一种煤矿井下无线接入基站的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤矿井下无线接入基站的系统，所述系统包括用于数据的接入、传输和显示的基础模块和用于实现用户的预先设置的业务需求的业务模块。本实用新型相对于现有技术中无法满足各类系统不同设备的接入要求而言，能实现对无线通信系统、工业自动化系统、人员车辆定位系统、工业电视系统、IP语音扩播系统、井下报警系统在主传输设备方面的统一承载和统一管理，并且根据煤矿井下的特殊环境要求，对井下信号的覆盖提出了部署方法，从而有效地减少井下主传输设备的数量，同时也降低了井下传输线缆的数量。
【专利说明】
一种煤矿井下无线接入基站的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤矿井下综合业务无线接入基站技术领域，尤其涉及煤矿井下无线接入基站的系统。
【背景技术】
[0002]随着煤矿开采规模的扩大以及对煤矿安全生产要求的不断提高，煤矿井下人员、设备、环境监控、视频监控、自动化、信息化等各类子系统也在不断增加。因此，传输系统中井下接入业务也越来越多，对矿井主传输的需求呈现出多样性发展趋势。煤矿井下环境监控、人员定位、无线通信、水栗监控、胶带控制、避险救灾等各系统的信息均需通过矿井主传输网络传输，矿井主传输设备也需提供丰富的接口、足够的带宽、稳定的性能等以满足各类系统不同设备的接入要求。因此，目前煤矿烟囱式的系统部署带来的线缆多、传输设备多、管理维护难等问题是有待解决的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提出一种煤矿井下无线接入基站的系统，旨在解决如何有效地减少井下主传输设备的数量同时降低井下传输线缆的数量。
[0004]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0005]—种煤矿井下无线接入基站的系统，所述系统包括用于数据的接入、传输和显示的基础模块和用于实现用户的预先设置的业务需求的业务模块；
[0006]其中，所述基础模块包括4G基站模块、WIFIAP模块、电源模块、IP交换模块、本安接口模块、预警模块和串口服务器；
[0007]所述业务模块包括定位模块、IP广播模块和IAD模块。
[0008]优选地，用于接入煤矿井下具有无线通讯接口的设备的所述WIFIAP模块通过I个FE电口与用于将所述无线接入基站内部的各个模块以IP化形式承载接入同时对外提供光电网络接口的所述IP交换模块进行互联通讯，所述WIFI AP模块采用信号覆盖频率为2.4GHz 频段;
[0009]所述IP交换模块通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通；
[0010]用于将非本安的输出接口转换成本安的输出接口的所述本安接口模块提供2个FE本安电口、2个FE光口及I个RS485端口输出，通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通；
[0011]用于实现RS485信号与TCP/IP信号的互转功能的所述串口服务器包括两个RS485接口和一个RJ45接口，所述串口服务器通过I个FE电口与所述IP交换模块实现互联互通。
[0012]优选地，用于4G信号的发射和接收的所述4G基站模块的工作频率采用2.6GHz频段，所述4G基站模块最大支持400个连接用户数，最大吞吐量可达到下行150Mbit/s、上行50Mbit/s，通过外置天线实现半径为400?500米的无线覆盖。
[0013]优选地，用于给所述无线接入基站内部的各个模块提供电源的所述电源模块提供输入支持127VAC、380VAC、660VAC三路适配输入，输出采用模块化设计，能输出9路，分为本安和非本安两种电源类型，输出支持直流稳压12VDC、48VDC、-54VDC，并且提供8节串联组成60AH磷酸铁锂后备电池组。
[0014]优选地，所述用于显示安全监测数据、紧急通知、撤离路线、安全教育和安全警示的信息并在显示屏上实时显示并语音播放的预警模块与所述串口服务器模块的RS485接口互联。
[0015]优选地，用于实现无线信号覆盖范围内的人员精确定位的所述定位模块基于TOA技术进行精确定位，采用发射频率为2.4GHz频段，覆盖距离达400米，定位精度不大于10米，满足200张卡80KM时速并发通过不漏卡;所述定位模块通过I个FE光口与IP交换模块实现互联互通。
