CN102061935A - 矿山救援无线多媒体指挥系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种矿山救援无线多媒体指挥系统，该系统可将现场图像、声音以及环境参数通过无线射频和矿用电话线进行双向数字信号传输，实时传输至井下救护基地和地面指挥中心。它包括作为前端设备的多媒体采集仪、可进行无线或有线传输的中继设备、可接受中继设备信号的井下基地设备和地面设备，其中中继设备主要由无线双频自组网通信模块、对称数字用户线路接入模块、无线射频模块及天线组成；多媒体采集仪将采集到的视频、音频及环境参数信息通过双码流多媒体网络服务器转换成数字信号，然后通过无线射频模块和天线发送出去，再经中继设备传输到井下基地设备和地面设备，将数字信号还原成语音、视频和环境参数，提供给救援指挥中心。

Description

矿山救援无线多媒体指挥系统

技术领域

本发明涉及矿山安全救灾领域，尤其涉及一种矿山救援无线多媒体指挥系统。

现有技术

矿井发生灾害时，救护人员在井下救灾中一般使用有线声能电话或使用有线矿山救援可视化指挥装置，也有一些救护队使用SC2000无线电话。但由于井下发生灾害后，高温、浓烟、瓦斯和CO严重超限、井下光线不足、巷道狭窄、通风状况差等困难，特别是救护队员本身要携带大量设备，如果救援设备有大量的传输线，将会给救援过程带来很大不便。而井下小录通、SC2000无线电话只有音频传输功能、无视频和环境参数采集传输功能，因此不能全面的反映井下灾区的情况，给井下救护基地、地面指挥中心的专家及指挥员提供全面的信息。特别是发生特重大瓦斯爆炸灾害或透水事故后，传输线制约了救护队员的行进和灾情勘察，甚至威胁到救护队员的人身安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实时监测并通过无线或无线加有线的方式直接联络事故现场的矿山救援无线多媒体指挥系统；该系统可清晰、准确地将现场图像、声音以及环境参数通过无线射频和矿用电话线进行双向高速的数字信号传输，实时传输至井下救护基地和地面指挥中心。

本发明解决上述问题的技术方案是：所提供的矿山救援无线多媒体指挥系统包括前端设备、中继设备、井下基地设备和地面设备，前端设备采集的信息通过中继设备处理后传输到井下基地设备和地面设备；

所述的前端设备是本安型多媒体采集仪，主要由本安型红外摄像仪、话筒、麦克、环境参数采集模块、接收与处理采集到的音频、视频和环境参数信号的双码流多媒体网络服务器、电子微硬盘、与双码流多媒体网络服务器连接的无线射频模块、全向无线通信射频天线、与红外摄像仪连接的模拟液晶屏和本安电源组成；

所述的中继设备是井下本安型无线有线自适应中继器，主要由无线双频自组网通信模块、对称数字用户线路接入模块、无线射频模块、全向无线通信射频天线和本安电源组成，其中对称数字用户线路接入模块和无线射频模块分别与无线双频自组网通信模块连接；

所述的井下基地设备是可无线传输的本安型计算机；

所述的地面设备是本安型无线有线自适应隔离中继器，主要由无线双频自组网通信模块、对称数字用户线路接入模块、无线射频模块、全向无线通信射频天线、数据电-光-电交换隔离模块、本安电源和计算机组成，其中对称数字用户线路接入模块和无线射频模块分别与无线双频自组网通信模块连接，数据电-光-电交换隔离模块与对称数字用户线路接入模块的有线输入端连接。

本发明说的“本安型”或“本安”指采取了安全措施，在矿井井下是本质安全的。

上述中继设备和地面设备中的的无线射频模块均含有2.4G无线通讯模块和5.8G无线通讯模块。

当需要有线传输时，两个中继设备中的对称数字用户线路接入模块之间通过双绞电话线连接。

本发明的工作过程是：多媒体采集仪将捕捉和采集到的音视频及环境参数等信息一起送至双码流多媒体网络服务器，双码流多媒体网络服务器将模拟音、视频信号转换成数字信号，再和环境参数信号一起分为两路传输，一路送至电子微硬盘上高清存储，另一路送至无线射频模块。无线射频模块通过全向无线通信射频天线传送给中继设备的无线双频自组网通信模块，无线双频自组网通信模块可以将信号通过无线射频模块经全向无线通信射频天线传输至一下一个中继设备的无线双频自组网通信模块，也可将信号以网络数据包的形式传给对称数字用户线路接入模块，由对称数字用户线路接入模块通过双绞电话线传给下一个中继设备的对称数字用户线路接入模块；具体采用哪种方式可以根据距离远近决定，当距离超过200米时，将双绞线接上，则自动转成对称数字用户线传输，将双绞线去掉，则采用无线传输。位于井下基地附近的中继设备信号通过无线传输到井下基地设备，通过它的嵌入式中央处理器模块将数字信息还原成语音、视频和环境参数显示，或同时通过无线射频天线或矿用双绞电话线方式传到地面设备的无线双频(5.8G、2.4G频段)自组网通信模块或对称数字用户线路接入模块，将数据传到地面计算机，计算机将数字信息还原成语音、视频和环境参数显示。地面数据电-光-电交换隔离模块可将井下本质安全电路与地面电路隔离开而达到本质安全。

