络通信采用统一的4G无线通信系统，监控中心主要由监控服务器、监控客户终端组成。
7.根据权利要求1所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述矿用本安型4G手机(41)为工业级三防4G多媒体移动手持终端，支持集群对讲、视频回传、GPS定位和数据作业。
8.根据权利要求1所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述光纤网及矿用以太网交换机(3)与矿用本安型基站(4)之间设置有矿用本安型信号转换器(31)。
9.根据权利要求1所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述光纤网及矿用以太网交换机(3)的承载能力为100M/1000M快速以太网，组成光纤自愈环网。
10.根据权利要求1所述的煤矿4G通信系统，其特征在于：所述矿用本安型基站(4)还连接有矿用4G本安CPE(42)，所述矿用4G本安CPE(42)信号连接有矿用本安wifi手机(43)。
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| WO2023216655A1 (zh) * | 2022-05-12 | 2023-11-16 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 矿用移动通信系统及方法 |
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