[0016]优选地，所述用于接入煤矿井下广播音响模块并实现对音响的IP控制的IP广播模块通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通。
[0017]优选地，所述用于煤矿井下固话模拟端与所述IP交换模块的接入交换的IAD模块通过I个POTS端口供模拟固定电话接入，前端与安全栅一并使用;并通过I个输入FE电口与所述IP交换模块实现互联互通。
[0018]优选地，所述4G基站模块采用2.6GHz频段，所述WIFI AP模块采用2.6GHz频段，所述定位模块采用2.4GHz频段;所述4G基站模块与所述WIFI AP模块共用一套天线，所述定位模块单独使用一套天线。
[0019]优选地，两套天线的物理放置位置为横向保持3米相对距离，高度要保持0.5米的相对落差；
[0020]所述WIFI AP模块选择的中心频率为2412MHz的CHANNEL I和2437MHz的CHANNEL 6信道作为通信信道，所述定位模块选择的中心频率为2455MHz的CHANNEL 21或2465MHz的CHANNEL 23或2475MHz 的CHANNEL 25信道。
[0021 ]优选地，所述无线接入基站的覆盖位置为:入井口、巷道交叉口、巷道分支口、采掘面入口、危险区域入口、废弃巷道入口、禁止进入区域入口、回风巷铁门/木门附近、综采、连采、综掘工作面、避难硐室、变电所、皮带机头、风机房、水栗房以及特殊设定的位置。
[0022]优选地，所述无线接入基站之间的部署距离间隔为400米。
[0023]本实用新型提供一种煤矿井下无线接入基站的系统，所述系统包括用于数据的接入、传输和显示的基础模块和用于实现用户的预先设置的业务需求的业务模块;其中，所述基础模块包括4G基站模块、WIFI AP模块、电源模块、IP交换模块、本安接口模块、预警模块和串口服务器;所述业务模块包括定位模块、IP广播模块和IAD模块。本实用新型相对于现有技术中无法满足各类系统不同设备的接入要求而言，能实现对无线通信系统、工业自动化系统、人员车辆定位系统、工业电视系统、IP语音扩播系统、井下报警系统在主传输设备方面的统一承载和统一管理，并且根据煤矿井下的特殊环境要求，对井下信号的覆盖提出了部署方法，从而有效地减少井下主传输设备的数量，同时也降低了井下传输线缆的数量。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型实施例煤矿井下无线接入基站的系统的结构示意图；
[0025]图2是本实用新型实施例竖井信号覆盖的结构示意图；
[0026]图3是本实用新型实施例斜井信号覆盖的结构示意图；
[0027]图4是本本实用新型实施例垂直弯曲巷道信号覆盖的结构示意图；
[0028]图5是本实用新型实施例任意弯曲巷道信号覆盖的结构示意图；
[0029]图6是本实用新型实施例风门信号覆盖的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0031 ]参考图1，图1是本实用新型实施例煤矿井下无线接入基站的系统的结构示意图。
[0032]如图1所示，所述煤矿井下无线接入基站的系统包括:
[0033]基础模块和业务模块，所述基础模块用于数据的接入、传输和显示;所述业务模块用于实现用户的预先设置的业务需求；
[0034]其中，所述基础模块包括4G基站模块、WIFIAP模块、电源模块、IP交换模块、本安接口模块、预警模块和串口服务器；
[0035]所述业务模块包括定位模块、IP广播模块和IAD模块。
[0036]优选地，所述4G基站模块，用于4G信号的发射和接收；
[0037]所述WIFIAP模块，用于接入煤矿井下具有无线通讯接口的设备；
[0038]所述电源模块，用于给所述无线接入基站内部的各个模块提供电源；
[0039]所述IP交换模块，用于将所述无线接入基站内部的各个模块以IP化形式承载接入，同时对外提供光电网络接口 ；
[0040]所述本安接口模块，用于将非本安的输出接口转换成本安的输出接口；
[0041]所述预警模块，用于煤矿井下信息的发布；
[0042 ]所述串口服务器，用于实现RS485信号与TCP/ IP信号的互转功能。
[0043]具体的，所述煤矿井下综合业务无线接入基站可提供接入4个GE光口，2个FE光口，
2个FE本安电口，3个RS485 口。一种煤矿井下综合业务无线接入基站，其特征在于，包括以下模块:井下隔爆兼本安电源、IP交换模块、IAD模块、IP广播模块、WIFI AP模块、本安接口模块、人员精确定位模块、串口服务器模块、安全预警模块、4G基站模块。井下隔爆兼本安UPS电源，用于给无线接入基站内部各个模块提供电源输入要求。电源提供输入支持127VAC、380VAC、660VAC三路适配输入，输出采用模块化设计，可以输出9路，分为本安和非本安两种电源类型，输出可支持直流稳压12VDC、48VDC、-54VDC。并且提供8节串联组成60AH磷酸铁锂后备电池组。
