CN102817635A - 一种电力隧道有线应急通信指挥人员定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力隧道应急通信及人员定位指挥系统包括监控平台、应急通信主机、应急通信人员定位终端；本发明通过项目的实施，可以保障进入隧道的运行人员和外界的密切联系，保障了工作人员的人生安全。通过红外定位，监视隧道内活动人员，包括工作人员和进入隧道的不法分子，实现快速定位并启动相关的处置预案。本系统针对性强，实用性好，可靠性好，系统功能完善。

Description

一种电力隧道有线应急通信指挥人员定位系统

技术领域

本发明涉及一种应急通信系统，尤其涉及一种电力隧道有线应急通信指挥人员定位系统。

背景技术

电力隧道是电力能源传输的重要组成部分，电力隧道的建设，往往深入地下若干米以上，无论是公网（移动、联通、电信等）还是专网（电力）的无线信号都无法穿透土层到达隧道内。

由于公网和专网通信不能进入隧道，致使进入隧道的运行维护人员常常处于与外界隔绝的状态，一旦遇到突发事件或者险情经常无法与外界联系，很难在第一时间对险情和突发事件做出反应，无法最大限度的保障工作人员的人生安全。

一旦发生不法份子非法入侵并实施破坏或者盗窃行为时，监控中心无法定位不法分子的具体位置，无法快速启动处置预案，增大了快速处置的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对电力隧道，由于公网和专网通信无法穿透土层到达隧道内，一方面需要解决通信联系的问题，保障进入隧道的运行人员和外界的密切联系和人生安全。另一方面是人员定位的问题，针对隧道内活动人员，包括工作人员和进入隧道的不法分子，实现快速定位并启动相关的处置预案。为此，本发明提供一种电力隧道应急通信及人员定位指挥系统，它具有实用性强，可靠性好，系统功能完善的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

电力隧道应急通信及人员定位指挥系统包括监控平台、应急通信主机、应急通信人员定位终端。

所述监控平台支持多种常用设备的接入，能够快速对所监控的设备进行控制与数据响应，且拥有开放式的架构，便于扩展功能及第三方平台的接入。该平台能够根据用户的需求进行模块的增减，满足用户不同层次的需求。

所述监控平台包括应用服务器，应用服务器分别与资源管理服务器，前端采集服务器，主监控坐席，普通坐席，语音处理服务器，短信处理服务器和数据分析服务器，电话呼叫中心连接。

所述监控平台的核心模块为应用服务器，应用服务器能够接受多个模块的注册申请，然后为这些模块提供采集数据、上报数据、数据分析、数据整合等多种功能。

所述普通坐席是展现给用户的显示平台，分为B/S和C/S两种形式，通过使用浏览器与客户端软件的形式为用户提供直观的数据、图表、仿真GIS地图展示界面，并响应用户对于监控设备的控制操作。

所述主监控坐席,除了具有普通监控坐席的功能以外，还能配置一个人工坐席线路，当监控管理服务器登录时，监控管理服务器会用坐席线路登录电话呼叫中心，电话呼叫中心进行人工坐席转接时，只会转接到登录的人工坐席线路上。

所述监控平台中包括前端控制服务器，所述前端控制服务器至少与一台应急通信主机连接，应急通信主机至少与一个应急通信人员定位终端连接。

所述应急通信主机，采用了热插拔式积木结构设计，采用标准6U机箱封装，7U机架式安装在设备机柜上，方便标准机柜内安装和维护。

所述应急通信主机采用了无阻塞数字式交换网络，依托企业局域网进行中继连接，所有的语音业务在公司的内部专网上完成，不与外网发生任何的网络物理连接，使得话音质量可靠，而且专网网络的安全也得到了保证。对下层隧道内的通信方式采用传统的对讲语音交换模式，为了适应隧道内长距离通信和供电的特殊要求，采用恒流环技术的长线用户工作方式，保证通信距离可以达到0～10公里，并且满足每个端口可以挂接1～8部呼叫对讲终端的供电需求。

