试论800M集群系统无线数据传输业务在黑岱沟露天煤矿中的应用
摘 要：伴着遥控、遥测以及遥感等多种自动化科技技术逐渐向前发展，通信数据讯息的传送在经营生产过程中的应用范围日益普及，无线通信数据传输业务依靠其灵活的组网能力以及较高的移动能力拥有相当特殊的应用领域以及场景。该篇文章探索分析了鄂尔多斯神华准格尔能源公司黑岱沟露天煤矿800MHz集群体系里面还没有大规模研发以及运用的拨号连接与调度传输两个功能，用以全面促进无线通信数据传输技术在综合体系里的作用。
关键词：800MHz 集群系统 无线数据 露天煤矿
中图分类号：TN915.05 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0022-02
最近一段时间频繁发生在煤矿企业当中的重大以及特大安全生产意外事故，对于国家以及人民造成了严重的生命以及财产损失，政府部门以及煤矿企业因而同时把煤矿的安全生产工作的信息化上升到空前的高度上来。负责国家安全生产的监督部门已经把矿井下面的集群移动通信系统视作煤矿安全生产中三条生命线的其中之一，煤矿工人的实时无线数据、语音以及视频的通信要求日益迫切，矿井下生产的动态信息数据上报、矿井下工作人员所处的区域更新及实时下发地面通知等都表明了煤矿通信系统服务的重要性以及特殊性，所以建立无线移动集群通信体系是煤矿企业当务之急要做的工作。
1 黑岱沟露天煤矿简介
神华准格尔能源有限公司黑岱沟露天煤矿处于准格尔煤田中部，是中国“八五”计划和“九五”计划中重要建设工程鄂尔多斯准格尔工程一期工程铁路、电厂、煤矿三大主干工程之一，同时是国家自行建造设计和施工勘探的特大露天煤矿，煤田面积40多km2，其中境内能够开采的原煤储量达到15亿吨，煤层平均厚度28m多，属于特低磷、低硫、高挥发份、较高发热量以及高灰熔点的长焰煤，其中收到基的低位发热量大约为每千克4000～5600大卡，是化工和气化以及优质动力用煤，凭借低污染的优点闻名世界，并且获得了“绿色煤炭”等荣誉称号。黑岱沟露天煤矿最开始设计的生产能力为1200万t每年，20世纪90年代初期开始施工工建设，6年以后投入进行试生产，90年代末正式移交实施生产，21世纪以来通过进行二次扩产改造以后，目前已经达到预计的生产能力两千五百万吨每年，形成我国单坑产量当中最大型的露天煤矿。
黑岱沟露天煤矿引进摩托罗拉公司研发的800MHz集群移动通信系统为该煤矿的生产调度提供了很多的方便，该集群移动通信体系是美国摩托罗拉研发的专门用于调度的移动通信体系。该体系拥有很多功能，比如多级优先、组呼、私密电话以及紧急告警等。除了满足调度通信功能以外，该通信系统还可以根据控制系统中心的电话终端联接程控数字交换机，实现有线用户与无线用户二者的电话接续指令。在煤矿公司中，其把车辆调度、矿下作业调度以及生产调度等等全部的用户终端集中统一规划管理。
2 集群移动通信体系的特征、形式以及类型
所谓集群，意思指的是系统所拥有的所有能使用的信道均能够被体系的所有用户共享，即体系里的每个用户如果要打算跟系统之内的其他用户通话的时候，凡是系统拥有闲置的信道，他便能够在中央管理体系的控制下，运用闲置信道联络沟通，实施通话。因此，集群移动通信体系是很多用户比如群体、部门共享同一组无线信道，同时动态运用这部分信道的专用调度移动通讯系统。
2.1 集群移动通信体系的主要特征
集群系统攻克了往常调度网络的大部分缺点，因此，在比较短的时间里快速地得到发展，集群移动通信通信体系的重要特征如下：
（1）体系整体的统一维护、统一管理以及统一建设，提升了体系的服务以及运行质量，为用户提供了便利。
（2）具有较好的保密性，防码机以及窃听。
（3）每个通话组彼此互相保密以及独立，相互不干扰对方。
（4）功能实现共享，不管联网用户的通话组包含多少成员，都具有完整系统的服务功能。
（5）设施实现共享，所有用户仅需要购买设施便能够联网运行，并且不要自己重复建站。
（6）按需分配频率，极大增加了频率的使用率。
2.2 集群移动通信体系的形式