上述双码流多媒体网络服务器包括多媒体视、音频编/解码器、Hi3512多媒体压缩处理器、透明RS485数据接口(连接环境参数采集器)和WiFi无线通信模块。双码流多媒体网络服务器将本安红外摄像仪和本安话筒输出的模拟视音频信号转换成数字信号，通过并行输出端口传送到Hi3512多媒体压缩处理器进行双码编码，一路高码率的码流用于本地高清存储，存储在微硬盘上，一路低码率的码流用于网络传输，通过WiFi无线通信模块打包形成标准的网络数据流传输至中继设备；上述的Hi3512多媒体压缩处理器包括电源电路、网桥接口电路、CMOS传感器电路、视频输入输出电路、音频输入电路、透明485接口电路、时钟电路、硬盘控制电路和USB2.0接口电路。

本发明与现有技术相比，是独立的、功能全面的小型无线局端数据设备，它依靠自备电源、本安红外摄像仪、本安话筒、环境参数采集仪等方便、安全的前端设备，采用“无线网络”的宽带组网技术，利用射频天线和矿用双绞电话线自适应的传输技术对高速的数字信号进行传输，将灾后现场的声音、视频、环境参数信息传输至救援指挥中心。同时前端设备可利用设备上的液晶屏观察所拍摄的视频录像和环境参数情况，以便使用救援基地和地面指挥中心指挥员看的清晰、准确。救灾全过程可在前端设备和基地设备、地面设备上存储，并可以在基地设备及地设备上回放，因此具有全面、系统、多方位、科学记录、事后救灾经验总结和灾情事故量化分析等优点。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容加以详细说明。

参看图1：本装置包括前端设备I、中继设备II、井下基本设备III和地面设备IV以及可实现双向对称高速数字信号传输的矿用双绞线。前端设备I由救护队员在现场携带，中继设备II根据需要安放在矿井巷道拐弯处，井下基地设备III设置在井下救援基地，井下救援基地也可同时设有中继设备II，地面设备IV设在地面指挥中心。

前端设备I主要由KBA-H型矿用本安型红外摄像仪1、KBE5型矿用本安型耳麦2、PGM-2400四合一气体检测仪3、EYT-IP870双码流多媒体网络服务器4、电子微硬盘5、2.4G无线通信模块6、2.4G射频天线7、3.5寸高清模拟显示屏8和本安电源9组成。这里的前端设备I可根据现场灾害发生地点附近距中继设备II200米范围内自由移动。中继设备II主要由D-LINK无线双频自组网通信模块10、SDSL对称数字用户线路接入模块11、2.4G无线通信模块6、5.8G无线通信模块12、2.4G射频天线7、5.8G射频天线13和本安电源9组成。基地设备III是一台计算机，主要包括ARM9低功耗嵌入式微型处理器14，电子微硬盘5，3.5寸高清数字显示屏15、InterAC97系列高清音频解码芯片16，2.4G无线通信模块6、2.4G射频天线7，高效率5V稳压模块17，KBE5型矿用本安型耳麦2和本安电源9。地面设备IV主要包括D-LINK无线双频自组网通信模块10、2.4G无线通信模块6、5.8G无线通信模块12、2.4G射频天线7、5.8G射频天线13、SDSL对称数字用户线路接入模块11、数据电-光-电交换隔离模块18和本安电源9和地面系统专用笔记本电脑19。

