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900MHz无中心通信系统在隧道矿井应用的优势

sen19810908

2014-3-20 09:28:59 3477

0 一、前言近来我国煤矿事故有攀升趋势，矿井安全生产通信问题已引起国家和社会的关注。由于隧道矿井无线通信存在着空间受限、地型复杂、传播条件恶劣等不利条件，多年来，一直未得到很好的解决。虽然有人提出采用泄漏电缆中继式无线通信系统，但工程造价昂贵，长期使用泄漏孔会堵塞，难以推广应用。那么什么样的通信系统适用于隧道矿井通信？为此，我们收集了大量资料进行分析，各说不一，有说低频率适用于隧道矿井通信，有说高频率适用于隧道矿井通信。９００ＭＨｚ无中心通信系统是否适用于隧道矿井通信？为了证实这一点，２００６年７月１４日三威公司与唐山市特威电子在唐山地区遵化市铁矿井下做了实地实验对比，进一步证明了许多年前无锡无线电厂于兵写的文章提到的“在地下坑道、工事、隧道中，９００ＭＨｚ无中心电台作为固定和移动通信工具是１５０ＭＨｚ、４７０ＭＨｚ电台所不能代替的。”结论是正确的，这一结论也与ＩＴＵ－ＲＲｅｐ．９０２技术报告是一致的，即陆地移动频带，在隧道中的传播是以波导方式传播，频率越高，通信距离越远。二、矿井通信实验试验地点：唐山地区遵化市铁矿井下　参加单位：深圳市三威电子有限公司、唐山市特威电子有限公司试验时间：２００６年７月１４日图１铁矿井下隧道分布图试验环境如图１所示：该矿井是一个品质优良的铁矿石的开采井。共有：措施井、副井、斜井及风井等出入口，进入地下－６０米。整个矿井直线距离２８００米。但中间分岔口很多，真正直线（指井下无拐弯）的长度最长的也不过５００－６００米。井下地面有积水，墙体粗糙，全为岩石。过道宽仅４米左右，最高处的高度约３米。同时容纳两条小铁轨矿车通过，余下的空间很小。（见图２）图２铁矿井下隧道实况试验设备：１、９００ＭＨｚ无中心对讲机Ｖ９（３Ｗ、电压７．２Ｖ）　　２、９００ＭＨｚ无中心转发台（８Ｗ、电压１３．５Ｖ、采用４根０．９米定向天线）　　３、４００ＭＨｚ常规对讲机（５Ｗ、ＭＯＴＯＲＯＬＡ）试验情况：１、单机通信对比实验　　两人各持一部９００ＭＨｚ对讲机Ｖ９和４００ＭＨｚ常规对讲机，同时在井下背向行走。４００ＭＨｚ常规对讲机在两人相距５０－６０米处，语音就不清楚。到两人相距８０米时，无法通讯。最远不过１００米。而９００ＭＨｚ对讲机Ｖ９两人一直走到直线尽头（距离约５００－６００米）仍语音清楚，当一人转进一个弯（约４５度）语音仍然清晰。当转进第二个弯（约３０度）时，往前２、３米后。语音突然没有。２、９００ＭＨｚ无中心转发台在井下通信试验９００ＭＨｚ转发台架设位置见图１。９００ＭＨｚ转发台（功率为８Ｗ）有两个接收机：一主、一从。接收主台Ａ与从台Ｂ相距４０米左右。两个接收机各用一个功分器分出两个端口，分别接两根定向天线（即一套转发台共接了四根定向天线）。主台Ａ的天线指向南分支和风井方向，从台Ｂ的天线指向北分支和副井方向。测试距离：从副井井底沿直线到转发台有约４００－５００米，从转发台继续直线向前，大约３００米，向西４５度拐弯，语音清晰，再拐一个３０度弯，仍然语音清晰，拐第三个弯（约３０度）后，继续向前２００－３００米（风井地下变电站处）语音才断断续续，不清晰。这种情况，通信总长度在１１００米以上（三个弯的长度加起来超过１００米）。一人仍站在风井地下变电站处，另一个人从转发台另一侧走进北分支拐弯（约１３５度），前进１００米后，没有信号，不能通信。其他说明：在测试中，转发台天线的架设和位置，对通讯有较大影响。当天线架设距在矿井粗糙的墙壁约一米处时，通讯距离则只能到达第三个弯之后约２０－３０米。（转发台另一端无大影响，主要是因为那一端是直线。）