集群移动通信体系的频率实行统一管理的形式，它没有提前选定某一个用户，其实是在用户有通话的需求时，通过它的申请把一个信道或者一对频率分配给它，等到其完成通话以后，该对频率立即被释放掉，然后再把它分配到另外的用户运用。为了让按需分配形式里频率的使用率更高，集群移动通信体系的信道采取动态分配的手段，就是在进行通话的过程当中，每当使用一次PPT功能进行谈话的时候，便要更换一回信道，所以就促进数量有限的资源频率可以为更广大的用户提供服务，进一步增加了频率的使用效率。通过释放PPT功能键以后，保留信道的时间变长，集群移动通信体系能够分为以下三类方式：
（1）信息集群，当用户在放开PTT键以后，信道能够保留大约5.5～11 s之后释放。
（2）准传输集群，当用户在放开PTT键以后，信道可以保留大约0.6～7 s之后释放。
（3）传输集群，当用户在放开PTT键以后，信道可以迅速释放。
针对传输集群，因为信道没有保留时间，所以它的信道使用程度是最高的，然而用户进行通话时每当按一回PPT键全都必须再次重新申请才可以，由于中央控制器的工作量相对比较大，并且通话的连续性不是很好；针对信息集群，因为其信道拥有保留时间，所以信道利用效率相对比较，然而对方如果在信道的保留时间之内进行应答，便可以不需要再次申请信道，因而，由于中央控制器包含的工作量比较小，所以通话具有比较好的连续性。为实现信息集群以及传输集群二者兼顾的好处，美国摩托罗拉公司开创了准传输集群模式，同时在实际运用当中获得了全面的认可、接纳以及普及。
3 拨号连接
800MHz集群移动通信体系具备全双工的通话能力，因而它的用户也能够参照一般的办法进行拨号上网。通过专用接口以及路由，用户终端和集群的全双工车载台连接在一起，采取电话拨号手段和网络服务器进行联络，能够满足数据通讯的目标。该种形式比较适合应用在一部分投入较低的因特网络。由于这部分因特网通常要求可以和野外或者矿区里一部分不确定的点实施联络，沟通信息。比如一部分位于矿区边界区域的有线电话、处于移动状态的值班工作室没办法放置的办公地点等。
4 调度传输
4.1 集群调度
800 M集群移动通信体系和对讲机网比较：首先，800MHz集群设施功能完善，技术先进，能够构成涵盖整个公司的大调度网络，同时仅需要依据简易的功能键便能够变化通话组，运用快捷、方便；但是对讲机，仅可以构成由十来个用户组成的小规模调度网，相互干扰比较严重，变更频点较为繁琐，需要专业人员进行更改，通话组较少；其次，站在管理层面分析，800MHz集群体系具有管理终端，必须要求移动台入网，把身份码分配给它之后，才能够使用，这样有利于发挥管理功能比如查询、强制停机、限制话长以及收费等。但是对讲机在买完以后便能够利用，无法实施控制管理，非法用户比较多；而且800MHz集群体系不但可以单工调度，另外双工拨号能够进入有线电话网，使得调度网变成有线电话网中的一部分，相互补充，但是对讲机网缺乏该功能。而且，从保密性以及通话效果分析，由于对讲机频段比较拥挤，社会拥有量很大，所以语音质量比较差，严重受到干扰而且缺乏保密性；因为800MHz集群系统采取CDMA1X技术，所以无干扰、保密、话音好；通信距离方面，传统情况下，3W手机功率的对讲机中间最长通信长度小于3 km；但是800MHz的手机最长通讯长度大约是20 km，并且能够依据运用效果实施基站架设，保障信号覆盖。
4.2 数据传输
采取调度形式传输数据的端口是专门为单工车载台设计的，能够直接依据RS232接口和数据采集器或者终端连接。进行数据传输的双方务必配备该接口设施，然后安装对应的传输软件，才能够实施相关的数据传输。
4.2.1 无线路由
