CN102128049A - 生命信息钻孔探测系统 - Google Patents

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CN102128049A CN2011100030836A CN201110003083A CN102128049A CN 102128049 A CN102128049 A CN 102128049A CN 2011100030836 A CN2011100030836 A CN 2011100030836A CN 201110003083 A CN201110003083 A CN 201110003083A CN 102128049 A CN102128049 A CN 102128049A
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文虎
邓军
吴建斌
郑学召
徐林生
马砺
李新卫
张青峰
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Abstract

本发明是一种用于矿井的生命信息钻孔探测系统，它包括井下装置和地面装置，井下装置由多媒体视频网络采集模块、由热电阻与温度变送器组成的测温单元、井下红外摄像仪、麦克风、第一SDSL数据接入模块和第一本安电源组成，其中的红外摄像仪、麦克风、第一SDSL数据接入模块和测温单元分别与多媒体视频网络采集模块连接；地面装置由第二SDSL数据接入模块、与第二SDSL数据接入模块连接的COFDM无线传输接入模块以及第二本安电源组成；所说的井下装置和地面装置之间采用双绞电话线连接。灾害发生后井下装置通过所钻的孔送到井下，将捕捉到的生命信息实时传输到地面救援中心。

Description

生命信息钻孔探测系统
技术领域
本发明涉及生命信息探测及通信技术，特别是一种用于矿井的生命信息钻孔探测系统。
背景技术
煤矿井下生产环境复杂、多变、条件恶劣，煤矿发生事故后的遇险人员的救援和探测是煤矿紧急救援的关键。随着通讯技术、计算机技术和自动控制技术和无线传感器网络技术的迅速发展，煤矿应急救援技术向网络化、智能化和管理控制一体化的方向演变是煤矿通信技术发展的必然趋势。
由于传感器网络技术的广泛应用，使许多传感器、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，用一根双绞电话线就能够将视频和音频及环境参数进行打包传输，为生命探测系统提供了技术保障。然而现有的生命探测技术主要用于地面建筑，由于煤矿的环境非常复杂，目前用于地面的应急通信方式，信号都覆盖不到井下；地面所有使用的无线移动通信系统，在地下井巷中都无法使用。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种用于矿井的生命信息钻孔探测系统。
解决上述问题的技术方案是：所提供的生命信息钻孔探测系统包括井下装置和地面装置，井下装置由多媒体视频网络采集模块、由热电阻与温度变送器组成的测温单元、井下红外摄像仪、麦克风、第一SDSL数据接入模块和第一本安电源组成，其中的红外摄像仪、麦克风、第一SDSL数据接入模块和测温单元分别与多媒体视频网络采集模块连接；地面装置由第二SDSL数据接入模块、与第二SDSL数据接入模块连接的COFDM无线传输接入模块以及第二本安电源组成；所说的井下装置和地面装置之间采用双绞电话线连接。
灾害发生后在所需位置钻孔，井下装置通过所钻的孔送到井下，红外摄像仪捕捉井下现场图像，测温单元采集温度信号，并将捕捉到的视频信号和温度信号连同麦克风中的音频信号一起送至多媒体视频网络采集模块(即多媒体视频网络服务器)，转换成数字信号并进行压缩，然后将信号输出至第一SDSL数据接入模块(即SDSL线路接入器)，第一SDSL数据接入模块将压缩后的数据通过双绞电话线以IP包的形式传送给地面装置的第二SDSL数据接入模块，最后通过网关节点的485接口和COFDM无线传输接入模块将数据通过无线网络和485接口传输到救援指挥中心的计算机。
本发明克服了传统矿井救援设备的时间延迟、信息沟通不畅及决策困难等诸多弊端，可以快速组建矿山救灾时的生命信息探测和应急通信系统。本发明具有图像、语音、温度参数等多媒体信号摄入，检测、存储、显示和回放功能，且可深入井下救护队员无法进入的灾区，取得第一手资料，为制定行之有效的救灾方案提供了技术支持，为矿山救援的有序、及时和准确提供了保证。本发明既能为煤矿的安全管理、事故防治、矿井救援提供帮助，又能为矿山井下通信设备的升级提供技术支持。另外，本发明的有线传输距离可高达4Km(矿井深度一般不不会到4Km)，无线传输距离可达200米，多媒体信号可通过计算机提供的10M/100M自适应快速以太网口高速上传，通过互联网，使相关人员直接了解井下信息。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明本安电源的原理框图。
图3是本发明本安电源保护电路的原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括井下装置1和地面装置2。井下装置1由测温单元10、红外摄像仪11、麦克风12、EYT-IP870多媒体网络视频服务器(即多媒体网络视频采集模块)13、第一SDSL数据接入模块14和第一本安电源组成15；地面装置2由第二SDSL数据接入模块21、COFDM无线传输接入模块22以及第二本安电源组成23；井下装置1和地面装置2之间采用双绞电话线4连接。使用时用高强度双绞电话线4将井下装置1和地面装置2连接，连接后井下装置由钻孔送入井下，红外摄像仪11自动捕捉井下现场图像，并将捕捉到的视频信号连同麦克风12中的音频信号和测温单元的温度信号一起送至EYT-IP870多媒体网络视频服务器13，EYT-IP870多媒体网络视频服务器13首先将模拟的音频、视频信号转换成数字信号，然后采用MPEG-4压缩方式进行压缩编码，将视音频及温度数字信号输出至第一SDSL数据接入模块14，第一SDSL数据接入模块14将压缩后的数据采用2BIQ的调制方式，通过双绞电话线4以IP包的形式传送给地面装置2的第二SDSL数据接入模块21，第二SDSL数据接入模块通过COFDM无线传输接入模块22将数据通过网关节点31传输给计算机3，为救援提供井下生命信息。本探测系统的有线传输距离可高达4Km(矿井深度一般不会到4Km)，无线传输距离可达200米，多媒体信号可通过计算机提供的10M/100M自适应快速以太网口高速上传，通过互联网业内人士也可直接了解钻孔位置的井下信息。
本发明的本安电源如图2所示，它由依次连接的电池组5(锂电池)、过流保护电路6和DC/DC转换器7组成。
图3给出了本安电源过流保护电路的一个实例。过流保护电路由纳秒级开通的三极管Q1(型号为3906)和纳秒级关断的场效应管Q2(型号为SI4435)构成，其中纳秒级开通的三极管Q1的基极通过电阻(电阻R1和电阻R2)与纳秒级关断的场效应管Q2的漏极相连，纳秒级开通的三极管Q1的发射极与纳秒级关断的场效应管Q2的源极相连，纳秒级关断的场效应管Q2的栅极接在纳秒级开通的三级管Q1集电极回路的分压电阻上(即接在电阻R3和电阻R4之间)。在三极管Q1基极与发射极之间还连有电容C1，以便去除干扰；三级管Q1的集电极通过电阻R3和电阻R4接地。
上述三极管起着监视电源放电电流的作用，一旦该电流在该三极管及与其相连的电阻上的压降超过该三极管的门值电压，该三极管会在纳秒级开通，集电极电位变高，使得场效应管在纳秒级时间内关断，从而降低瞬间短路打火能量，实现了消除爆炸隐患及保护负载的目的。
当负载正常工作时，三极管Q1处于截止状态，场效应管Q2导通，红外摄像仪正常工作；当摄像头出现故障或某一处短路导致电流过大时，三极管Q1的基极电势小于集电极，则三极管Q1导通，由于电阻R4的分压，场效应管Q2的栅极电压为高电平，场效应管Q2纳秒级关断，这样就有效地保护了负载。

