CN102710354A - 井下无线广播系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种井下无线广播系统及其控制方法，在矿井中已有的井下漏泄通信系统中增加播音和扩音设备从而进行广播信号传输一种井下无线广播系统，包括多信道漏泄通信系统，所述多信道漏泄通信系统中包括地面基站和井下系统，所述地面基站包括至少两个基地台，所述基地台中包括发射机和接收机，其特征在于：还包括无线播音台和无线扩音器，所述无线播音台与基地台中的发射机连接，所述无线扩音器安装在地面射频信号覆盖范围和井下漏泄通信系统信号覆盖范围内。本系统安装不需信号电缆，可在漏泄电缆附近任意安装，安装方便，便于移动，可利用现有漏泄通信系统的一个信道作为广播信道，因而可避免重复布线，降低组建成本。

Description

井下无线广播系统及其控制方法

技术领域

 本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种基于漏泄通信系统的井下无线广播系统及其控制方法。

背景技术

由于矿山井下条件恶劣、巷道布置错综复杂，作业地点分散，人员流动性强，因此发生突发性自然灾害事故时，危害性大，波及范围广。如采取及时、正确的撤离、抢救处理措施，可最大限度地减少灾害影响，因此快速便捷的井下通讯方式显得尤为重要。当矿山井下发生某种灾变时，在各种通信联络手段中，井下广播系统可以最迅捷、最广泛地通知井下作业人员，指导相关人员紧急疏散或采取相应安全措施，以避免和减少安全事故和人身伤害的发生。目前国内外的井下广播系统均属于有线广播，传输媒介可以是铜质电缆或光纤，可以提供优质的音频信号，但需在井下进行线路铺设，资金耗费大且具有局限性，播音员必须在地面广播室，无法在井下现场第一时间发布。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种井下无线广播系统，在矿井中已有的井下漏泄通信系统中增加播音和扩音设备从而进行广播信号传输。

漏泄通信，就是在需要实现无线通信的地下巷道中铺设一条射频同轴电缆（即漏泄电缆）。这种电缆以穿孔，开槽或疏编等方法，有规则地破坏电缆屏蔽层的完整性。这样，当漏泄电缆接在基地电台天线输出口时，在电缆周围就会形成一个均匀连续的电磁场，即漏泄电缆起了天线传输作用。利用巷道中电缆周围的电磁场，就可沿漏泄电缆进行无线电收发信机与漏泄电缆之间的双向移动通信。漏泄通信具有话音清晰、抗干扰强、通信距离远，同时组建方便、造价不高。安装不需信号电缆，可在漏泄电缆附近任意安装，安装方便，便于移动。目前，随着矿井漏泄通信技术的逐步发展和完善，我国矿井多数安装使用了漏泄通信系统。

为了在漏泄通信系统中达到无线广播效果，本发明提供如下技术方案：

一种井下无线广播系统，包括多信道漏泄通信系统，所述多信道漏泄通信系统中包括地面基站和井下系统，所述地面基站包括至少两个基地台，所述基地台中包括发射机和接收机，还包括无线播音台和无线扩音器，所述无线播音台与基地台中的发射机连接，所述无线扩音器安装在地面射频信号覆盖范围和井下漏泄通信系统信号覆盖范围内。

作为改进，所述无线播音台包括话音放大器、MPEG音频解码器、DTMF编码器、混合器，音频功率放大器和电源，所述混合器与话音放大器、MPEG音频解码器及DTMF编码器相连接，所述音频功率放大器与混合器连接。

作为改进，所述无线扩音器包括含接收单元、解码器、音频功率放大器和电源，所述解码器与接收单元连接，所述音频功率放大器与解码器相连接。

作为改进，所述地面基站还包括连接着基地台发射机的合路器，与基地台接收机连接的分路器，连接着合路器和分路器的双工器以及与双工器连接的分支器；所述井下系统包括分配器和至少一个中继器，分配器和中继器之间通过漏泄电缆连接。

一种井下无线广播系统的控制方法，包括如下步骤：

（1）    无线播音台将话音、音乐信号和密码信号叠加，作为调制信号传送至广播信道基地台的发射机；

（2）    播音信号对发射机进行调频并通过线路控制其发射；

（3）    安装在信号覆盖范围内的无线扩音器接收到播音信号，当密码信号与扩音器中预先设定的密码相符时，所述无线扩音器进行播音；当密码信号与扩音器中预先设定的密码不符时，所述无线扩音器不进行播音。

