一、智慧礦山行業(yè)概述

2020年3月，印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》），明確了煤炭工業(yè)智能化發(fā)展的方向，吹響了煤礦智能化建設的號角，推動智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平，促進煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

在《指導意見》的推動下，各地紛紛出臺政策，推進煤礦智能化建設的行動實施方案，各地政策文件的建設目標及建設任務均提出了煤礦智能化需建設5G + Wi-Fi6網(wǎng)絡系統(tǒng)，依托5G + Wi-Fi6網(wǎng)絡的大帶寬、低延時及廣連接的優(yōu)勢，開展智能采礦、機器人智能巡檢、智能安防、無人價值、智能環(huán)境監(jiān)測、智能單兵裝備等信息化應用建設。

利用5G + Wi-Fi6高帶寬無線網(wǎng)絡，以及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實現(xiàn)礦山各系統(tǒng)的智能聯(lián)動，推動智慧礦山高質(zhì)量發(fā)展，滿足煤礦智能化建設中高清視頻，遠程操控，智能巡檢，自動駕駛等應用要求，推動當?shù)氐拿禾抗I(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展、實現(xiàn)減人增效、提高煤礦本質(zhì)安全水平。

當前煤礦智能化處于發(fā)展的初級階段，煤礦井下仍然面臨著感知難、多類型數(shù)據(jù)同步傳輸不可靠、遠程控制實時性差、融合大數(shù)據(jù)的智能決策效率低等問題；為了解決這些問題，上海瑞京特（RisingTec）本方案設計結(jié)合Wi-Fi6無線關(guān)鍵技術(shù)和煤礦井下實際應用需求，介紹智慧礦山井下Wi-Fi6無線通信組網(wǎng)應用。

二、智慧礦山無線通信系統(tǒng)需求

1.系統(tǒng)功能

上海瑞京特（RisingTec）為智慧礦山建設一套井下Wi-Fi6專用無線系統(tǒng)、配合井下萬兆光纖環(huán)網(wǎng)，用于承載智能化建設各類子系統(tǒng)的無線業(yè)務，基于Wi-Fi6工業(yè)無線網(wǎng)絡逐步推進煤礦井上下各安全生產(chǎn)系統(tǒng)智能化改造。提高經(jīng)營質(zhì)效，降低成本，減少直接生產(chǎn)人員，改善安全狀況，優(yōu)化安全生產(chǎn)管理模式，創(chuàng)建本質(zhì)安全型高產(chǎn)高效礦井，實現(xiàn)礦井的生產(chǎn)過程自動化、安全監(jiān)控數(shù)字化、安全生產(chǎn)管理智能化的目標，主要系統(tǒng)功能如下：

1、無線語音視頻：采用WIFI6無線專網(wǎng)+SIP-IP語音對講系統(tǒng)+信息化礦燈，實現(xiàn)礦井內(nèi)工作、維修、搶救、巡邏等人員的手持WIFI手機之間進行語音通信聯(lián)絡，及時調(diào)看信息化礦燈的視頻數(shù)據(jù)，并通過控制中心的調(diào)度臺對礦井內(nèi)工作人員傳送信息、通知及命令等，對突發(fā)事件及時進行命令和人員調(diào)度。

2、無線人員定位：采用WIFI6無線專網(wǎng)+UWB無線定位系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井內(nèi)無線覆蓋范圍內(nèi)的人員定位、監(jiān)測和跟蹤任務，并準確找尋到目標對象，實現(xiàn)對工作人員或檢修人員實時定位和監(jiān)控管理。

3、無線遠程控制：上海瑞京特本安WIFI6 AP/CPE，具備高帶寬、低時延、快速漫游的特點，為井下智能巡檢機器人、單軌吊、采煤機等移動設備提供（控制信號+視頻圖像+語音對講）提供高帶寬無線實施傳輸，實現(xiàn)無線遠程控制和無人駕駛；同時WIFI6具備高密度無線接入和高容量無線業(yè)務的特點，為井下各種傳感數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡上傳至監(jiān)控中心。