[0044]所述IP交换模块，用于将无线接入基站内部各个模块以IP化形式承载接入，同时对外提供光电网络接口。IP交换模块提供4个GE光口，4个FE光口，4个FE电口。
[0045]所述WIFIAP模块，用于接入井下具有无线通讯接口的设备，在无线接入点覆盖范围内的所有无线设备可以通过它进行相互通信，WIFI AP是无线网和有线网之间沟通桥梁。通过I个FE电口与IP交换模块进行互联通讯，WIFI AP模块采用信号覆盖频率为2.4GHz频段。
[0046]所述本安接口模块，用于将非本安的输出接口转换成本安的输出接口。因国家MA安全标准对煤矿井下设备的对外提供接口必须为本安接口的相关规定，所以必须采用本安接口模块来实现接口的转换要求。根据设计要求，该本安接口模块提供了2个FE本安电口、2个FE光口及I个RS485端口输出。通过I个输入FE光口与IP交换模块实现互联互通。
[0047]所述串口服务器模块，用来实现RS485信号与TCP/IP信号的互转功能。串口服务器提供两个RS485接口，一个RJ45接口，该模块通过I个FE电口与IP交换模块实现互联互通。
[0048]所述安全预警模块，用于煤矿井下信息引导发布，可以显示安全监测数据、紧急通知、撤离路线、安全教育、安全警示等信息，在显示屏上实时显示并语音播放，达到提示、预告、引导、警示的目的。与串口服务器模块的RS485接口互联，实现语音、数据等控制。
[0049]优选地，所述定位模块，用于实现无线信号覆盖范围内的人员精确定位；
[0050]所述IP广播模块，用于接入煤矿井下广播音响模块，实现对音响的IP控制；
[0051]所述IAD模块，用于煤矿井下固话模拟端与所述IP交换模块的接入交换。
[0052]具体的，所述IP广播模块，用于接入井下广播音响模块，实现对音响的IP控制，从而实现井下的日常广播、紧急广播、对讲、分区管理等功能。通过I个输入FE光口与IP交换模块实现互联互通。
[0053]所述IAD模块，用于井下固话模拟端与IP交换模块的接入交换，提供I个POTS端口供模拟固定电话接入，前端与安全栅一并使用，从而达到输出接口为矿用本质安全型接入接口。通过I个输入FE电口与IP交换模块实现互联互通。
[0054]优选地，所述4G基站模块的工作频率采用2.6GHz频段，所述4G基站模块最大支持400个连接用户数，最大吞吐量可达到下行150Mbit/s、上行50Mbit/s，通过外置天线实现半径为400?500米的无线覆盖；
[0055]所述WIFI AP模块通过I个FE电口与所述IP交换模块进行互联通讯，所述WIFI AP模块采用信号覆盖频率为2.4GHz频段；
[0056]所述电源模块提供输入支持127VAC、380VAC、660VAC三路适配输入，输出采用模块化设计，能输出9路，分为本安和非本安两种电源类型，输出支持直流稳压12VDC、48VDC、_54VDC，并且提供8节串联组成60AH磷酸铁锂后备电池组；
[0057]所述IP交换模块通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通；
[0058]所述本安接口模块提供2个FE本安电口、2个FE光口及I个RS485端口输出，通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通；
[0059]所述预警模块用于显示安全监测数据、紧急通知、撤离路线、安全教育和安全警示的信息，在显示屏上实时显示并语音播放，与所述串口服务器模块的RS485接口互联；
[0060]所述串口服务器包括两个RS485接口和一个RJ45接口，所述串口服务器通过I个FE电口与所述IP交换模块实现互联互通。
[0061 ]优选地，所述定位模块基于TOA技术进行精确定位，采用发射频率为2.4GHz频段，覆盖距离达400米，定位精度不大于10米，满足200张卡80KM时速并发通过不漏卡;所述定位模块通过I个FE光口与IP交换模块实现互联互通；
[0062]所述IP广播模块通过I个输入FE光口与IP交换模块实现互联互通；
[0063]所述IAD模块通过I个POTS端口供模拟固定电话接入，前端与安全栅一并使用；并通过I个输入FE电口与IP交换模块实现互联互通。
