CN212671858U - 矿用5g无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用5G无线通信系统，包括地面设备和井下设备；地面设备为地面网络机柜，其包括核心网；井下设备包括若干矿用隔爆兼本安型基站接入器、若干5G无线基站和移动终端；所述若干矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接形成井下万兆光纤传输环网，矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接各个5G无线基站，所述5G无线基站作为移动通信射频单元，通过定向天线与井下使用的移动终端进行语音信息、数据交互功能。本实用新型技术结合5G技术的特点，可在煤矿建立覆盖范围广、通讯联络方便、承载无线数据大带宽、低时延、高可靠的矿用5G无线通信系统。

Description

矿用5G无线通信系统

技术领域

本实用新型涉及一种通信系统，尤其是一种矿用5G无线通信系统。

背景技术

2017年国家发改委发布《安全生产“十三五”规划》，要求在矿山领域实施”机械化换人、自动化减人”推广应用工业机器人、智能装备等，减少危险岗位人员数量和人员操作。全面提升矿山行业生产技术水平，推动转型升级，充分利用现代通信、传感、信息与通讯技术，实现矿山生产过程的自动检测、智能监测、智能控制与智慧调度，有效提高矿山资源综合回收利用率、劳动生产率和经济效益收益率。国家政策大力支持智慧化矿山发展。

随着5G的发展,4G数字化矿山时代也迈入了5G智能化矿山时代。5G 成为了建设智慧矿井的基础。在5G技术的推动下，智慧化矿山趋于井下无人化、智能化、远程控制化，使煤矿井下生产更加的安全。在通信联络、调度通信以及安全救援方面还是基于固定电话机的通讯方式，随着煤矿的不断发展，4G无线通信已经应用的非常成熟，使用4G VOLTE技术解决矿山井下高清语音通话的需求已经得到广大客户的任何和好评，但是仍然无法满足后期数字化矿山建设对数据信息高大带宽、高速率、低延时的需求。相对于4G技术，5G将以一种全新的网络架构，提供峰值1Gbps 以上的带宽、毫秒级时延和超高密度连接，实现网络性能新的跃升，开启万物互联、带来无限遐想的新时代。结合5G技术的特点，煤矿建立覆盖范围广、通讯联络方便、承载无线数据带宽高、时延低的矿用5G的无线系统显得十分必要。

实用新型内容

为了实现将5G技术的基站布置在矿山这一特殊环境下，满足防爆兼本安的要求。本实用新型提供一种矿用隔爆兼本安型5G基站接入器，用来满足上述需求。技术方案如下：一种矿用5G无线通信系统，其特征在于：包括地面设备和井下设备；本系统的地面设备为地面网络机柜，包括核心网、网管、调度服务器和交换机；所述井下设备为井下覆盖网，包括矿用隔爆兼本安型基站接入器、矿用隔爆兼本安型5G无线基站、矿用阻燃光缆及矿用本安型移动终端。

进一步，井下设备包括若干矿用隔爆兼本安型基站接入器、若干5G 无线基站和移动终端；所述若干矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接形成井下万兆光纤传输环网，矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接各个5G无线基站，所述5G无线基站作为移动通信交换中心，通过定向天线与井下使用的移动终端进行语音信息传递。

进一步，所述5G无线通信系统还具有数据转换模块，所述数据转换模块将5G无线基站的语音数据进行调制和解调，汇聚到BBU基站控制器，再经过核心网的交换，连接到移动终端。

进一步，所述移动终端为矿用本安型手机，5G无线基站与本安型手机之间通过无线信道传输语音信息，所述无线信道为定向天线传输方式。

进一步，所述无线通信系统与其它通信系统之间通过核心网相连，实现系统之间的互联互通，并通过操作维护系统对整个通信网络进行管理和监控。

进一步，所述井下万兆光纤传输环网包括主节点和若干从节点，主节点以其自身的时间作为同步时间基准，从节点与主节点的时间同步；各个节点依次相连形成光纤传输环网，各个节点都包括基站接入器，基站接入器连接5G无线基站。

进一步，每个基站可配置4个定向天线，扩大井下无线信号覆盖范围。

进一步，所述主节点的矿用隔爆兼本安型基站接入器和基站与地面上的交换机采用矿用阻燃光缆连接，实现地面网络机柜与井下覆盖网的连通。

进一步，所述移动终端包括矿用本安型智能手机和无线摄像机。

进一步，所述5G无线基站中的5G用于无线语音通讯和智能手机的数据传输，所述5G无线基站中的CPE用于无线摄像机的接入和数据传输；所述5G无线基站附近的摄像机可就近通过CPE直接接入基站。

本实用新型技术的有益效果为：

1.使用最新的5G通信技术，使矿井下信息交流更快速。

2.矿用无线通信系统(5G)集成度、安全性更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型矿用5G无线通信系统的系统架构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

