CN102957995A - 智能矿用无线定位通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明型涉及一种智能矿用无线定位通讯系统，属矿产无线网络通讯领域。其核心部件包括多功能无线对讲手机、无线信号中转基站、和地面工作站三大部分组成。系统各部分连接和信号传输如图所示，地面工作站管理主机通过光纤与地面无线中转基站网络接口相连接，信号通过有线方式进行传输，地面无线中转基站与井下无线中转基站通过无线方式进行通讯，井下无线中转基站与井下现场工作人员无线对讲手机的通讯通过无线方式来实现的。多功能无线对讲手机具有对讲、井下环境温度和瓦斯浓度检测、定时发出定位数字信号、生命探测等功能。多功能无线对讲手机发出的信号经无线信号中转基站进行地址和时间标签以后转发，地面工作站服务器根据接收到的无线信号进行分析处理，现场工况和人员的位置在工作站管理主机上进行显示，并根据无线对讲手机上的身份管理IC卡17(如附图所示)地址码确定呼叫对象，并将呼叫信息传送到就近的无线信号中转基站，选择性地接通需要相互通话对象的无线对讲手机使之进行通话。

Description

智能矿用无线定位通讯系统

所属技术领域：本发明型涉及一种“智能矿用无线定位通讯系统”，属矿产无线网络通讯领域。

背景技术

目前国内大多数矿产行业使用的通讯设备还比较单一，通讯技术手段较为落后。国内大多数煤矿的主要通讯系统还是采用固定交换设备，存在通讯终端数量少，终端间距远，布设电缆成本高等缺点。而使用的调度系统、行政交换机主要是民用级的产品，可靠性较差，维护成本高，业务也仅限于语音通讯类型。在很多煤矿企业，还存在调度系统、行政通讯系统、办公数据系统各自成网，互不相通，造成重复投资和内部通讯的不畅。

国内大型煤炭生产企业和国家有关部门已经将煤炭生产企业的信息化建设提高到很高的地位上来，力图提高企业经营效益，降低事故和人员伤亡。随着煤炭生产信息化的程度不断提高，先进的通信手段不断的应用到新型煤矿。光传输、数字微波、数字程控交换机应该在矿井得到广泛的应用，而且宽带上网、无线通信、图像传输等在矿井也逐步引入。

随着经济持续发展，煤炭市场真正要提升企业竞争力，还要通过提高生产管理水平，提高生产效率来实现。由于无线技术具有便捷、灵活等优点，在近年来，无线信息化系统应用于煤矿生产、生活通讯领域已成为一个热点。为保障生产的顺利进行和紧急事故的迅速处理，要求煤矿信息化系统对可靠性有一个很高的要求。

随着国家和政府对矿产行业安全生产的日益高度重视，企业的安全可靠的通信系统建设也被列为所有工作的重中之重。针对以上情况，采用无线传输和矿石传音综合技术，专门为矿产行业研制开发出了性能质量优越，功能应用全面的井下无线通讯系统和终端设备系统---“智能矿用无线定位通讯系统”。

“智能矿用无线定位通讯系统”具体实施方案是在设计上采用适合矿井″三网合一″(数据、视频、语音通过一个通道传输)网络应用的综合无线网络通讯站，为矿业的移动语音通讯、人员/设备定位跟踪、综合安全监控、数字视频监控/会议等应用提供便捷的功能支撑与网络连接，方便部署、治理。降低总投入本钱，加大地改善井下的安全工作状况，特别是工作面的安全工作状况。“智能矿用无线定位通讯系统”作为新一代高性能专用无线指挥调度设备，是在综合国内外众多调度机优点的基础上，遵照通信行业相关标准(YD)，以及大量电力行业标准(DL)，融合局用交换机设计理念与集团电话功能为一体，集成最先进的计算机软件技术、电子技术和通信网络技术，采用最先进的生产检验工艺，开发生产的新一代无线数字程控调度系统。不仅具有数字程控调度机的丰富调度功能，还具有十分强大的数字程控交换机的管理与办公功能，系统设计既立足国情，又在技术创新上独具优势，是石油、化工、矿山、冶炼、交通、电力、军事、公安、部队、煤矿等专网和大中型企事业单位理想的新型指挥调度设备。

“智能矿用无线定位通讯系统”概述

“智能矿用无线定位通讯系统”符合国家煤矿安全认证要求。系统可根据用户的实际需要灵活配置，它的推广应用将使煤矿通讯走上新的台阶。

“智能矿用无线定位通讯系统”采用无线通讯系统以无线网络为骨干，在煤矿井下设立若干“无线网络中转基站”，通过无线通讯手段，为实现人员的语音通讯、人员管理、数字化视频监控及环境监测、事故生命探测等提供了一个共用的平台；也为实现生产调度、应急救援与安全监控与督察提供了良好的应用基础。