只有当天线架设在矿井中间时，才能与风井发电站清晰通话。结论：从以上实验测试可以得到如下结论：在隧道矿井通信中，９００ＭＨｚ无中心通信系统对讲机明显优于４００ＭＨｚ常规对讲机，通信距离是其１０倍以上。三、人防工事、隧道通信实验为弄清楚高频、甚高频电台在地下坑道、工事、隧道中应用的可能性，我们在地下商场、人防工事、隧道进行了一系列试验。例如在无锡市人防部门协助下，我们在某地段圆拱形人防工事内（工事拱顶离地面高约２米）用１５０ＭＨｚ、４７０ＭＨｚ、９００ＭＨｚ三种手持机进行了直线通信距离对比试验。１５０ＭＨｚ发射功率３瓦，两台手持机可通３０４０米；４７０ＭＨｚ发射功率１瓦，两台手持机可通６０７０米；９００ＭＨｚ发射功率１瓦，两台手持机可通５００米以上；由于条件限制，距离未进一步拉开。试验数据的重复性稳定，说明了在坑道、工事、各种矿井内，９００ＭＨｚ电台远比１５０ＭＨｚ、４７０ＭＨｚ电台优越，可以作为一种有效的固定通信、移动通信工具。我们与太原铁路分局的同志，用我厂９００ＭＨｚ手持机（发射功率１瓦）在横岭１号、２号隧道进行了通信试验。手持机甲固定在１号隧道口，手持机乙向洞内移动，每隔２０米通信联络一次。试验结果，乙台走完整个隧道，总长２４００米左右，隧道的中段还有圆弧形路段，通话声音强度无变化，始终清晰、响亮。紧接着乙台进入长２０米空地，在１号隧道和２号隧道之间的桥上，通信仍畅通。以后乙台进入２号隧道，甲台仍在１号隧道口原地，通信联络保持良好，乙台进入２号隧道９５０米处（２号隧道总长约２．２公里），两台通话声音无变化，始终清晰、响亮。这次试验表明，即使是在有圆弧形弯曲的隧道中，９００ＭＨｚ电波传播也是稳定的，而且场强分布比较均匀，通信无“死点”。与１５０ＭＨｚ、４７０ＭＨｚ电台相比，其优越性是比较突出的。因此，９００ＭＨｚ无中心系统是构成山区铁路系统通信网的优选系统，与其它系统比较，９００ＭＨｚ无中心系统投资少，性能全面，通信效果好，有可能把沿线通信、列车与车站通信、列车双车头之间的通信统一在一个网内，便于指挥和调度。结论：地下坑道、工事、隧道中，９００ＭＨｚ无中心电台作为固定和移动通信工具是１５０ＭＨｚ、４７０ＭＨｚ电台所不能代替的。摘自无锡无线电厂于兵）四、９００ＭＨｚ无中心通信系统的优势（１）９００ＭＨｚ无中心多信道选址移动通信系统，有２ＭＨｚ带宽，１个信令信道、７９个话音信道，具有多信道共用、自动选频、数字选呼等特点。可设置多组地址码（单呼号、组呼号、群呼号、网呼号），可以点对点通信，也可点对多通信，特别适合作调度网。该通信网络结构简单，组网快捷方便，产品价格适中。该通信系统产品也是国家无线电管理局大力推广的。（２）数字集群功能强大，但终端产品昂贵，网络结构复杂，建网投入费用庞大。（３）ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＰＨＳ这些系统均需基站方可进行通讯，建网投入费用庞大，还不能实现组呼、群呼功能。遇紧急状况如停电、水火灾、地震等基站损坏，单机无法通信，形如废铁。（４）１５０ＭＨｚ４００ＭＨｚ无线对讲系统，功能单一，在隧道矿井通信距离近，不适合在隧道矿井通信。通过对比分析和实地实验测试，９００ＭＨｚ无中心通信系统在隧道矿井通信具有明显的优势，是目前隧道矿井通信最佳的无线通信系统产品。９００ＭＨｚ无中心通信系统目前已形成系列配套产品，有手持台、固定台、车载台、转发台、监控台等。并已广泛应用于各地各行业，如深圳市国际会议展览中心通信网、深圳市湾畔物业小区网、大连市凯基斯宾酒店网、上海崇明岛类自然保护区网、上海嘉定城管网等。我们期望９００ＭＨｚ无中心通信系统能在隧道矿井发挥巨大作用，为我国矿井安全生产做出贡献。 0
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