根据本实用新型的矿用5G无线通信系统，包括地面设备和井下设备；本系统的地面设备为地面网络机柜，具体包括核心网、网管、调度服务器、地面光网接入器(交换机)等设备、井下设备为井下覆盖网，具体包括矿用隔爆兼本安型基站接入器、矿用隔爆兼本安型5G无线基站、矿用阻燃光缆及矿用本安型手机等组成。

如图1所示，矿用5G无线通信系统的所述地面设备包括交换机和核心网(其他设备省略)；井下设备包括若干矿用隔爆兼本安型基站接入器、若干5G无线基站和移动终端；所述若干矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接形成井下万兆光纤传输环网，矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接各个5G无线基站，所述5G无线基站作为移动通信射频单元，通过定向天线与井下使用的移动终端进行语音信息、数据等交互功能。

所述5G无线通信系统还具有数据转换模块，所述数据转换模块将5G 无线基站的语音数据进行调制和解调，汇聚到BBU基站控制器，再经过核心网的交换，连接到移动终端。

所述移动终端为矿用本安型手机，5G无线基站与本安手机之间通过无线信道传输语音信息，所述无线信道为定向天线传输方式。

所述无线通信系统与其它通信系统之间通过核心网相连，实现系统之间的互联互通，并通过操作维护系统对整个通信网络进行管理和监控。

所述井下万兆光纤传输环网包括主节点和若干从节点，主节点以其自身的时间作为同步时间基准，从节点与主节点的时间同步。各个节点依次相连形成光纤传输环网，各个节点都包括基站接入器，基站接入器连接 5G无线基站，每个基站可配置4个定向天线，扩大井下无线信号覆盖范围。5G无线基站自身具有万兆工业环网光纤传输模块，基站之间可以组成光纤环网系统，其中任何两台基站之间的光纤断路，或是出现故障，信号同样可以从另一个通路达到链路中的所有接入器，不会因为光纤的断路导致整个网络的瘫痪。环网上的5G无线基站还可以呈放射状连接其他5G 无线基站，根据井下结构具体进行规划和设计各5G无线基站的位置，使得整个无线通信系统能够覆盖到井下的各个角落。

所述主节点的矿用隔爆兼本安型基站接入器和基站与地面上的交换机采用矿用阻燃光缆连接，实现地面网络机柜与井下覆盖网的连通。

矿用无线通信系统设备采用无线通信的方式，矿用无线基站为移动通信射频单元，与移动电话终端之间进行语音信息传递，数据转换模块将无线基站的语音数据进行调制和解调，汇聚到BBU基站控制器，再经过CN (核心网)的交换，连接到受话用户的移动电话上或固定电话上，实现煤矿行业的安全生产和信息交流。

基站与本安手机之间通过无线信道来传输语音信息。无线通信系统与其他通信系统如PSTN固定电话网之间，通过核心网相连，实现系统之间的互连互通，操作维护系统对整个通信网络进行管理和监控。

所述移动终端可包括矿用本安型智能手机和无线摄像机，所述5G无线基站中的5G用于无线语音通讯和智能手机的数据传输，所述5G无线基站中的CPE用于无线摄像机的接入和数据传输；所述5G无线基站附近的摄像机可就近通过CPE直接接入基站。

本系统选择带宽最高的5G覆盖，充分考虑井下生产工作环境，信号覆盖好，通话质量好，抗干扰性强，可同时完成5G和CPE信号的远距离覆盖，具有业务丰富、高安全性、高可靠性、技术先进、扩展能力强等特点，依托地面和井下环网，可以增加广播、无线摄像机、有线摄像机来实现对视一体化调度、广播视频联动调度、能够满足矿井多系统融合需求。

1.本实用新型矿用5G无线通信系统的型号和参数：

防爆型式：由本质安全型和隔爆兼本安型组成。

系统中各设备的防爆型式及防爆性能必须符合GB3836.1-2010、 GB3836.2-2010、GB3836.4-2010中的有关规定，关联设备应取得防爆关联审查检验合格报告。