作为改进，步骤（1）中所述无线播音台将信号叠加的过程为：

a 话音放大器将通过话筒输入的语音信号放大；

b 音频解码器将MPEG数字信号还原成模拟信号；

c DTMF编码器编码产生密码信号；

d 混合器对语音信号、音乐信号、密码信号进行叠加。

    本发明提供的井下无线广播系统，与现有技术相比，具有如下优点和积极效果：安装不需信号电缆，可在漏泄电缆附近任意安装，安装方便，便于移动，可利用现有漏泄通信系统的一个信道作为广播信道，因而可避免重复布线，降低组建成本。本系统的终端（无线扩音器）没有数量的限制，完全可按需设置。平时工作过程中，本系统还可用于在井下各地点播放背景音乐、新闻、宣传报道、安全教育知识。

附图说明

图1为本发明提供的井下无线广播系统结构示意图。

图2为无线播音台中各部件连接示意图。

图3为无线扩音器中各部件连接示意图。

图4为井下无线广播系统的控制流程图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例一：

漏泄通信，就是在需要实现无线通信的地下巷道中铺设一条射频同轴电缆（即漏泄电缆）。这种电缆以穿孔，开槽或疏编等方法，有规则地破坏电缆屏蔽层的完整性。这样，当漏泄电缆接在基地电台天线输出口时，在电缆周围就会形成一个均匀连续的电磁场，即漏泄电缆起了天线传输作用。利用巷道中电缆周围的电磁场，就可沿漏泄电缆进行无线电收发信机与漏泄电缆之间的双向移动通信。漏泄通信具有话音清晰、抗干扰强、通信距离远，同时组建方便、造价不高。安装不需信号电缆，可在漏泄电缆附近任意安装，安装方便，便于移动。目前，随着矿井漏泄通信技术的逐步发展和完善，我国矿井多数安装使用了漏泄通信系统。

如图1所示，本发明公开的井下无线广播系统中使用的漏泄通信系统包括地面基站和井下系统两部分。其中，地面基站包括基地台，合路器，分路器，双工器，分支器，一个基地台通常对应一条通信信道。

合路器能够汇合多个基地台的发射功率为一个输出端，以便送至井下。合路器要求各输入端与发射机阻抗匹配且相互隔离，同时插入损耗尽可能小。

分路器能够将来自井下的射频信号分为多个输出端，分别送至漏泄通信系统的各个接收机。分路器要求各输出端与接收机阻抗匹配，并由内部射频放大器补偿分路所引起的信号衰耗。

双工器能使发射信号与接收信号共用一根漏泄电缆。双工器既使收、发信号通过时损耗尽量小，又使收发同时工作时发射机输出不能影响接收机的工作。

基地台中设置有发射机和接收机，基地台发送信号时，发射机将通信信号发送至合路器，合路器将接受到的信号发送至双工器，双工器将信号传送送至分支器，并经由分支器分为两股发射信号，分别传输至地面和井下的漏泄电缆中，其中地面信号还可通过地面天线进行发射，井下传输信号通过漏泄电缆传送至井下系统中。井下给基地台发送信号时，信号经由井下漏泄电缆传送至地面基站中的分支器，分支器将接收到的信号传送给双工器，双工器将该信号传输给分路器，分路器再将信号传送给相应基地台的接收机。

井下系统一般包括分配器和若干个中继器，当井下系统无分支时，则不需要分配器。如单支漏泄电缆长度不超过500m，就不需要中继器。分配器和中继器之间通过漏泄电缆连接，从地面基地台传输来的通信信号通过分配器进行分配后，经由中继器进行传输。

本发明提供的井下无线广播系统基于多信道的漏泄通信系统，利用多信道漏泄通信系统中的其中一个信道进行广播信号传输，因此本系统中至少应包含两个基地台。井下无线广播系统在原有漏泄通信系统基础上增加两个设备：无线播音台和无线扩音器。无线播音台与漏泄通信系统中的其中一个基地台中的发射机连接，所述与无线播音台连接的基地台即为广播信道基地台。

无线播音台将话音、音乐信号和密码信号叠加，作为调制信号传送至广播信道基地台的发射机进行调频，使该发射机成为一部调频广播电台。如图2所示，无线播音台中包括话音放大器、MPEG音频解码器、DTMF编码器、混合器，音频功率放大器及电源等组成部分。无线播音台面板外部提供话筒接口和通用数据接口，本例中数据接口为USB及SD卡接口。话音放大器与话筒连接，能够将通过话筒输入的话音语音放大，音频解码器能将来自USB或SD卡的MPEG数字信号还原成模拟信号，DTMF编码器能编码产生打开扩音器喇叭通道的密码信号。混合器将上述三路信号叠加，然后送到广播信道基地台的发射机，产生调频广播信号。混合器还连接着音频功放器，音频功放器与外置扬声器连接，以便工作人员在无线播音台监听播音信号。

