摘要：井下語音通信是煤礦安全系統(tǒng)的組成部分，隨著電子通訊技術的發(fā)展，已陸續(xù)推出幾代產品。無線自組織網絡技術的自我配置、多跳式無線接力聯(lián)接、不需要基礎通信設施、低功耗和較低的成本等特性正好適應井下無線通信的特點，同時能夠增加調度功能，這是傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)所不具備的。
關鍵詞：無線自組網；語音通信系統(tǒng)；手持機；通信協(xié)議
0 引言
煤礦井下的無線通信受到無線電波在“限定空間”中傳播特性的約束，一直是老大難問題，通信使用的頻率要高于礦井的“截止頻率”，不能使用擾射性能較好的短波頻率，而直線傳播的超短波、微波等頻率又受到井下不規(guī)則地形的影響，傳輸距離大大減少，因此在井下基本上使用的是有線無線通信方式相結合的通信方式，只是適當?shù)財U大了有線網的覆蓋范圍，在井下工作區(qū)域變動較大工作面(尤其是掘進工作面)不能很好地提供通信服務。另外，目前井下采用的小靈通語音通話系統(tǒng)不具備指揮調度功能，在非常時刻往往會發(fā)生通信堵塞甚至系統(tǒng)崩潰。
無線自組織網絡技術的自我配置、多跳式無線接力聯(lián)接、不需要基礎通信設施、低功耗和較低的成本等特性正好適應井下無線通信的特點。可以用較高的頻率，用視距聯(lián)接的方式配置通信節(jié)點，就能實現(xiàn)較好的無線連接。由于每個通信節(jié)點只是與其相鄰的節(jié)點通信，因而不需要較大的發(fā)射功率，既降低了每個通信節(jié)點的成本又降低功耗，完全可以采用電池供電方案，增加了通信系統(tǒng)的靈活性，便于安裝和維護。
1 系統(tǒng)原理和構成及主要技術參數(shù)
1．1 系統(tǒng)原理
1．1．1 硬件部分工作原理
KJ322型煤礦用移動目標管理系統(tǒng)用于煤礦井下人員考勤和移動目標跟蹤，井上中心服務器通過光纖網絡與井下的礦用分站連通；而礦用無線分站通過無線網絡(工作在特高頻2 400 MHz附近)連到就近礦用分站，并通過其與地面的主機連通；它們將檢測到的識別卡信息(工作在高頻915 MHz附近)送到地面的主機中，使系統(tǒng)完成井下人員識別與監(jiān)測的功能。系統(tǒng)一般由中心服務器、操作終端、礦用分站、礦用無線分站、識別卡、光纖網絡、接線盒等其他必要設備組成。礦用分站、礦用無線分站為隔爆兼本安型，識別卡為本質安全型。防爆型設備符合GB 3836的規(guī)定。
語音通信系統(tǒng)在KJ322型煤礦用移動目標管理系統(tǒng)基礎上實現(xiàn)了語音通訊功能。該系統(tǒng)在移動目標管理系統(tǒng)基礎上增加了語音服務器和手持機等設備。手持機通過無線網絡(工作在特高頻2 400 MHz附近)連接就近礦用分站或礦用無線分站，并通過它們與地面的語音服務器連通，共同組成一體的計算機網絡系統(tǒng)，實現(xiàn)語音通話功能。
1．1．2 軟件部分工作原理
軟件模塊分為：通信采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、數(shù)據(jù)存儲訪問模塊、數(shù)據(jù)優(yōu)化模塊、雙機熱備模塊和數(shù)據(jù)庫模塊。各個模塊既相對獨立，又相互聯(lián)系，形成一個有機的整體。從而無論從部署安裝、發(fā)布、使用、擴展升級均變得相對簡單和容易。同時，各個模塊遵從國內和國際軟件設計標準，維護容易。因而與第三方系統(tǒng)的集成非常容易，不會存在信息孤島。軟件所采用的技術有：C++、C#、NHibemate、ASP．net、Ajax、WebService、Jscript、Vbscript、XML、SVG、WML、多線程，線程調度、大數(shù)據(jù)量高效處理算法，專用通信協(xié)議設計等。