系统中各产品的性能指标由各产品的产品标准具体规定。

2.环境条件

KT165(5G)矿用无线通信系统安装于机房、调度室的设备，应在下列条件下正常工作

a)环境温度：15℃～35℃；

b)相对湿度：45％～75％；

c)大气压力：86kPa～106kPa；

d)温度变化率：小于10℃/h，且不得结露。

e)GB/T 2887规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。

3.KT165(5G)矿用无线通信系统井下设备应在下列条件下可靠工作

a)温度：0℃～40℃；

b)相对湿度：≤95％(+25℃)；

c)大气压力：80kPa～106kPa；

d)允许在有瓦斯、煤尘的矿井中使用；

e)无显著振动和冲击的场合、无破坏绝缘的腐蚀性气体。

f)无强电磁场或对无线电部分无电磁屏蔽的环境中。

4.供电电源

4.1地面设备交流电源

a)额定电压：AC220V，允许偏差－10％～+10％；

b)谐波：不大于5％；

c)频率：50Hz，允许偏差±5％；

4.2井下设备交流电源

a)额定电压：AC660V，允许偏差：－25％～+10％；

b)谐波：不大于10％；

c)频率：50Hz，允许偏差±5％。

5.KT165(5G)系统主要功能

系统具有基站与手机、手机与手机无线通信功能。

系统具有基站通过与UWB标识卡之间的双向通信实现定位功能。

系统具有基站与光纤模块双向通信功能。

系统具有基站与交换机转换双向通信功能

系统具有备用电源，具有备用电池过放电告警及过充过放保护功能，备用电源应能保证系统连续监测时间不小于2小时。

6.系统主要参数

主要技术指标

6.1系统容量

a)系统能容纳基站接入器：96台。

b)每台基站接入器可配置8台基站。

c)每台基站下每小区可同时通话的手机用户数：192个，不少于20 个信号转换模块。

6.2最大传输距离

系统服务器和网络交换机之间最大传输距离：100m

矿用隔爆兼本安型基站接入器和网络交换机之间最大传输距离： 10Km

矿用隔爆兼本安型基站接入器和矿用隔爆兼本安型基站接入器之间最大传输距离：10Km

矿用隔爆兼本安型基站接入器和矿用隔爆兼本安型基站之间最大传输距离：10Km

矿用隔爆兼本安型基站和手机、交换机转换模块之间最大传输距离： 500m

6.3并发识别数量

手机在无线基站下每小区可同时通话的手机用户数：192个。

信号转换模块在无线基站下同时使用数量不小于20部。

6.4传输性能

基站接入器与基站接入器之间有线通信

传输方式：TCP/IP以太网、单模/多模光纤模块；

发射功率：–14dBm～0dBm；

接收灵敏度：≤-20dBm；

传输速率：1000Mbps/10Gbps；

传输距离不小于10km

6.5基站与基站接入器之间有线通信

传输方式：TCP/IP以太网单模/多模光纤模块；

发射功率：–14dBm～0dBm；

接收灵敏度：≤-20dBm；

传输速率：1000Mbps/10Gbps；

最大传输距离：10km。

6.7基站接入器与网络交换机之间有线通信

传输方式：TCP/IP以太网、单模/多模光纤模块；

发射功率：-14dBm～0dBm；

接收灵敏度：≤-20dBm；

传输速率：1000Mbps//10Gbps；

最大传输距离：10km

6.8基站与手机之间无线通信

工作频率：800MHz-4900MHz；

发射功率：≤30dBm；

接收灵敏度：≤-105dBm；

最大通讯距离：0～500m(无遮挡)；

6.9基站与标识卡无线通信

通信方式：UWB；

工作频段：3400-4300MHz；

发射功率：≤30dBm；

接收灵敏度：≤-95dBm；

传输距离：0～500m(无遮挡)

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种矿用5G无线通信系统，其特征在于：包括地面设备和井下设备；地面设备为地面网络机柜，其包括核心网；

井下设备包括若干矿用隔爆兼本安型基站接入器、若干5G无线基站和移动终端；所述若干矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接形成井下万兆光纤传输环网，矿用隔爆兼本安型基站接入器通过矿用阻燃光缆连接各个5G无线基站，所述5G无线基站作为移动通信射频单元，通过定向天线与井下使用的移动终端进行语音信息、数据交互功能。

2.根据权利要求1所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，所述5G无线通信系统还具有数据转换模块，所述数据转换模块将5G无线基站的语音数据进行调制和解调，汇聚到BBU基站控制器，再经过所述核心网的交换，连接到移动终端。

3.根据权利要求1所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，所述移动终端为矿用本安型手机，5G无线基站与本安型手机之间通过无线信道传输语音信息，所述无线信道为定向天线传输方式。

4.根据权利要求1所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，所述井下万兆光纤传输环网包括主节点和若干从节点，主节点以其自身的时间作为同步时间基准，从节点与主节点的时间同步；各个节点依次相连形成光纤传输环网，各个节点都包括基站接入器，基站接入器连接5G无线基站。

5.根据权利要求4所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，每个基站可配置4个定向天线，扩大井下无线信号覆盖范围。

6.根据权利要求4所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，所述主节点的矿用隔爆兼本安型基站接入器和基站与地面上的交换机采用矿用阻燃光缆连接，实现地面网络机柜与井下覆盖网的连通。

7.根据权利要求1所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，所述移动终端包括矿用本安型智能手机和无线摄像机。

8.根据权利要求7所述的矿用5G无线通信系统，其特征在于，所述5G无线基站中的5G用于无线语音通讯和智能手机的数据传输，所述5G无线基站中的CPE用于无线摄像机的接入和数据传输；所述5G无线基站附近的摄像机可就近通过CPE直接接入基站。

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