Claims (4)

1.生命信息钻孔探测系统，其特征是包括井下装置和地面装置，井下装置由多媒体视频网络采集模块、由热电阻与温度变送器组成的测温单元、井下红外摄像仪、麦克风、第一SDSL数据接入模块和第一本安电源组成，其中的红外摄像仪、麦克风、SDSL数据接入模块和测温单元分别与多媒体视频网络采集模块连接；地面装置由第二SDSL数据接入模块、与第二SDSL数据接入模块连接的COFDM无线传输接入模块以及第二本安电源组成；所说的井下装置和地面装置之间采用双绞电话线连接。
2.根据权利要求1所述的生命信息钻孔探测系统，其特征是多媒体视频网络采集模块是EYT-IP870多媒体网络视频服务器。
3.根据权利要求1或2所述的生命信息钻孔探测系统，其特征是本安电源由依次连接的电池组5、过流保护电路6和DC/DC转换器7组成。
4.根据权利要求3所述的生命信息钻孔探测系统，其特征是所说的过流保护电路由纳秒级开通的三极管(Q1)和纳秒级关断的场效应管(Q2)构成，其中纳秒级开通的三极管(Q1)的基极通过电阻与纳秒级关断的场效应管(Q2)的漏极相连，纳秒级开通的三极管(Q1)的发射极与纳秒级关断的场效应管(Q2)的源极相连，纳秒级关断的场效应管(Q2)的栅极接在纳秒级开通的三级管集电极回路的分压电阻上。
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