1．2 系統(tǒng)的構成
KJ322型人員管理及無線語音系統(tǒng)主要由監(jiān)控計算機、系統(tǒng)軟件、礦用分站、礦用無線分站、手持機等組成。
1．2．1 礦用分站
礦用分站是KJ322型礦用人員管理系統(tǒng)的固定終端，在煤礦井下的系統(tǒng)的布設中起到支撐作用，是無線與有線之間的轉接設備，并且可以在一定程度上不依賴井上的中心設備管理無線自組網工作。并通過光纜與地面的主機連通，其能檢測到附近的識別卡信息(工作在高頻915 MHz附近)，也可通過無線網絡(工作在特高頻2 400 MHz附近)連到就近礦用無線分站。
1．2．2 礦用無線分站
礦用無線分站通過無線網絡(工作在特高頻2 400 MHz附近)連到就近礦用分站。
1．2．3 手持機
手持機是井下無線語音通訊的移動終端，與礦用分站或礦用無線分站的2 400 MHz無線網絡連接，實現(xiàn)手持機的無線語音通訊功能。
1．3 系統(tǒng)參數(shù)及指標
(1)礦用分站與礦用無線分站、礦用無線分站與礦用無線分站、礦用分站與手持機的無線傳輸距離不小于40 m(地面遮擋)；
(2)礦用分站與中心站最大傳輸距離不小于10 km；
(3)最大監(jiān)控容量：系統(tǒng)允許接入的礦用分站數(shù)量不小于8個，每個礦用分站最多連接4臺礦用無線分站；
(4)雙機切換時間：工作主機故障時備用主機應自動投入工作，從故障到正常工作時間不大于5 min；
(5)系統(tǒng)支持平臺軟件：服務器：Windows2003 Server；終端計算機：98／2000／XP／2003／2008；數(shù)據(jù)庫：SQL server2005。
2 系統(tǒng)功能
2．1 語音通話功能
(1)呼叫、通話、掛斷功能；(2)顯示被叫號碼功能；(3)振動，回鈴音播放功能。
手持機能夠提供無線多跳自組網功能，該網絡為無中心網，節(jié)點數(shù)為16，網內節(jié)點之間能夠通過無線多跳路由功能實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)在網內的通訊。
網內支持3路電話會議，即3個節(jié)點同時發(fā)送語音，能夠被覆蓋范圍內的節(jié)點收到并混音播放。
2．2 短消息功能
支持拼音、英文、數(shù)字輸入法。
支持手持機之間短消息的收發(fā)，同時提供存儲、查詢、刪除短消息等常見操作。
2．3 漫游功能
在正常模式下，手持機可在各礦用分站和礦用無線分站之間自由移動，語音通話和短消息。
2．4 調度功能
人工調度功能：用戶呼叫控制臺，控制臺人員接通電話后，根據(jù)用戶要求選擇目的用戶(包括全網、采掘面或個體手持機用戶)，并退出此次通話，此時，用戶相當于直接呼叫目的用戶。
注：目的用戶為全網、采掘面用戶時，為全網廣播或采掘面廣播。
自動調度功能：語音服務器自動轉接用戶的語音通話信息。
2．5 管理功能
錄入手持機信息，包括號碼、IP、所屬單位、持有人等；查詢手持機信息，可以通過人名或部門及職位查詢手持機號碼，或通過手持機號碼查詢持有人的相關信息。
3 結束語
本文闡述的技術特點是將無線自組網技術應用于煤礦井下無線語音通信系統(tǒng)，并將該套語音通信系統(tǒng)與現(xiàn)有的KJ322型移動目標管理系統(tǒng)及調度系統(tǒng)相兼容，大大提高資源利用率，提升了井下語音通信水平。本設計的宗旨是要為煤礦提供一套簡單、多功能、高效率的通信系統(tǒng)。