2.智慧礦山Wi-Fi6無線網(wǎng)絡設計要求

由于井下環(huán)境較為復雜，并且長期處于無人職守狀態(tài)，要求必須滿足以下要求：

（1）礦用本安Wi-Fi6設備滿足本安要求，并且支持在防潮，防火、防爆等惡劣環(huán)境中仍可穩(wěn)定運行；此外，要求設備抗干擾能力強，從而保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定無線傳輸。

（2）井下巷道長度較長且環(huán)境復雜，全覆蓋時，設備安裝要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行布置，做到無縫覆蓋，并且合理預留重疊覆蓋區(qū)。

（3）單軌吊、采煤機等大型移動設備，會涉及到在不同無線覆蓋區(qū)進行漫游切換，滿足信號傳輸不掉線的效果，這需要在不同無線覆蓋區(qū)之間達到較快的切換時延。

三、解決方案

1.設計原則

（1）總則

礦用Wi-Fi6專網(wǎng)無線系統(tǒng)建設應做到技術(shù)先進、安全高效、功能適用、經(jīng)濟合理，并具備可擴展性、開放性和靈活性；

（2）安全性

煤礦井下建設的礦用Wi-Fi6專網(wǎng)所采用的技術(shù)和設備材料，都必須符合相應的國際標準和國家標準，并嚴格依據(jù)煤炭安全行業(yè)的相關(guān)標準進行設計。井下所有通信系統(tǒng)設備必須滿足國家礦用產(chǎn)品安全標志中心規(guī)定，必須為隔爆或本安型設備，且具有防爆合格證和“MA”標志；同時網(wǎng)絡建設應滿足礦用網(wǎng)絡安全與信息安全的相關(guān)規(guī)定。

（3）可靠性

礦用Wi-Fi6專網(wǎng)無線通信系統(tǒng)應在各類型礦井復雜環(huán)境下長時間穩(wěn)定運行；滿足井下工作面、巷道、機電設備室等特殊場景對無線網(wǎng)絡傳輸高可靠、高實時性、高上行帶寬的需要。

（4）融合性

礦用Wi-Fi6專網(wǎng)無線通信網(wǎng)絡建設應與在用的礦井通信網(wǎng)絡實現(xiàn)融合，應與原有資源相結(jié)合；經(jīng)過網(wǎng)絡安全隔離后，可與5G專網(wǎng)及公網(wǎng)連接，在保障數(shù)據(jù)安全的條件下實現(xiàn)全方位的互聯(lián)互通。

2.方案組網(wǎng)構(gòu)架

井下巷道每隔300至400米布置一套瑞京特Wi-Fi6無線AP，并分配不同的SSID，基于不同SSID劃分VLAN、分配不同的QoS，實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)的優(yōu)先級接入；

井下無線AP通過分段式光纖級聯(lián)或者光纖環(huán)網(wǎng)組成小的無線局域網(wǎng)，匯聚到井下萬兆光纖環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)與中心機房控制平臺的信息交互。以下是網(wǎng)絡架構(gòu)示意圖：

智能化建設總體框架圖

Wi-Fi6無線組網(wǎng)示意圖

四、產(chǎn)品簡介

1.RisingTec W622-MA-I（本安型工業(yè)Wi-Fi6無線AP/CPE主板）

速率：1774.5Mbps

標準：IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax

網(wǎng)口：1 * 1G & 10G（SFP+），2 * 10/100/1000M（RJ45）

電源：12V DC供電（鳳凰端子）

功耗：滿負荷12VDC（900mA+500mA）

漫游：CPE模式支持快速無縫漫游

2.RisingTec W662-MA-D（本安型萬兆環(huán)網(wǎng)工業(yè)Wi-Fi6無線AP/CPE）

速率：1774.5Mbps

標準：IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax

網(wǎng)口：2 * 1G & 10G（SFP+），1 * 10/100/1000M（RJ45）

電源：12V DC供電（鳳凰端子）

功耗：滿負荷12VDC（1000mA+500mA）

漫游：CPE模式支持快速無縫漫游