[0064]优选地，所述4G基站模块采用2.6GHz频段，所述WIFI AP模块采用2.6GHz频段，所述定位模块采用2.4GHz频段;所述4G基站模块与所述WIFI AP模块共用一套天线，所述定位模块单独使用一套天线。
[0065]优选地，两套天线的物理放置位置为横向保持3米相对距离，高度要保持0.5米的相对落差；
[0066]所述WIFI AP模块选择的中心频率为2412MHz的CHANNEL I和2437MHz的CHANNEL 6信道作为通信信道，所述定位模块选择的中心频率为2455MHz的CHANNEL 21或2465MHz的CHANNEL 23或2475MHz 的CHANNEL 25信道。
[0067]优选地，所述无线接入基站的覆盖位置为:入井口、巷道交叉口、巷道分支口、采掘面入口、危险区域入口、废弃巷道入口、禁止进入区域入口、回风巷铁门/木门附近、综采、连采、综掘工作面、避难硐室、变电所、皮带机头、风机房、水栗房以及特殊设定的位置。
[0068]优选地，所述无线接入基站之间的部署距离间隔为400米。
[0069]具体的，煤矿井下的巷道主要分为两种，一种是直线巷道，另外一种为弯曲巷道，而且巷道的宽度有限，结合井下地理环境的复杂性，因此在天线的选择上，选择定向的对数周期天线，增益选择I IdBi。
[0070]井下无线信号基站的覆盖位置为:入井口、巷道交叉口、巷道分支口、采掘面入口、危险区域入口、废弃巷道入口、禁止进入区域入口、回风巷铁门/木门附近、综采、连采、综掘工作面、避难硐室、变电所、皮带机头、风机房、水栗房以及特殊设定的位置等。
[0071]井下无线信号基站通用部署方法是:两基站之间的部署距离间隔为400米，可采用手持无线仪器经验值测量法来确定后续基站的相对位置。定好第一台基站，在无人遮挡的情况下，可手拿无线仪器向前走，当信号显示为_65db时，即可选定第二台基站的位置(可根据实际情况左右移动5米选择干燥平整的墙面作为放置地点)，以此类推来确定其他的基站位置。特殊位置的部署详见附图2、图3、图4、图5、图6。图2是本实用新型实施例竖井信号覆盖的结构示意图；图3是本实用新型实施例斜井信号覆盖的结构示意图；图4是本实用新型实施例垂直弯曲巷道信号覆盖的结构示意图；图5是本实用新型实施例任意弯曲巷道信号覆盖的结构示意图；图6是本实用新型实施例风门信号覆盖的结构示意图。
[0072]具体的，所述煤矿井下综合业务无线接入基站的内部组件的灵活且壳体便捷。
[0073]组件可更换设计，由于综合业务无线接入基站中集成了多个功能模块，来满足不同的业务需求，为了适应现场业务扩展需要，通过合理布局综合业务无线接入基站为所有部件预留了安装位置及相应的线缆接口，并支持导轨设计，便于维护处理、更换模块或电缆。
[0074]综合业务无线接入基站外部壳体采用快开门设计，在箱门打开前自动关闭电源，减少设备开关门维护时间，同时保障安全。整体外壳设计喇叭口有两种尺寸，分别供不同线径的电源线、射频馈线、光缆、网线以及通信电缆的连接使用。
[0075]本实用新型提供一种煤矿井下无线接入基站的系统，所述系统包括用于数据的接入、传输和显示的基础模块和用于实现用户的预先设置的业务需求的业务模块;其中，所述基础模块包括4G基站模块、WIFI AP模块、电源模块、IP交换模块、本安接口模块、预警模块和串口服务器;所述业务模块包括定位模块、IP广播模块和IAD模块。本实用新型相对于现有技术中无法满足各类系统不同设备的接入要求而言，能实现对无线通信系统、工业自动化系统、人员车辆定位系统、工业电视系统、IP语音扩播系统、井下报警系统在主传输设备方面的统一承载和统一管理，并且根据煤矿井下的特殊环境要求，对井下信号的覆盖提出了部署方法，从而有效地减少井下主传输设备的数量，同时也降低了井下传输线缆的数量。
[0076]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种煤矿井下无线接入基站的系统，其特征在于，所述系统包括用于数据的接入、传输和显示的基础模块和用于实现用户的预先设置的业务需求的业务模块； 其中，所述基础模块包括4G基站模块、WIFI AP模块、电源模块、IP交换模块、本安接口模块、预警模块和串口服务器； 所述业务模块包括定位模块、IP广播模块和IAD模块。