智慧矿山-工业Wi-Fi6无线通信组网方案

一、智慧矿山行业概述

2020年3月，印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（以下简称《指导意见》），明确了煤炭工业智能化发展的方向，吹响了煤矿智能化建设的号角，推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，促进煤炭工业高质量发展。

在《指导意见》的推动下，各地纷纷出台政策，推进煤矿智能化建设的行动实施方案，各地政策文件的建设目标及建设任务均提出了煤矿智能化需建设5G + Wi-Fi6网络系统，依托5G + Wi-Fi6网络的大带宽、低延时及广连接的优势，开展智能采矿、机器人智能巡检、智能安防、无人价值、智能环境监测、智能单兵装备等信息化应用建设。

利用5G + Wi-Fi6高带宽无线网络，以及物联网、大数据、人工智能等技术实现矿山各系统的智能联动，推动智慧矿山高质量发展，满足煤矿智能化建设中高清视频，远程操控，智能巡检，自动驾驶等应用要求，推动当地的煤炭工业转型升级、高质量发展、实现减人增效、提高煤矿本质安全水平。

当前煤矿智能化处于发展的初级阶段，煤矿井下仍然面临着感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题；为了解决这些问题，上海瑞京特（RisingTec）本方案设计结合Wi-Fi6无线关键技术和煤矿井下实际应用需求，介绍智慧矿山井下Wi-Fi6无线通信组网应用。

二、智慧矿山无线通信系统需求

1.系统功能

上海瑞京特（RisingTec）为智慧矿山建设一套井下Wi-Fi6专用无线系统、配合井下万兆光纤环网，用于承载智能化建设各类子系统的无线业务，基于Wi-Fi6工业无线网络逐步推进煤矿井上下各安全生产系统智能化改造。提高经营质效，降低成本，减少直接生产人员，改善安全状况，优化安全生产管理模式，创建本质安全型高产高效矿井，实现矿井的生产过程自动化、安全监控数字化、安全生产管理智能化的目标，主要系统功能如下：

1、无线语音视频：采用WIFI6无线专网+SIP-IP语音对讲系统+信息化矿灯，实现矿井内工作、维修、抢救、巡逻等人员的手持WIFI手机之间进行语音通信联络，及时调看信息化矿灯的视频数据，并通过控制中心的调度台对矿井内工作人员传送信息、通知及命令等，对突发事件及时进行命令和人员调度。

2、无线人员定位：采用WIFI6无线专网+UWB无线定位系统，实现矿井内无线覆盖范围内的人员定位、监测和跟踪任务，并准确找寻到目标对象，实现对工作人员或检修人员实时定位和监控管理。

3、无线远程控制：上海瑞京特本安WIFI6 AP/CPE，具备高带宽、低时延、快速漫游的特点，为井下智能巡检机器人、单轨吊、采煤机等移动设备提供（控制信号+视频图像+语音对讲）提供高带宽无线实施传输，实现无线远程控制和无人驾驶；同时WIFI6具备高密度无线接入和高容量无线业务的特点，为井下各种传感数据通过无线网络上传至监控中心。

2.智慧矿山Wi-Fi6无线网络设计要求

由于井下环境较为复杂，并且长期处于无人职守状态，要求必须满足以下要求：

（1）矿用本安Wi-Fi6设备满足本安要求，并且支持在防潮，防火、防爆等恶劣环境中仍可稳定运行；此外，要求设备抗干扰能力强，从而保证数据的稳定无线传输。

（2）井下巷道长度较长且环境复杂，全覆盖时，设备安装要根据现场实际情况进行布置，做到无缝覆盖，并且合理预留重叠覆盖区。

（3）单轨吊、采煤机等大型移动设备，会涉及到在不同无线覆盖区进行漫游切换，满足信号传输不掉线的效果，这需要在不同无线覆盖区之间达到较快的切换时延。

三、解决方案

1.设计原则

（1）总则

矿用Wi-Fi6专网无线系统建设应做到技术先进、安全高效、功能适用、经济合理，并具备可扩展性、开放性和灵活性；

（2）安全性

煤矿井下建设的矿用Wi-Fi6专网所采用的技术和设备材料，都必须符合相应的国际标准和国家标准，并严格依据煤炭安全行业的相关标准进行设计。井下所有通信系统设备必须满足国家矿用产品安全标志中心规定，必须为隔爆或本安型设备，且具有防爆合格证和“MA”标志；同时网络建设应满足矿用网络安全与信息安全的相关规定。

（3）可靠性

矿用Wi-Fi6专网无线通信系统应在各类型矿井复杂环境下长时间稳定运行；满足井下工作面、巷道、机电设备室等特殊场景对无线网络传输高可靠、高实时性、高上行带宽的需要。

（4）融合性

矿用Wi-Fi6专网无线通信网络建设应与在用的矿井通信网络实现融合，应与原有资源相结合；经过网络安全隔离后，可与5G专网及公网连接，在保障数据安全的条件下实现全方位的互联互通。

2.方案组网构架

井下巷道每隔300至400米布置一套瑞京特Wi-Fi6无线AP，并分配不同的SSID，基于不同SSID划分VLAN、分配不同的QoS，实现控制数据、语音数据、视频数据的优先级接入；

井下无线AP通过分段式光纤级联或者光纤环网组成小的无线局域网，汇聚到井下万兆光纤环网，实现与中心机房控制平台的信息交互。以下是网络架构示意图：

智能化建设总体框架图

Wi-Fi6无线组网示意图

四、产品简介

1.RisingTec W622-MA-I（本安型工业Wi-Fi6无线AP/CPE主板）

速率：1774.5Mbps

标准：IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax

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

电源：12V DC供电（凤凰端子）

功耗：满负荷12VDC（900mA+500mA）

漫游：CPE模式支持快速无缝漫游

2.RisingTec W662-MA-D（本安型万兆环网工业Wi-Fi6无线AP/CPE）

速率：1774.5Mbps

标准：IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax

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

电源：12V DC供电（凤凰端子）

功耗：满负荷12VDC（1000mA+500mA）

漫游：CPE模式支持快速无缝漫游