所述应急通信主机具备全工模式和半工模式两种工作模式，用户可根据实际需求选用，以求达到最佳使用要求和经济成本。当处于半工工作模式时，若主用数据采集及通信插板故障，可切换到备用数据采集及通信插板，增强了工作的稳定性和可靠性，故障时可不断电维护，方便可靠。

所述应急通信主机采用白发蓝LED对其功能、运行及故障进行明确指示，方便查看运行状况和故障排除等。

所述数据采集及通信插板最多支持插接数据采集及通信插板8块，每块插板具备8个通信端口，最大具备64通信端口。

所属应急通信人员定位终端由第一MCU处理单元，第二MCU处理单元，数据通信模块，电源调理模块，红外探测及接收模块，语音通信模块，语音附件控制模块组成

所述应急通信人员定位终端有三对电缆相连，其中一对电缆用于应急通信主机通信以及远程供电；两对电缆用于和应急通信主机的语音通信。

所述应急通信人员定位终端，通过与应急通信主机的通信，实现电力隧道内与监控指挥中心之间、电力隧道内巡测人员与地面巡测人员之间的应急呼叫对讲。采用两对电缆通信，实现呼入和呼出分离，通过这种方式实现同一条隧道内，不同位置终端的通话通畅。

所述应急通信人员定位终端具有语音广播功能，监控平台指挥中心的值班人员，可以通过远程控制特定区域的应急通信人员定位终端，实现语音广播。

所述应急通信人员定位终端具有人员定位功能，通过超声波和红外双监探头可以实现隧道内人员的定位，定位人员包括工作人员和进入隧道的破坏分子，通过人员的定位，实现远程监控和指挥。

所述应急通信人员定位终端，具有报警和调度功能，通过电力隧道内的工作人员与监控平台指挥中心的值班人员双向呼叫实现。

本发明的工作原理，

针对电力隧道内公网和专网的信号都无法穿透土层到达隧道内，利用监控平台强大的语音处理能力和电力隧道多状态监控系统中敷设的专用铠装通信电缆，运用远程供电和通信共缆传输技术，在隧道内安装应急通信人员定位终端，利用红外对进入隧道的工作人员或者其他人员进行定位和指挥，利用有线电缆进行语音的通信，实现电力隧道内人员与监控指挥中心之间，电力隧道内巡测人员与地面人员之间的应急呼叫对讲。 

本发明的有益效果，                                                                                                 

通过项目的实施，可以保障进入隧道的运行人员和外界的密切联系，保障了工作人员的人生安全。通过红外定位，监视隧道内活动人员，包括工作人员和进入隧道的不法分子，实现快速定位并启动相关的处置预案。本系统针对性强，实用性好，可靠性好，系统功能完善。

附图说明

图1：电力隧道应急通信及人员定位指挥系统示意图；

图2：监控平台示意图；

图3：应急通信主机组成结构示意图；

图4：应急通信人员定位终端组成示意图。

其中，1.监控平台，2.应急通信主机，3.应急通信人员定位终端，4.应用服务器，5.资源管理服务器，6.前端控制服务器，7.普通坐席，8.主监控坐席9.语音处理服务器，10.短信处理服务器，11.数据分析服务器， 12.电话呼叫中心，13.底板，14.电源转换及通信脉冲产生插板，15.数据采集及通信插板，16.串口通信插板，17.第一MCU处理单元，18.第二MCU处理单元，19.数据通信模块，20.电源调理模块，21.红外探测及接收模块，22.语音通信模块，23.语音附件控制模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1，电力隧道应急通信及人员定位指挥系统，它包含监控平台1，监控平台1为Real-time监控平台，还包括与Real-time监控平台依次连接的应急通信主机2和应急通信人员定位终端3。

图2，Real-time实时监控平台，它包括应用服务器4，应用服务器4分别与资源管理服务器5，前端采集服务器6，普通坐席7，主监控坐席8，语音处理服务器9，短信处理服务器10和数据分析服务器11连接；前端采集服务器6至少与一台应急通信主机2连接，应急通信主机2与一个应急通信人员定位终端3连接。

