McWiLL在煤炭行业信息化中的应用

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1、煤炭行业需求

　　我国是一个煤炭大国，已探明煤炭存储量局世界第三，煤炭开采量居世界第一。国家能源对煤炭的依赖性很高，煤炭在我国国民经济领域发挥着举足轻重的作用。“十二五”规划中，明确2015年全国煤炭年产量达到37.9亿吨。煤炭企业保持集团化、国有化发展趋势。煤矿数从2005年的1.8万减少到2010年的1.3万。同时形成10个亿吨、10个5000万吨特大型煤炭企业，其煤炭产量占60%以上。大部分的私营煤矿收归国有或由国有企业监督管理。

　　我国是矿难高发国家，多年以来，煤矿特大事故不断发生，触目惊心，死亡人数高举各类行业安全事故首位。统计数据表明，我国占世界35%的煤炭开采量，却占世界80%的煤矿事故死亡人数。严峻的安全生产形势，迫使煤炭企业在国家政策的强力支持下寻求煤矿安全生产信息化的解决方案和产品。

　　2010年底，国务院发布了《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号）。2011年初，国家安全生产监督管理总局发布了《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范》（安监总煤装〔2011〕33号）。国家监管部门从政策上对于煤矿“六大系统”的建设提出了明确的要求。煤矿井下安全避险“六大系统”指监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统。其中监测监控系统、人员定位系统和通信联络系统均涉及到通信网建设需求。

　　鉴于以上需求，信威通信产业集团于2012年年初启动了针对煤炭行业的矿用McWiLL无线通信系统的开发，并与12年年底顺利通过国家安标办颁发的安标证。

　　1承载业务

　　矿用McWiLL无线通信系统为煤炭企业提供了一个基础通信平台，结合各类终端和煤矿的业务设备，可以为煤炭企业构建承载综合业务的一体化整体解决方案。

　　基于无线的工业化调度和应急通讯 通过矿用McWiLL无线通信系统实现无线通话和集群调度业务，可以实现工业生产的调度管理，并可以满足应急指挥通讯的需要。

　　视频监控

　　基于矿用McWiLL无线通信系统，可以不受物理连接的限制实现矿井各处的视频监控，并可以实现移动视频监控和一些难以到达区域的视频监控要求。

　　人员定位

　　基于矿用McWiLL无线通信系统工业，可以实现手机和人员定位卡的实时定位和轨迹跟踪，满足煤矿对于全矿井人员定位的需求。

　　自动化数据

　　通过无线通道和数据终端，可以实现远程的自动化控制，有效的便利了工业自动化的实现。

　　环境监测

　　可以实现移动瓦斯监测，对于现有的瓦斯监测系统补充和完善。

　　2矿用McWiLL无线通讯系统网络结构

2.1传输层

　　McWiLL系统网络利用已经建设的IP数据网络作为骨干传输链路，构建基于IP网络的语音数据综合业务平台。

　　系统网络通过部署McWiLL基站进行构建，基站间传输利用工业以太网构建的自愈光纤环网，系统终端采用无线方式与McWiLL基站进行通讯。

　　根据煤矿的实际网络现状，也可采用已有的其他链型、星型、树形或网状以太网架构进行传输。

　　2.2核心网络设备

　　核心网络设备包括SAC（ServiceAccessController，业务接入控制器）和各子系统平台。

　　SAC负责对基站设备和终端设备的管理、维护工作，对用户可以使用的业务进行管理和控制，包括业务的登记、变更、存储，并根据这些业务信息对用户所使用的业务进行控制。业务接入网关与基站之间通过的IP专网进行连接。

　　各子系统平台包括触屏式调度平台、系统网络管理平台、人员定位平台、视频监控平台和工业自动化平台等。

　　SAC可通过IP网络与原有的程控交换机连接，实现有线和无线语音的互联互通。SAC可通过IP网络与运营商提供的语音和数据接口对通，实现广域网连接和PSTN语音接入。

　　2.3基站设备

　　基站设备包括井下矿用隔爆兼本安型McWiLL无线基站和地面型McWiLL基站设备。

　　井下矿用隔爆兼本安型McWiLL无线基站提供以太网光电接口，连接井下隔爆兼本安型工业以太网交换机，实现井下无线信号的覆盖。

　　地面性McWiLL基站设备与地面性工业以太网交换机连接，实现地面无线信号的覆盖。

　　基站可以通过VLAN标签完成业务流和网管流的分离，以便于业务的隔离和管理，保证系统的安全性。

　　对于终端的数据、视频及定位等服务，终端设备与基站之间建立基于McWiLL网络的无线透明桥接，将数据业务透明传输至IP有线网络；手机语音和集群调度业务，经由基站和SAC后完成呼叫控制和媒体接续。