在该类别数据通信形式的结构当中，连接终端与单工车载台端口是种无线路由，使用的调制模式是调频MSK形式，而且能够经过自适应均衡办法对频率响应比较差、相位失真的信道施加自动校正，促进其和理想信道接近，确保远距离数据通讯的通讯质量。该无线路由除拥有CRC检验功能以外，还使用重传以及前向纠错编码相互混合的纠错形式，提升系统的可靠程度。因为噪音影响、各种干扰以及传输性质不理想，可能导致数据传输发生随机错误以及连续比特有限的偶然错误。所以，采取重传以及前向纠错编码结合到一起的混合纠错形式。数据发射端对数字信号进行编码并发送具有纠错性能的码，倘若在传输进程中发生的差错是该纠错码可以纠正的种类，接收端口对该类差错自行纠正，针对超越编码纠错能力的差错则采取重传的办法施加纠正，用以获取编码增益，降低数据传输的误码，提升系统整体的可靠性能。
4.2.2 通信软件
和无线路由配套的通信软件拥有电平指示、数据压缩、数话兼容、定时发送、CSMA规程、轮询、数据加密、来电记录、通播、组呼、选呼、对话、文件收发以及内存驻留等功能。通过采取共用数据库的形式，通信软件和其他应用软件端口实施数据交换。
4.3 实际应用
4.3.1 需求说明
黑岱沟露天煤矿通过使用800MHz集群无线网络进行数据传输。
（1）实时数据的传送：在各个站点所采集的数据传输到各自的调度室，各厂调度室又将各个站点采集的数据传送给矿总调度室，该室依靠收集进来的数据对业务实施及时的判断以及决策。
（2）相关文件的传递：该文件传输指的是矿调度和厂调度二者之间的有关文件传输，厂调度与厂调度之间不可实施数据传输。
（3）对话交谈广播数据：矿调度及厂调度之间的广播、谈话、交谈；800MHz集群调度系统是一类单工异频的通话形式，即主叫者在按下PTT键进行讲话时，其他同组组员全部可以收听到，一个组员完成讲话放开PTT以后，其他组员便能够按下自己的PTT接着讲话。组组之间依靠GID进行识别。经过动态分配信道以及集中控制给用户能够达到一对多的灵活插进通话、快速构建呼叫链路以及群组呼叫等功能与特点，所以可以理想实现指挥调度功能。
4.3.2 解决方法
整个数据传送系统分作3个部分完成：（1）低层站点所采集的数据发送出去（低层数据传输系统—SBDT）。SBDT从ACCESS库中读出最近的数据，主动上传给MIDT低层数据库并且由合作方来添加以及维护，SBDT仅仅读出最近两条记录传输出去。第一个SBDT必须在接收到MIDT特定编码的传输数据指令才能发送数据。MIDT传输的数据命令有各个站点SBDT编码信息，各站点的SBDT接收信号并且判断是否属于自身的编码，如果是，就找出下一个传输数据站点SBDT的编码，在上传数据时一起发送出去。MIDT接收到的最后一个SBDT传输的数据以后又开始传输命令，开始下一轮的数据传输；（2）中层厂运送数据、文件的传输与接收（中层数传系统—MIDT）。BIDT询问收取SBDT采集到的数据，并且写进ACCESS数据库和合作方进行数据交换。当SPDT询问到某一个MIDT，MIDT把没有上传的站点所采集的数据传输给SPDT；（3）矿调度的数据文件传送和接收（顶层数传系统—SPDT）。SPDT依次询问各个MIDT，收到MIDT传输过来的数据并且写进ACCESS数据库和合作方之间进行的数据交换；（4）MIDT和SPDT之间的文件、广播数据、对话的传输。SPDT所发送的文件、对话以及广播直接进行的，BIDT传送给SPDT的数据是被动发送的，需要等待SPDT排到自己后才可发送。
5 应用现状
黑岱沟露天煤矿800MHz集群移动通信系统目前已经投入使用将近3年，该期间集群通信系统达到了生产指挥调度的要求。然而仅仅停留在使用电话功能层面，忽视了其身为专用网络所具备的其他方面的传输服务功能。该集群体系还需要进一步地发挥应有的作用。
6 结语
集群移动通信系统是一类统一化管理、资源共用、专网共建，并且为用户提供良好服务的高效能、多用途非常先进可移动的指挥调度通讯系统，正是基于其指挥调度作用，在欧美和一些经济比较发达的国家，应用非常广泛。我国的集群通讯起步比较晚，但是发展极其快，伴随着我国经济社会建设的飞速发展，集群调度通讯系统必定能在军队、消防、武警、公安、政府部门、保险、金融、交通、企业与事业单位等各个方面，凸显着越来越重要的影响。
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