其中应用服务器4为全部装置提供网络连接、通信及数据库操作。资源管理服务器5是数据配置管理模块，配置其他装置与应用服务器4连接，通信，其他各装置只有在资源管理服务器5配置了相应的数据后，才能成为有效工作装置。前端控制服务器6将数据传递给应用服务器4，同时将接收的应用服务器4及普通坐席7发送过来的控制指令转发给应急通信主机2，让应急通信主机2被动工作。普通坐席7是直接面向用户的装置，它为用户提供人机界面，实时继续拧设备的运行转台，告警处理，地理定位，遥测遥控，维护人员管理。语音处理服务器9是语音处理模块，它为系统提供电话语音告警服务。短信处理服务器10是短信处理模块，它为系统提供手机短信的收发服务。数据分析服务器11是系统的基础数据及历史数据统计，查询装置，根据用户需求将数据生成excel报表。

Real-time实时监控平台的核心模块为应用服务器4，应用服务器4能够接受多个模块的注册申请，然后为这些模块提供采集数据、上报数据、数据分析、数据整合等多种功能。应用服务器4为前端采集服务器6、电话呼叫中心、主监控坐席8提供网络连接、处理后转发设备状态和设备控制指令。

针对监控系统中设备的不同，根据接收数据类型的不同，系统支持多套前端采集服务器6，可以接收数据、语音、短信、视频等多种数据格式，并实现监控设备控制、校准等功能。

语音处理服务器9提供电话的语音形式主动报警、电话认证、电话控制监控设备的功能。

短信处理服务器10提供短信形式的主动报警、短信控制监控设备的功能。告警中心模块与语音、短信模块相互联动，提供告警的消息来源。

数据分析服务器11根据用户配置的联动信息，对监控设备出现的状态变化进行分析，达到设定的条件之后，联动控制多个设备，实现了系统的警报状态的自动处理，极大节省了工作人员的工作量。这些模块通过资源管理服务器5进行集中管理与配置。

普通坐席7是展现给用户的显示平台，分为B/S、C/S两种形式，通过使用浏览器与客户端软件的形式为用户提供直观的数据、图表、仿真GIS地图展示界面，并响应用户对于监控设备的控制操作。监控管理模块是前台模块，通过组态设备的概念来组织逻辑上关联的设备，通过表格列表、组态卡片图、仿真Gis地图等形式来表示数据。报警产生的时候，能够实时地显示报警发生的设备，根据报警级别的不同显示为不同颜色，允许用户查看告警的详细信息，并进行告警确认。根据数据类型的不同，监控管理服务器还能以曲线的形式显示历史数据，便于进行统计分析。对应于每一个组态设备，模块通过图形、动画、仪表盘、标尺等直观形式显示设备当前的状态。这些直观性的展现方式，提高了用户体验，能在展示、维护系统的时候给人留下很深的印象监控管理服务器

主监控坐席8具备普通监控坐席7的全部功能，同时主监控坐席8会配置一个人工坐席线路，当主监控坐席8登录时，主监控坐席8会用坐席线路登录电话呼叫中心，电话呼叫中心进行人工坐席转接时，只会转接到登录的人工坐席线路上。

电话呼叫中心12负责对应急通信人员定位终端发起的报警处理、总机及电话转接，并将应急通信人员定位终端的电话状态上传给应用服务器4；负责从主监控坐席8接收并处理应急广播命令和警示灯控制命令等，并将处理结果返回给主监控坐席。

图3，应急通信主机2包括电源转换及通信脉冲产生插板14，数据采集及通信插板15，串口通信插板16，底板13。所述电源转换及通信脉冲产生插板12，数据采集及通信插板15，串口通信插板16与底板13连接。

电源转换及通信脉冲产生插板14完成电源转换和通信脉冲信号产生；数据采集及通信插板15完成数据传输和串口通信插板16的通信；串口通信插板16完成数据采集及通信插板15与监控平台1间的通信，数据采集及通信插板15与串口通信插板16间为串口通信，通过串口通信插板16转化成网口与监控平台1连接；串口通信插板16为标准的多串口服务器，并将串口转换成网口，与实时监控平台1连接；底板13完成与电源转换及通信脉冲产生插板14、串口通信插板16和数据采集及通信插板15间的数据交互和电源供电。