KBA-H型矿用本安型红外摄像仪1的红外波长为850nm，红外灯照射距离≥15m，500(水平)×582(垂直)像素，水平清晰度：400电视线，它可在全黑的情况下自动捕获井下现场图像。将捕捉到现场的视频信号和KBE5型矿用本安型耳麦2中的音频信号以及PGM-2400四合一气体检测仪3捕获的环境参数信号送至EYT-IP870双码流多媒体网络服务器4，EYT-IP870双码流多媒体网络服务器4首先将模拟的视音频及环境参数信号转换成数字信号，通过并行输出端口传送到Hi3512多媒体压缩处理器，Hi3512多媒体压缩处理器将多媒体进行双码编码(其数据压缩方式为优化H.264Main profile压缩算法)，一路高码率的码流用于本地高清存储，存储在微硬盘5上，一路低码率的码流用于网络传输，通过2.4G无线通信模块6和2.4G射频天线7打包形成标准的网络数据流传输至中继设备II的2.4G无线通信模块6；中继设备II中的D-LINK无线双频自组网通信模块10使用2.4GHz和5.8GHz两个不同的频段，本地接入服务用2.4GHz 802.11b/g信道，骨干回传网络使用5.8GHz802.11a信道，互不存在干扰。这样就可以在服务本地接入用户的同时，执行回传转发功能。解决了回传和接入的信道干扰问题，大大提高了网络性能。两个中继设备II之间可以优先(插上有线时)通过采用SDSL对称数字用户线路接入模块11，传输距离可达4Km，若在不方便布线的场合中继设备II之间采用D-LINK无线双频自组网通信模块10中的5.8G无线通信模块12和5.8G射频天线13，自组无线传输距离在无遮挡情况下为800m。

中继设备II通过D-LINK无线双频自组网通信模块10、2.4G无线通信模块6及2.4G射频天线7传入基地设备III的2.4G无线通信模块6，经过ARM9低功耗嵌入式微型处理器14和InterAC97系列高清音频解码芯片16将数字信号还原，将视频和环境参数通过3.5寸高清数字显示屏15显示出来，将音频通过KBE5型矿用本安型耳麦2进行现场指挥救灾，同时将前端设备采集的多媒体信号存储在微硬盘5上。同时中继设备II也可以优先(插上有线时)通过采用SDSL对称数字用户线路接入模块11，经过数据电-光-电交换隔离模块18和地面设备中的SDSL对称数字用户线路接入模块11进行传输，传输距离可达4Km，后经地面设备IV的D-LINK无线双频自组网通信模块10、2.4G无线通信模块6和2.4G射频天线7传入地面系统专用笔记本电脑19。若在不方便布线的场合中继设备II和地面继设备IV之间可直接采用D-LINK无线双频自组网通信模块10中的5.8G无线通信模块12和5.8G射频天线13自组无线传输，再经2.4G无线通信模块6和2.4G射频天线7传入地面系统专用笔记本电脑19。地面系统专用笔记本电脑通过以太网高速上传，或卫星通信传输至地面指挥中心或国家救援指挥中心，实现事故现场图像的多点监测以实时指挥。

Claims (5)

1.矿山救援无线多媒体指挥系统，包括前端设备、中继设备、井下基地设备和地面设备，前端设备采集的信息通过中继设备处理后传输到井下基地设备和地面设备，其特征是：

所述的前端设备是本安型多媒体采集仪，主要由本安型外摄像仪、话筒、麦克、环境参数采集模块、接收与处理采集到的音频、视频和环境参数信号的双码流多媒体网络服务器、电子微硬盘、与双码流多媒体网络服务器连接的无线射频模块、全向无线通信射频天线、与红外摄像仪连接的模拟液晶屏和本安电源组成；

所述的中继设备是井下本安型无线有线自适应中继器，主要由无线双频自组网通信模块、对称数字用户线路接入模块、无线射频模块、全向无线通信射频天线和本安电源组成，其中对称数字用户线路接入模块和无线射频模块分别与无线双频自组网通信模块连接；

所述的井下基地设备是可无线传输的本安型计算机；

所述的地面设备是本安型无线有线自适应隔离中继器，主要由无线双频自组网通信模块、对称数字用户线路接入模块、无线射频模块、全向无线通信射频天线、数据电-光-电交换隔离模块、本安电源和计算机组成，其中对称数字用户线路接入模块和无线射频模块分别与无线双频自组网通信模块连接，数据电-光-电交换隔离模块与对称数字用户线路接入模块的有线输入端连接。

2.根据权利要求1所述的矿山救援无线多媒体指挥系统，其特征是中继设备和地面设备中的的无线射频模块均含有2.4G无线通讯模块和5.8G无线通讯模块。

3.根据权利要求1或2所述的矿山救援无线多媒体指挥系统，其特征是中继设备中的无线双频自组网通信模块使用2.4Ghz和5.8GHz两个不同的频段，本地接入服务用2.4GHz 802.11b/g信道，骨干回传网络使用5.8GHz802.11a信道。

4.根据权利要求3所述的矿山救援无线多媒体指挥系统，其特征是两个中继设备中的对称数字用户线路接入模块之间通过双绞电话线连接。

5.根据权利要求4所述的矿山救援无线多媒体指挥系统，其特征是双码流多媒体网络服务器采用EYT-IP870双码流多媒体网络服务器。

Images