“智能矿用无线定位通讯系统”满足数据、语音和视频三网合一高速传输的要求，今后新建的各种子系统均可通过此传输网与井上互通，无需重复建设。

“智能矿用无线定位通讯系统”实现的基本原理

本系统地面以有线网络为骨干，地下以无线网络为延伸，在井下设立若干“无线网络中转基站”，通过无线局域网覆盖井下巷道，利用矿用专用防爆对讲手机、固定电话等终端接入设备来实现群呼组呼等功能，从而实现井上对井下语音调度以及井下对井上的信息反馈。

本系统采用统一标准的无线网络架构，为人员位置监测与管理、数字化视频监控、各种井下传感器(例如：瓦斯)数据的统一采集与综合处理提供了一个共用的网络平台，实现语音、视频、数据的三网合一，为生产调度、应急救援、安全监控与督查提供了科学手段。

“智能矿用无线定位通讯系统”基于井下无线网络通信解决方案的软交换平台，工作是系统自动跟踪“身份管理IC卡”定时发出的无线数字信息通过软件实现基本的交换控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制、信令互通等等，并生成原始的话单记录。除了基本的语音通话功能外，还增加了多种增值功能，包括会议、IVR、视频处理、事故生命探索等。

“智能矿用无线定位通讯系统”的定位功能是基于标准无线局域网(WI-FI)的有源个人IC信息卡电子标签。定位标签(个人IC信息卡)安装在工作人员多功能无线对讲手机上。在覆盖井下各个通道地方，定位标签(个人IC信息卡)周期性地通过多功能无线对讲手机发出信号，井下无线信号中转基站信息接收点接收到信号后，将信号逐级传送给地面工作站(地面无线信号中转基站)并又地面无线信号中转基站送到地面工作站计算机定位服务器进行分析处理。。定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出标签(个人IC信息卡)或无线设备所处位置，并通过地面工作站计算机中管理电子地图显示其具体位置。定位系统能够随时跟踪监控各种资产和人员，并准确寻找到目标对象，实现对资产和人员的实时定位和监控管理。

发明内容

本发明型解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明型涉及一种“智能矿用无线定位通讯系统”，其核心部件包括多功能无线对讲手机、无线信号中转基站、地面工作站三大部分组成。

2、本发明型涉的多功能无线对讲手机具有对讲、井下环境温度和瓦斯浓度检测、定时发出定位数字信号、生命探测等功能。

3、本发明型涉的无线信号中转基站具有信号接收并放大转发、根据信号强弱分析持多功能无线对讲手机(内部结构如图2所示)工作人员的位置等功能，同时设有无线Wi-Fi接口、光钎接口、以太网接口和USB数据接口等，便于“三网合一”(数据、视频、语音通过一个通道传输)、功能扩展和信息数据读写。

本发明型的有益效果是：它解决了国内大多数矿山行业使用的通讯设备还比较单一，通讯技术手段较为落后的问题。克服了国内大多数煤矿的主要通讯系统还是采用固定交换设备，存在通讯终端数量少，终端间距远，布设电缆成本高等缺点，为保障生产的顺利进行和紧急事故的迅速处理具有十分重要的意义。

附图说明    附图1是本发明型的无线信号中转基站结构原理图；

附图2是本发明型的多功能无对讲手机结构原理图；

附图3是本发明型的系统各部分连接和信号传输构造原理图；

具体实施方式    本发明型结合具体实施例参见附图进一步说明如下：

1、一种“智能矿用无线定位通讯系统”，其组成参见附图1、图2、图3所示，整个系统由无线信号中转基站、多功能无线对讲手机、地面工作站三大部分组成。

2、本发明型的无线信号中转基站如图1所示包括无线接收模块1、接收天线2、无线Wi-Fi接口3、光钎接口4、以太网接口5、USB数据接口6、系统通讯模块7、网络通讯模块8、崁入式微处理器MCU 9、地址编码处理器10、无线发射模块11、发射天线12、定位数据处理器13、智能充电器14、供电转换电路15、矿用充电电池16几大部分内部结构。它具有信号接收并放大转发、根据信号强弱和时间分析持多功能无线对讲手机(内部结构如图2所示)工作人员的位置等功能。当接收天线2接收到多功能无线对讲手机(内部结构如图2所示)有语音或定位无线信号时，信号送到无线接收模块1并经放大处理以后送至网络通讯模块8进行解码送给崁入式微处理器MCU 9进行量化分析处理以后送出给地址编码处理器10中进行该级无线信号中转基站地址和时间标签，完成地址和时间标签以后送至无线发射模块11进行放大，信号经放大以后再发射出去送给下一级无线信号中转基站再进行放大、调制、和进行地址与时间标签。这样就使得信号覆盖整个井下各个通道和地面各个工作区。由于各个无线信号中转基站发出的信号都有独立的地址和时间标签，地面工作站服务器根据接收到的无线信号独立的地址和时间标签进行分析处理，并根据无线对讲手机上的身份管理IC卡17(如图2所示)地址码找出呼叫的人员并接通需要通话对象的无线对讲手机(内部结构如图2所示)进行相互通话。同时无线信号中转基站设有无线Wi-Fi接口3、光钎接口4、以太网接口5和USB数据接口6等，便于“三网合一”(数据、视频、语音通过一个通道传输)、功能扩展和信息数据读写。