监控主机采用6U机架式模块化设计，相邻的数据采集及通信插板15采用冗余备份，实现智换切换，保证可靠性；应急通信主机2最多支持插接数据采集及通信插板15 8块，每块插板具备8个通信端口，每个通信端口可以挂载1～16个电流采集器3，这样主机具备最大64端口。应急通信主机2和电流采集器之间的通信距离是0KM～10KM。

应急通信主机具备全工模式和半工模式两种工作模式，用户可根据实际需求选用，以求达到最佳使用要求和经济成本。当处于半工工作模式时，若主用数据采集及通信插板故障，可切换到备用数据采集及通信插板，增强了工作的稳定性和可靠性，故障时可不断电维护，方便可靠。

应急通信主机采用白发蓝LED对其功能、运行及故障进行明确指示，方便查看运行状况和故障排除等。

图4，应急通信人员定位终端3示意图，终端的振铃电流采用低功耗设计，能够实现在0~10公里范围内，并联8部电话，可以同时振铃，铃音正常；内置地址码功能，应急呼叫对讲终端内置地址码，在呼叫建立的过程中，把内置的地址码自动发送给指挥中心，在指挥中心的电子地图上显示出该对讲终端在隧道内的位置；自弹按键，松开自动复原。避免出现因为使用人员不挂机造成整个隧道内的电话一直占线的情况。

应急通信人员定位终端3由第一MCU处理单元17，第二MCU处理单元18，数据通信模块19，电源调理模块20，红外探测及接收模块21，语音通信模块22，语音附件控制模块23组成。

第一MCU处理单元17：此单元为应急通信人员定位终端3的数据通信模块19的控制单元，用来控制数据通信模块19的收发，实现应急通信人员定位终端3和应急通信主机2之间的数据和命令交互，同时实现红外探测接收模块24的数据接收和控制，以及电源调理模块20的电源控制。

第二MCU处理单元18：此单元为应急通信人员定位终端3的语音通信模块25的核心控制单元，实现来语音通信模块22的信号收发控制与数据识别，实现语音附件控制模块23的接口控制。

数据通信模块19：采用通信与电源共线传输技术，实现远程供电与通信信号的共线传输。通信模块负责应急通信主机2和应急通信人员定位终端3之间的下行命令发送和上行数据传输。

电源调理模块20：通过电容储能从远程供电线上取电，经过电源转换，根据时序要求，给第二MCU处理单元18，红外探测及接收模块21，电话机麦克风，通话扬声器，广播扬声器，电话机警示灯供电。

红外探测及接收模块21：选用超低功耗红外探测器，当有人进入红外感应范围时，红外传感器探测到人体红外光谱的变化，自动输出信号，人不离开感应范围，将持续输出恒定电平；人离开以后，开关延时自动关闭负载。此红外探测器具有全自动感应，光敏可控制，感应封锁时间可设定的特点。

语音通信模块22：通过此模块，完成：摘机状态下的双向语音通话；摘机状态下应急通信人员定位终端3与应急通信主机2之间DTMF信号的发送和接收；挂机状态下振铃的接收；挂机状态下来电显示信息的接收和处理。

语音附件控制模块23：通过此模块，可以根据应急通信人员定位终端3流程需求，完成对电话机麦克风，键盘，振铃蜂鸣器，通话扬声器，广播扬声器，电话机警示灯的控制。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。 

Claims (4)

1. 一种电力隧道应急通信及人员定位指挥系统包括监控平台、应急通信主机、应急通信人员定位终端；

所述监控平台支持多种常用设备的接入，能够快速对所监控的设备进行控制与数据响应，且拥有开放式的架构，便于扩展功能及第三方平台的接入；

所述监控平台包括应用服务器，应用服务器分别与资源管理服务器，前端采集服务器，主监控坐席，普通坐席，语音处理服务器，短信处理服务器和数据分析服务器，电话呼叫中心连接；