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于接入煤矿井下具有无线通讯接口的设备的所述WIFI AP模块通过I个FE电口与用于将所述无线接入基站内部的各个模块以IP化形式承载接入同时对外提供光电网络接口的所述IP交换模块进行互联通讯，所述WIFI AP模块采用信号覆盖频率为2.4GHz频段； 所述IP交换模块通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通； 用于将非本安的输出接口转换成本安的输出接口的所述本安接口模块提供2个FE本安电口、2个FE光口及I个RS485端口输出，通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通； 用于实现RS485信号与TCP/IP信号的互转功能的所述串口服务器包括两个RS485接口和一个RJ45接口，所述串口服务器通过I个FE电口与所述IP交换模块实现互联互通。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于4G信号的发射和接收的所述4G基站模块的工作频率采用2.6GHz频段，所述4G基站模块最大支持400个连接用户数，最大吞吐量可达到下行1501&;11:/8、上行50113；[1:/8，通过外置天线实现半径为400?500米的无线覆盖。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于给所述无线接入基站内部的各个模块提供电源的所述电源模块提供输入支持127 VAC、380VAC、660VAC三路适配输入，输出采用模块化设计，能输出9路，分为本安和非本安两种电源类型，输出支持直流稳压12VDC、48VDC、-54VDC，并且提供8节串联组成60AH磷酸铁锂后备电池组。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于显示安全监测数据、紧急通知、撤离路线、安全教育和安全警示的信息并在显示屏上实时显示并语音播放的预警模块与所述串口服务器模块的RS485接口互联。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于实现无线信号覆盖范围内的人员精确定位的所述定位模块基于TOA技术进行精确定位，采用发射频率为2.4GHz频段，覆盖距离达400米，定位精度不大于10米，满足200张卡80KM时速并发通过不漏卡;所述定位模块通过I个FE光口与IP交换模块实现互联互通。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于接入煤矿井下广播音响模块并实现对音响的IP控制的IP广播模块通过I个输入FE光口与所述IP交换模块实现互联互通。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于煤矿井下固话模拟端与所述IP交换模块的接入交换的IAD模块通过I个POTS端口供模拟固定电话接入，前端与安全栅一并使用;并通过I个输入FE电口与所述IP交换模块实现互联互通。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述4G基站模块采用2.6GHz频段，所述WIFI AP模块采用2.6GHz频段，所述定位模块采用2.4GHz频段;所述4G基站模块与所述WIFIAP模块共用一套天线，所述定位模块单独使用一套天线。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，两套天线的物理放置位置为横向保持3米相对距离，高度要保持0.5米的相对落差； 所述WIFI AP模块选择的中心频率为2412MHz的CHANNEL I和2437MHz的CHANNEL 6信道作为通信信道，所述定位模块选择的中心频率为2455MHz的CHANNEL 21或2465MHz的CHANNEL 23或2475MHz 的CHANNEL 25信道。11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线接入基站的覆盖位置为:入井口、巷道交叉口、巷道分支口、采掘面入口、危险区域入口、废弃巷道入口、禁止进入区域入口、回风巷铁门/木门附近、综采、连采、综掘工作面、避难硐室、变电所、皮带机头、风机房、水栗房以及特殊设定的位置。12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线接入基站之间的部署距离间隔为400米。
【文档编号】H04W24/04GK205610944SQ201520930748
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年11月19日
【发明人】温良, 陈伟, 孟庆勇, 李起伟, 赵华玮, 荣庆丰
【申请人】煤炭科学技术研究院有限公司