3、本发明型的多功能无线对讲手机如图2所示由身份管理IC卡17、液晶显示屏18、拨号键盘19、以太网接口20、USB数据接口21、崁入式微处理器MCU 22、语音对讲模块23、扬声器24、麦克风25、无线数传模块26、收发天线27、定位数据处理28、生命综合探测传感器29、矿用充电电池30几大部分内部结构。它主要具有语音对讲、井下环境温度和瓦斯浓度检测、定时发出定位数字信号、生命探测等功能。需要通话时，工作人员通过拨号键盘19按出需要通话对象的身份管理IC卡17的号码并发出通话请求信号，就近的无线信号中转基站(内部结构如图1所示)将接收到的呼叫信号加以地址和时间标签以后并通过其它工作点的无线信号中转基站(内部结构如图1所示)将呼叫请求传送给地面工作站的管理主机，由管理主机接根据身份管理IC卡17地址接通需要的通话对象的无线对讲手机进行通话。

4、本发明型定位功能的实现方式是：主要是通过多功能无线对讲手机(内部结构如图2所示)来达到目的，由于多功能无线对讲手机上装有身份管理IC卡17，其个人信息储存其中，个人IC信息卡周期性地通过多功能无线对讲手机发出信号，井下就近无线信号中转基站信息接收点接收到信号后加以地址和时间标签，标签完成以后经井下各级无线信号中转基站将信号逐级输送到地面无线信号中转基站，并由地面无线信号中转基站送到地面工作站计算机定位服务器进行分析处理。定位服务器根据信号标签并通过地面工作站计算机中管理电子地图显示其具体位置。定位系统能够随时跟踪监控各种资产和人员，并准确寻找到目标对象，实现对资产和人员的实时定位和监控管理。

5、本发明型生命功能的实现方式是：当事故发生时，地面管理工作站管理人员，启动计算机生命探测子程序，并根据事故现场工作人员个人IC信息卡17地址往工作人员发出多功能无线对讲手机(内部结构如图2所示)发送探测请求，启动事故现场工作人员多功能无线对讲手机什么探测程序，于是多功能无线对讲手机将生命综合探测传感器29探测的生命信息和个人IC信息卡17发出的定位信息并通过各级无线信号中转基站传输到地面工作站管理主机，搜救人员通过传回来的信息采取有效的救援措施，达到生命探测的目的。

6、本发明型系统连接如图3所示，地面工作站管理主机通过有线光纤与地面无线中转基站连接，地面无线基站与井下无线中转基站通过无线方式进行通讯，井下无线中转基站与井下现场工作人员无线对讲手机的通讯通过无线方式来实现的。

Claims (4)

1.一种智能矿用无线定位通讯系统。其核心部件包括多功能无线对讲手机、无线信号中转基站、和地面工作站三大部分组成。

2.根据权利要求1所述智能矿用无线定位通讯系统特性在于多功能无线对讲手机由身份管理IC卡17、液晶显示屏18、拨号键盘19、以太网接口20、USB数据接口21、崁入式微处理器MCU 22、语音对讲模块23、扬声器24、麦克风25、无线数传模块26、收发天线27、定位数据处理28、生命综合探测传感器29、矿用充电电池30几大部分内部结构。它主要具有语音对讲、井下环境温度和瓦斯浓度检测、定时发出定位数字信号、生命探测等功能

3.根据权利要求1所述智能矿用无线定位通讯系统的无线信号中转基站特性在于如图1所示包括无线接收模块1、接收天线2、无线Wi-Fi接口3、光钎接口4、以太网接口5、USB数据接口6、系统通讯模块7、网络通讯模块8、莰入式微处理器MCU 9、地址编码处理器10、无线发射模块11、发射天线12、定位数据处理器13、智能充电器14、供电转换电路15、矿用充电电池16构成。它具有信号接收并加以地址和时间标签以后放大转发功能，同时无线信号中转基站设有无线Wi-Fi接口3、光钎接口4、以太网接口5和USB数据接口6等，便于“三网合一”(数据、视频、语音通过一个通道传输)、功能扩展和信息数据读写。

4.根据权利要求1所述智能矿用无线定位通讯系统特性在于系统各部分连接和信号传输如图3所示，地面工作站管理主机通过光纤与地面无线中转基站网络接口相连接，信号通过有线方式进行传输，地面无线中转基站与井下无线中转基站通过无线方式进行通讯，井下无线中转基站与井下现场工作人员无线对讲手机的通讯通过无线方式来实现的。

Images