所述监控平台的核心模块为应用服务器，应用服务器能够接受多个模块的注册申请，然后为这些模块提供采集数据、上报数据、数据分析、数据整合多种功能；

所述普通坐席是展现给用户的显示平台，分为B/S或\和C/S两种形式，通过使用浏览器与客户端软件的形式为用户提供直观的数据、图表、仿真GIS地图展示界面，并响应用户对于监控设备的控制操作；

所述主监控坐席,除了具有普通监控坐席的功能以外，还能配置一个人工坐席线路，当监控管理服务器登录时，监控管理服务器会用坐席线路登录电话呼叫中心，电话呼叫中心进行人工坐席转接时，只会转接到登录的人工坐席线路上；

所述监控平台还包括前端控制服务器，所述前端控制服务器至少与一台应急通信主机连接，应急通信主机至少与一个应急通信人员定位终端连接。

2.如权利要求1所述的电力隧道应急通信及人员定位指挥系统，其特征是，所述应急通信主机，采用了热插拔式积木结构设计，采用标准6U机箱封装，7U机架式安装在设备机柜上，方便标准机柜内安装和维护；

所述应急通信主机采用了无阻塞数字式交换网络，依托企业局域网进行中继连接，所有的语音业务在公司的内部专网上完成，不与外网发生任何的网络物理连接，使得话音质量可靠，而且专网网络的安全也得到了保证；对下层隧道内的通信方式采用传统的对讲语音交换模式，为了适应隧道内长距离通信和供电的特殊要求，采用恒流环技术的长线用户工作方式，保证通信距离达到0～10公里，并且满足每个端口挂接1～8部呼叫对讲终端的供电需求。

3.如权利要求2所述的电力隧道应急通信及人员定位指挥系统，其特征是， 所述应急通信主机具备全工模式和半工模式两种工作模式，用户能够根据实际需求选用，以求达到最佳使用要求和经济成本；当处于半工工作模式时，若主用数据采集及通信插板故障，能够切换到备用数据采集及通信插板，增强了工作的稳定性和可靠性，故障时能够不断电维护，方便可靠。

4.如权利要求1所述的电力隧道应急通信及人员定位指挥系统，其特征是，所属应急通信人员定位终端由第一MCU处理单元，第二MCU处理单元，数据通信模块，电源调理模块，红外探测及接收模块，语音通信模块，语音附件控制模块组成；

第一MCU处理单元：此单元为应急通信人员定位终端的数据通信模块的控制单元，用来控制数据通信模块的收发，实现应急通信人员定位终端和应急通信主机之间的数据和命令交互，同时实现红外探测接收模块的数据接收和控制，以及电源调理模块的电源控制；

第二MCU处理单元：此单元为应急通信人员定位终端的语音通信模块的核心控制单元，实现来语音通信模块的信号收发控制与数据识别，实现语音附件控制模块的接口控制；

数据通信模块：采用通信与电源共线传输技术，实现远程供电与通信信号的共线传输；通信模块负责应急通信主机和应急通信人员定位终端之间的下行命令发送和上行数据传输；

电源调理模块：通过电容储能从远程供电线上取电，经过电源转换，根据时序要求，给第二MCU处理单元，红外探测及接收模块，电话机麦克风，通话扬声器，广播扬声器，电话机警示灯供电；

红外探测及接收模块：选用超低功耗红外探测器，当有人进入红外感应范围时，红外传感器探测到人体红外光谱的变化，自动输出信号，人不离开感应范围，将持续输出恒定电平；人离开以后，开关延时自动关闭负载；此红外探测器具有全自动感应，光敏能够控制，感应封锁时间能够设定的特点；

语音通信模块：通过此模块，完成：摘机状态下的双向语音通话；摘机状态下应急通信人员定位终端与应急通信主机之间DTMF信号的发送和接收；挂机状态下振铃的接收；挂机状态下来电显示信息的接收和处理；

语音附件控制模块：通过此模块，根据应急通信人员定位终端流程需求，完成对电话机麦克风，键盘，振铃蜂鸣器，通话扬声器，广播扬声器，电话机警示灯的控制。

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