在地面和井下射频信号覆盖区内设置有若干无线扩音器。如图3所示，无线扩音器包括接收单元、解码器、音频功率放大器及电源等组成部分。其中接收单元连接着外置天线，用于接收广播信号；解码器与接收单元连接，用于对接收到的信号解码，分离出播音台产生的密码信号后与无线扩音器内预先设定的密码进行比对；音频功率放大器与解码器连接，用于对播音信号进行放大；音频功率放大器还连接着播音喇叭，喇叭的音量可通过无线扩音器的音量电位器进行调整。无线扩音器外部还设置一个用于显示收信状态的LED收信灯，LED收信灯与接收单元连接，无线扩音器中的接收单元接收到无线播音信号后，LED收信灯亮。

开始进行井下无线广播时，广播信号产生至播放的控制流程如图4所示，首先播音员在无线播音台控制面板上选择需要播放的无线扩音器，按下播音键开始播音。无线播音台中的话音放大器将通过话筒输入的语音信号放大；音频解码器将MPEG数字信号还原成模拟信号； DTMF编码器根据所选的无线扩音器进行编码产生密码信号；混合器对语音信号、音乐信号、密码信号进行叠加，作为调制信号传送至广播信道基地台的发射机进行调频，使该发射机成为一部调频广播电台。

其次，播音信号通过漏泄通信系统进行传输。即发射机将播音信号传送至合路器，并经双工器，分支器，最后分为两路播音信号，分别传输至地面和井下的漏泄电缆中，其中地面信号还可通过地面天线进行发射，另一路播音信号最终传送至井下系统的信号覆盖区内。

无线扩音器的接收单元接收到信号后将信号发送至解码器，此时无线扩音器外部的LED收信灯亮，无线扩音器仍处于守候状态。解码器对信号解码后确认收到的密码信号与本扩音机的密码相符时，打开音频通道，即通过音频功率放大器对播音信号进行放大，并驱动高音喇叭进行播音；如果收到的密码信号与扩音机的密码不符则不进行播音。无线扩音器可各自预设不同的独立开机密码，此外，所有的无线扩音器还应设置另一个统一开机密码，当需要进行最大范围广播时，接收到的广播信号中包含有该统一开机密码，所有的扩音器都开始广播。

本发明提供的井下无线广播系统充分利用矿井下已经存在的多信道漏泄通信系统作为传输媒介，突破了话音通信的限制，实现井下无线广播。

Claims (7)

1.一种井下无线广播系统，包括多信道漏泄通信系统，所述多信道漏泄通信系统中包括地面基站和井下系统，所述地面基站包括至少两个基地台，所述基地台中包括发射机和接收机，其特征在于：还包括无线播音台和无线扩音器，所述无线播音台与基地台中的发射机连接，所述无线扩音器安装在地面射频信号覆盖范围和漏泄通信系统信号覆盖范围内。

2.根据权利要求1所述的井下无线广播系统，其特征在于：所述无线播音台包括话音放大器、MPEG音频解码器、DTMF编码器、混合器，音频功率放大器和电源，所述混合器与话音放大器、MPEG音频解码器及DTMF编码器相连接，所述音频功率放大器与混合器连接。

3.根据权利要求1所述的井下无线广播系统，其特征在于：所述无线扩音器包括含接收单元、解码器、音频功率放大器和电源，所述解码器与接收单元连接，所述音频功率放大器与解码器相连接。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的井下无线广播系统，其特征在于：所述地面基站还包括连接着基地台发射机的合路器，与基地台接收机连接的分路器，连接着合路器和分路器的双工器以及与双工器连接的分支器。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的井下无线广播系统，其特征在于：所述井下系统包括分配器和至少一个中继器，分配器和中继器之间通过漏泄电缆连接。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的井下无线广播系统的控制方法，包括如下步骤：

无线播音台将话音、音乐信号和密码信号叠加，作为调制信号传送至广播信道基地台的发射机；

播音信号对发射机进行调频并通过线路控制其发射；

安装在信号覆盖范围内的无线扩音器接收到播音信号，当密码信号与扩音器中预先设定的密码相符时，所述无线扩音器进行播音；当密码信号与扩音器中预先设定的密码不符时，所述无线扩音器不进行播音。

7.根据权利要求6所述的井下无线广播系统的控制方法，其特征在于步骤（1）中所述无线播音台将信号叠加的过程包括：

a 话音放大器将通过话筒输入的语音信号放大；

b 音频解码器将MPEG数字信号还原成模拟信号；

c DTMF编码器编码产生密码信号；

d 混合器对语音信号、音乐信号、密码信号进行叠加。

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