　　2.4终端设备

　　McWiLL系统可在井下提供多种类型的终端接入。

　　工业级本安型集群手持终端，可实现移动语音业务和集群调度业务。

　　工业级本安型智能PDA多媒体集群手持终端，可实现移动语音业务和多媒体集群调度业务，并可在终端上实现各类移动信息化应用。

　　矿用工业级本安型数据终端，提供RJ45以太网接口和RS232接口实现数据和视频接入；

　　终端实现的各类功能和应用，与核心网络设备中的相关业务平台进行数据交互。

　　3矿用McWiLL无线系统的优势

　　可同时实现井上和井下的无线覆盖

　　矿用McWiLL系统工作在1800MHz专用频段，与运营商的频段完全错开，可同时实现井上和井下的无线覆盖。

　　同类方案中，仅有McWiLL和WiFi可实现井上覆盖，其余方案均涉及和运营商频段重叠而不能实现井上覆盖。

　　超长的覆盖距离

　　矿用McWiLL基站采用隔爆兼本安的防爆方式，可采用较大的设备额定功率。单基站在巷道可实现半径700米，覆盖1.4KM的无线信号覆盖。在地面工作于1800MHz频段的McWiLL基站最大覆盖半径可超过15km，城区单基站典型覆盖半径可达1－3km。同时，McWiLL的智能天线技术通过空间波束赋形可有效提高链路预算，从而保证较大的覆盖范围。

　　同类所有方案中，McWiLL方案的覆盖范围远远超过其他所有方案。更大的覆盖范围，意味着在同样的巷道长度或覆盖面积下，McWiLL方案所需要的基站数量远远小于其他方案，从而有效的节省了建设成本，并降低了工程难度。

　　宽窄带一体化的多业务综合接入

　　矿用McWiLL系统综合了语音和数据的优势，使得可以通过一个系统承载多种综合业务，成为真正宽窄带一体化的多业务综合接入平台，为煤炭行业综合信息化平台的建设奠定基础。

　　针对煤炭行业的需求，矿用McWiLL系统可以实现语音、数据等基本业务，也可以承载应急调度、视频监控、环境监测、人员定位等多种业务，真正实现了多业务综合接入平台。

　　稳定高质量的语音通话，真正的集群调度功能

　　基于空中接口的高品质的语音通话质量，媲美有线通话。大大优于完全基于VOIP的WiFi方案。

　　同时，McWiLL宽带多媒体集群系统基于空中接口的下行共享信道实现语音组呼功能，组呼呼叫时延和容量等性能指标均符合集群调度应用要求，支持话权抢占、动态重组、优先级呼叫、迟后进入、强插强拆等传统集群功能，支持无线虚拟专网，通过图形化调度台可实现用户状态的实时呈现、监听录音、视频转分发等指挥调度功能。

　　完整的集群调度功能，也是其他所有方案均不具备的。集群调度功能，可以促进煤矿的生产管理更加高效流畅。

　　利用工业以太网交换机的光纤环网实现基站传输

　　矿用McWiLL系统可利用煤矿原有的工业以太网交换机架构的光纤环网实现井下基站的数据传输。一方面节省了光纤投资，大大降低施工难度；另一方面，可利用光纤环网的自愈特性，实现传输线路的高可靠性。

　　这一方面，明显优于TD-SCDMA系统目前采用的BBU+RRU自建光缆的架设方式。

　　高数据带宽，上下行带宽可调

　　矿用McWiLL系统承继了McWiLL无线接入系统的高数据吞吐量的优势。McWiLL宽带系统单基站提供15Mbps的净吞吐量。同时，可根据实际业务需求实现上下行带宽的灵活调配。

　　这方面大大优于采用公网3G通讯制式的方案，如TD-SCDMA、WCDMA、小灵通等。此类公网制式，或本身数据带宽较小，或上下行带宽不对称而导致上行带宽很小，不能满足专用网络中，对于上行带宽的高带宽要求。

　　矿用McWiLL系统的这一特性，决定了其真正可以在煤矿应用中承载视频、数据采集等高带宽应用。

　　完善的安全可靠保障，完善的QoSGoS保证

　　McWiLL系统拥有完整的鉴权、加密方法，系统被盗用的成本极高。因为信道资源的充足，McWiLL为无线通信提供了可靠的编码保护，保证指令的正确传输。具体来说，McWiLL系统的安全性主要体现在终端设备鉴权接入、空中接口安全可靠、用户独享安全通道等几个方面。

　　空中接口支持面向终端的带宽管理，可对不同用户等级提供不同的带宽管理策略；支持基于业务类型的QoS，根据实时包、高优先级包、低优先级包采用不同的优先级。

　　完全自主知识产权，符合国家产业政策

　　McWiLL宽带无线接入系统是信威公司自主开发的，拥有完整的自主知识产权，符合国家大力提倡的自主创新策略。全部设备都在国内生产不受进口配额的影响，安全保密性好，特别适合于能源关国计民生的行业。目前国家正在大力提倡自主创新技术的产业化，信威公司在这方面走在了前列，首批进入“国家创新型首批试点企业”名单。